□高紅濤（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院）

新疆供水工程長距離輸水管道設(shè)計及關(guān)鍵技術(shù)研究

□高紅濤（新疆水利水電勘測設(shè)計研究院）

文章主要介紹新疆某供水工程長距離輸水管道設(shè)計：主要包括管線的布置、管徑選擇、管材比選及管道附屬建筑物的設(shè)計，結(jié)合專家和審查部門的審查意見，對本工程的設(shè)計不斷進行調(diào)整、修改、完善和優(yōu)化。加深對管道工程的特點認(rèn)識，尤其是長距離輸水工程中管線布置和管徑選擇，是影響長距離輸水管道投資造價和運行安全可靠最重要的因素，為今后長距離輸水管道設(shè)計積累實踐經(jīng)驗。

新疆供水工程；管線布置；管徑選擇；管材比選；管道設(shè)計

1 工程概況

新疆某供水工程主要建筑物由取水泵站、長距離輸水管道、底部放空系統(tǒng)及管線附屬建筑物等組成，輸水管道總長22.00km。

2 基本方案布置

取水點位于KS河上游100m處，高程1227.50m，水泵直接抽取由KS水電站下泄的河水。取水泵站直接揚水至工業(yè)園調(diào)節(jié)池。輸水管道沿NLK渠道左岸坡腳地表布設(shè)，管線位于渠道伴行公路和坡腳線之間，在NLK渠道樁號16+529.19m處，向北沿山坡地表布設(shè)，直至工業(yè)園區(qū)煤電一體化供水用水點水池（1320.00m），輸水管道長22.00km，泵站揚程152.00m。

2.1 取水泵站

KS河最低引水位為1230.73m；正常蓄水位為1233.90m；設(shè)計洪水位為1236.30m。泵站布置在KS河上游左岸臨河布置，泵房混凝土結(jié)構(gòu)高度高于洪水位2.70m。

2.2 輸水管道

2.2.1 管材選擇

鑒于該供水工程重要性，結(jié)合工程區(qū)當(dāng)?shù)丶爸苓呉呀üこ梯斔艿赖墓懿睦们闆r，主要有浸塑鋼管、鋼管、鑄鐵管和球墨鑄鐵管4種，根據(jù)工程的地形地質(zhì)條件及管道特性，對上述4種管材比選分析，詳見表1。米投資最大，浸塑鋼管次之，鑄鐵管工程投資最小，考慮到球墨鑄鐵管在本地區(qū)應(yīng)用較少，鑄鐵管易生銹，使用壽命短，本階段先不考慮。

表1 4種管材主要性能比較表

從表2對4種管材的經(jīng)濟比選可知，鋼管及球墨鑄鐵管單

表2 管材每噸投資比較表

通過經(jīng)濟、技術(shù)比選分析：浸塑鋼管、鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管道在新疆地區(qū)應(yīng)用已經(jīng)比較成熟。本階段推薦浸塑鋼管為管道主材。

2.2.2 輸水管道工程布置

本方案為加壓輸水方案，輸水管道總長22.00km。采用溝槽埋設(shè)沿地表布設(shè)雙管，管間距1.40m，采用DN400浸塑鋼管。根據(jù)氣象資料本地區(qū)凍土深度0.86m，管頂覆土深度按1.00m控制。外荷載標(biāo)準(zhǔn)為上覆土厚度2.00m等級。

2.2.3 管溝開挖

根據(jù)《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-97）第3.2.1節(jié)，管道溝槽底部的開挖寬度，宜按下式計算：B=D1+2(b1+b2+b3)

采用溝槽埋設(shè)沿地表布設(shè)雙管，管間距1.00m，采用DN400浸塑鋼管，底寬2.30m,其中膨脹土段和失陷性黃土段,溝槽深 1.70m，邊坡1:0.75,管頂覆土厚度1.00m；膨脹巖段和基巖段,溝槽深1.40m，管頂覆土厚度1.00m;砂礫石段,溝槽深1.40m，邊坡1:0.5,管頂覆土厚度1.00m。

2.2.4 管溝回填技術(shù)要求

膨脹土段、膨脹巖段和失陷性黃土段管溝回填技術(shù)要求如下：

溝回填料，共分三層。第一層（管道安裝前完成）：管溝底部，先鋪設(shè)300mm厚的砂礫料墊層，最大粒徑<25mm，砂礫石壓實相對密度Dr≥0.85；第二層：管底至管頂0.30m范圍內(nèi)，砂礫石壓實相對密度Dr≥0.85；第三層：管頂300mm線以上至原地面范圍，采用開挖料回填，壓實相對密度Dr≥0.7。

2.3 底部放空系統(tǒng)設(shè)計

管線從取水口1227.50m沿NLK渠道15km處地勢平緩，后5km地形逐漸升高至煤電一體化用水點1320.00m高程。在管線低洼處，布設(shè)有3個放空閥，管徑100mm。放空閥為鋼制三通配件管，dN100、PN1.6MPa。其中在管線最低處的放空閥外設(shè)消能設(shè)施。

2.4 管線附屬建筑物設(shè)計

進（排）氣閥：結(jié)合本方案管線特點，單線共設(shè)44座進排氣閥井，并在進排氣閥底部布設(shè)44個進排氣檢修閥。

檢修閥：結(jié)合本方案特點，在泵站出口、管線中部及管線尾部處，布設(shè)3座節(jié)制檢修閥井，兩個為dN100、PN1.6MPa，一個為 dN100、PN1.0MPa。

鎮(zhèn)墩：為保證管身在外荷載作用下穩(wěn)定，管道的轉(zhuǎn)彎處和坡度轉(zhuǎn)變處設(shè)鎮(zhèn)墩。單線設(shè)112座鎮(zhèn)墩。鎮(zhèn)墩長1.50m，寬1.20m，高1.20m，為C20、F200鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)面及鎮(zhèn)墩四周涂刷4mm厚的瀝青，防止回填土對混凝土的腐蝕。

2.5 管道連接件及其他

玻璃鋼管道在實際使用當(dāng)中需要與各類管道、閥門、鋼制件、水池等進行連接，各種連接件如法蘭、彎頭、大小頭等均可以采用玻璃鋼手工糊制生產(chǎn)，也可采用鋼制件。根據(jù)類似工程調(diào)查情況結(jié)合管道維修、運行等，確定管道與閥井的連接件全部采用鋼制件。

3 設(shè)計思路分析及對長距離輸水管道設(shè)計的認(rèn)識

輸水管線布置應(yīng)盡可能少拐彎，遠(yuǎn)離河邊：盡可能沿道路或渠道兩側(cè)布置，少占農(nóng)田。輸水線路布設(shè)在渠道坡腳和渠道伴行公路之間，管溝開挖料沿管線兩側(cè)堆放，多余開挖料堆放在渠道伴行公路與征地線之間，避免二次倒運；管線穿越交叉建筑物應(yīng)盡量減少對已建成建筑物的改建，避免重新征地或不征地，減少工程投資。

管材選擇首先考慮管材的性能及結(jié)構(gòu)安全可靠，其次結(jié)合管材的造價考慮?？梢愿鶕?jù)管道的特點進行組合方式選擇管材，以最大限度地節(jié)省建設(shè)成本；管道附屬建筑物的布設(shè)原則是，結(jié)合工程特點選擇合適的位置布設(shè)管道附屬建筑物，避免浪費和重復(fù)建設(shè)。例如鎮(zhèn)墩和進排氣閥可以結(jié)合考慮，這樣既能保證管道的運行安全，又節(jié)省成本。

4 結(jié)語

輸水管道方案較好地適應(yīng)了NLK的地形特點和復(fù)雜的地質(zhì)條件，既圓滿解決了排洪與交通的問題，又利于工程的運行管理，有利于滿足高地震區(qū)建筑物的抗震安全，既保證了本工程的輸水功能，又方便施工、縮短工期、減少了工程投資。

TV672+.2

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1673-8853（2014）06-0022-02

高紅濤（1981-），男，工程師，從事水工結(jié)構(gòu)設(shè)計工作。

2014-01-08

左英勇）