□康會(huì)茹
我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展迅速,長(zhǎng)距離管道輸水提高了水資源的配置效率,解決了受水地區(qū)水資源短缺問(wèn)題,加速了當(dāng)?shù)爻鞘谢M(jìn)程,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。此文選取唐山3個(gè)項(xiàng)目為例,就長(zhǎng)距離管道輸水中遇到的問(wèn)題作一探討。
2009年,唐山市樂(lè)亭新區(qū)供水三期工程,管線全長(zhǎng)約56.1km,年引灤河地下水1.05億m3。2010年,唐山市豐南區(qū)景觀用水引水工程,管線全長(zhǎng)約20.8km,年引礦井疏干水 0.1億 m3。2011年,唐山市三友集團(tuán)濃海水引水工程,管線全長(zhǎng)約48.0km,年引濃海水0.2 億 m3。
一是由于調(diào)水采用有壓管道輸送,因此管道材質(zhì)的選擇成為工程造價(jià)及管道安全的重要制約因素。二是管道內(nèi)有水錘及汽化問(wèn)題,如果處理不當(dāng),將嚴(yán)重危及到供水的安全。三是供水工程施工時(shí),遇到地質(zhì)情況不好的地段,如塌陷地段、地震液化區(qū)域等,以及穿越河流、道路、橋梁時(shí),管道施工困難,施工進(jìn)度相對(duì)緩慢,且會(huì)增加工程投資。四是存在應(yīng)對(duì)突發(fā)事件不及時(shí)、管線實(shí)際與設(shè)計(jì)有偏差、井室漏水等問(wèn)題。
管線沿途穿越山區(qū)、丘陵、平原及沿海濕軟地帶,根據(jù)不同地質(zhì)條件,以節(jié)省投資,適應(yīng)地形條件為原則,管道材質(zhì)在山區(qū)段及海上吹填段使用鋼管;平原段使用混凝土管;沿海段使用玻璃鋼管,以適應(yīng)基礎(chǔ)承載力低,腐蝕性強(qiáng)的環(huán)境。
結(jié)合不同工程不同區(qū)域的地質(zhì)情況及施工、經(jīng)濟(jì)等各方面因素進(jìn)行綜合比選,確定最合適的管材。樂(lè)亭新區(qū)供水三期工程,根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選情況,結(jié)合管線穿越的地區(qū)地質(zhì)情況,分別選用了鋼管、預(yù)應(yīng)力混凝土管道;豐南景觀引水工程在采煤塌陷區(qū)規(guī)劃范圍內(nèi)采用鋼管,采煤塌陷區(qū)規(guī)劃范圍外至用水服務(wù)區(qū)采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管;三友集團(tuán)濃海水引水工程穿越唐海、南堡等地,據(jù)各區(qū)域地質(zhì)情況,本次工程采用了PE管、玻璃鋼管、鋼管。
管線長(zhǎng),在水泵開(kāi)機(jī)、停機(jī)、停電及事故等情況下停泵,可能引發(fā)水錘事故。防范措施:在適當(dāng)位置,設(shè)置單向調(diào)壓塔,并在兩處凸起處設(shè)置真空破壞閥;在水泵出口處設(shè)置水錘消除器、緩閉止回閥、安全閥、超壓泄壓閥等形式以防止水錘危害。
為解決地震及挖空沉陷區(qū)問(wèn)題,每間隔一定距離設(shè)置一處限位伸縮接頭或可撓曲橡膠接頭,并在其外設(shè)置在地下允許接頭轉(zhuǎn)動(dòng)的埋地保護(hù)裝置。
輸水管道除管渠本身外,為了管渠的維護(hù)管理,保證供水的安全,避免水錘、汽化等威脅管道安全問(wèn)題的發(fā)生,還需在管渠系統(tǒng)上設(shè)置某些附屬構(gòu)筑物,包括檢查井、閥門(mén)井、排氣井、流量計(jì)井等井室。
各種井室應(yīng)按照設(shè)備的形狀、使用方面的要求等具有不同的形狀和尺寸。具體井室可參照相關(guān)圖集。在已成型的道路上,井蓋與路面高程應(yīng)盡量一致,在郊外農(nóng)田區(qū),為便于尋找可比地面高出 10~20cm。
樂(lè)亭新區(qū)供水三期工程管徑較大,且管線所穿地區(qū)的工程地質(zhì)情況比較復(fù)雜,對(duì)于淤泥質(zhì)土或是濕陷性土壤等因素影響,磚砌井室無(wú)法滿足使用要求,設(shè)計(jì)采用鋼筋混凝土矩形井室;對(duì)于大口徑長(zhǎng)距離管道,考慮井室發(fā)揮到最大作用,排氣井帶進(jìn)人孔,起到既排氣又檢查的作用;而對(duì)于地質(zhì)條件較好的市區(qū)環(huán)境,一般井室采用磚砌圓形。豐南景觀引水工程全線采用磚砌圓形井室。三友集團(tuán)濃海水引水工程一部分沿高速路邊鐵絲網(wǎng)敷設(shè),井室設(shè)計(jì)為井筒式的簡(jiǎn)易排氣井。
在海邊軟地基上設(shè)置的井室、鎮(zhèn)墩、管道及其他構(gòu)筑物下面及其上游多10m范圍內(nèi)管道下面鋪設(shè)一層雙向土工格柵(抗拉強(qiáng)度60kN/m)。
出現(xiàn)淤泥、軟基及排水困難等不利情況時(shí),井室混凝土底板下加20~40cm厚的碎石墊層。淤泥段地基承載力低于70kPa的井室,采用塊石分層夯實(shí)擠淤法加固地基(夯實(shí)到基土不發(fā)生沉降為止,計(jì)算需要的承載力)。
一般井室外沿管線側(cè)長(zhǎng)度10m范圍內(nèi)回填石屑。由井室底板頂面回填,寬度與溝槽同寬,高度為半管,管道底部及周?chē)畛涿軐?shí),避免出現(xiàn)管道懸空現(xiàn)象。
井室穿墻剛性套管柔性密封材料處易漏水,在管道下增加一小段墊筋,很好地解決了套管內(nèi)管道下沉、上部密封材料變形而引起的漏水問(wèn)題。
以上三項(xiàng)工程,通過(guò)采用科學(xué)合理的設(shè)計(jì)施工及運(yùn)行管理,很好地解決了管道輸水工程中許多技術(shù)難題,經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著提高。唐山市樂(lè)亭新區(qū)供水三期工程,平均年增經(jīng)濟(jì)效益6767萬(wàn)元;唐山市豐南區(qū)景觀用水引水工程,年增經(jīng)濟(jì)效益9000萬(wàn)元;唐山市三友集團(tuán)濃海水引水工程,年均經(jīng)濟(jì)效益8936萬(wàn)元?!?/p>