新技術在彭陽城鄉引水連通配套工程中的應用

（寧夏回族自治區彭陽縣水務局，756500，彭陽）

寧夏回族自治區中南部城鄉引水工程（彭陽縣北部安家川連通配套工程是其組成部分）是寧夏的重點工程項目，由水源工程、連通工程、受水區配套工程3部分組成。通過連通干支管輸水至固原市原州區、彭陽縣、西吉縣和中衛市海原縣4個受水區，與已建和在建的縣城供水管網、農村飲水工程連通，解決4縣（區）城鄉居民生活供水問題。設計現狀供水人口113.53萬人（規劃水平年2025年供水人口131.51萬人），多年平均引水規模3 720萬m3，供水保證率95%?？偣て?6個月。工程總投資35億元。

彭陽縣北部安家川連通配套工程屬彭陽縣連通工程3個片區之一（北部安家川片區、中部茹河片區和南部紅河片區），由預沉池、輸水管道、各類閥井、調蓄水池、凈水廠和泵站等工程組成，輸水干管60.7 km，分干管60.9 km，支管65.35 km，工程總投資1.05億元。2013年11月開工建設，2014年10月竣工，工程解決了彭陽縣北部7鄉鎮8.2萬人的飲水安全問題，是寧夏農村飲水工程建設中工程地質最復雜（途經多條河流、山谷、梁峁、山地），供水壓力最大（最大靜壓達到407.3 m）的。該工程在建設中采取了多種新工藝，施工工法有新突破，施工技術有創新，對于類似工程建設具有借鑒意義。

一、球墨鑄鐵管安裝

球墨鑄鐵管在山坡段安裝，不同的坡度、不同的安裝方向對球墨鑄鐵管能夠承受的水壓影響非常大。當坡度小于8度時，管道安裝方向對球墨鑄鐵管能夠承受的水壓基本沒有影響；當坡度大于等于8度時，球墨鑄鐵管承口朝上（指向山頂），達到設計水壓值，接口不會滲漏水，球墨鑄鐵管承口朝下 （指向山腳），達不到設計水壓值，接口就會滲漏水。

以K8型球墨鑄鐵管接口做實驗，當接口軸線坡度大于等于8度，承口朝上，水壓達到4.8 MPa，接口出現滲水，該水壓接近K8型球墨鑄鐵管極限爆管壓力；承口朝下，水壓達到1.45 MPa，接口開始向外滲水。此水壓值達不到K8型球墨鑄鐵管的管材設計值，若在1.45 MPa水壓值以下安裝K8型球墨鑄鐵管，就會造成管材和投資的浪費。當接口軸線坡度小于8度時，無論承口朝上或朝下，水壓達到4.8 MPa，接口才出現滲水。因此，要求供貨廠家新興鑄管有限公司技術部在廠部試驗臺對此進行了印證，結果與上述一致，建議該項技術寫入球墨鑄鐵管安裝技術規范。

二、高壓力段鋼管安裝

彭陽縣北部安家川連通配套工程管道橫跨海家灣、甘海子、田吾溝和田家井溝4條主溝道，最大靜水壓力達到407.3 m，屬于寧夏壓力最大的農村飲水工程。按設計要求安裝壓力鋼管，分四段安裝，最短187 m，最長段570 m，其接頭采用凸面法蘭連接、鋼墊封水。壓力鋼管最大的難題在于維修，若出現問題，要拆除相應段全部壓力鋼管，且需要更換拆除段全部封水鋼墊，工期長，投資大。因此，建議工程建設時考慮壓力鋼管維修難題。

彭陽縣北部安家川連通配套工程建設采用的方法是：在壓力鋼管施工時，考慮地形變化以及長度不大于100 m的要求，安裝了一個相應壓力等級的地埋式伸縮節，并將伸縮節調節到最大，以利拆卸。當壓力鋼管出現問題時，從相鄰距離最短處的伸縮節處進行拆卸維修即可，這樣大大縮短搶修工期，減少維修投資。

三、管道開挖前，先沿管線整修

彭陽縣北部安家川連通配套工程涉及的區域點多、面廣、戰線長，因此，前期征占地補償及工程協調問題尤為突出。這類群眾問題是影響工期和工程費用的主要因素，在以往農村飲水工程建設中，群眾阻擋導致工期延長、工程費用大幅度增加的事件時有發生。

彭陽縣北部安家川連通配套工程建設采用的方法是：在管道溝槽開挖前，組織工作人員解決工程影響線內涉及群眾利益的所有問題，并組織施工單位清除影響工程管線開挖的雜草、樹木及種植物等，再依據管道設計的坡度用鏟車、推土機等整修地表。由于提前解決工程影響線內的問題，管道開挖、安裝、埋設、附屬建筑物施工等避免了與管道沿線群眾發生矛盾；地表整修后管溝開挖難度變小，管溝深度統一，開挖后的管床順直，同時管道沿線可作為臨時施工道路使用。這些做法大幅度減少了管床整修工程量，排除了施工干擾，縮短了施工工期，降低了工程費用。因此，建議將此技術寫進施工規范。

四、排氣井布置

排氣井作為丘陵區農村飲水工程的必建內容在以往工程建設中并沒有引起足夠重視。工程施工中采取在管身打眼排氣的非常規方法，這種方法看似簡單實用，但封堵技術要求非常高。從已建工程運行上看，絕大部分封堵效果不好，封堵眼滲漏水。根據觀測資料統計計算，管道損失的水量占水源輸水量的20%～30%，造成水量大量浪費，工程運行費用大幅度提高，工程效益下降，用水戶負擔加重，尤其在水資源相對緊缺地區將大大縮減供水范圍。當停水維修后再供水需要管道重新排氣，進一步加劇了水量損失。因此沿管身打眼排氣辦法必須禁用。

彭陽縣北部安家川連通配套工程建設采用的方法是：管道沿河床、階地等管線坡度變化不大地區每1 000 m布置一座自動排氣井；丘陵地區管道平均500 m布置一座自動排氣井，考慮地形變化的要求，一般布置在沿水流方向過山頂后與山頂高差3 m且地勢相對平緩處，這樣布置的原因是山頂水壓最小，保證有足夠的水壓在排氣閥排氣完成后自動壓緊密封球蓋以防止漏水。該工程建成試水成功后，60.7 km長的主管道第一次全線通水，時長為27小時，與設計相符。管道各點、段停水搶修后，通水時間不超過4小時，及時充分保證了供水。因此，排氣井的布設技術建議納入農村飲水工程設計、施工規范中。

五、黃土丘陵區興建農村飲水工程對管道溝槽填土密實度的要求

彭陽縣北部安家川連通配套工程地處內陸黃土高原丘陵溝壑區，位于該縣北部，總面積1 464 km2，占彭陽全縣面積的57.9%，海拔1 294～1 992 m，多年平均年降雨量350 mm左右，屬干旱半干旱地區。工程地質屬淺切丘陵地貌，具有黃土丘陵溝壑區第二副區典型特征，地勢起伏，沖溝發育，梁、峁、溝壑并存。地層巖性較單一，第四系覆蓋一般較厚，多為Ⅳ級自重濕陷場地。該地區的地震動峰值為0.15～0.20 g，地震基本烈度為Ⅶ～Ⅷ度。彭陽縣北部安家川連通配套工程鋼管管道采用剛性連接，球墨鑄鐵管、PVC-m管等管道采用柔性連接。管道溝槽均采用原土回填，回填土壓實度按輕型擊實標準施工。給水排水管道工程施工及驗收規范（GB 50268—2008）4.6.3第四項規定：溝槽在路基范圍外，剛性管道溝槽回填土壓實度胸腔部分的管側為90%，管頂以上500 mm為87%±2%，其他部分≥90%；柔性管道溝槽回填土壓實度管底基礎≥90%，管道兩側≥95%，管頂以上500 mm范圍內的管道兩側≥90%，管道上部85%±2%。該工程技施設計給出的壓實度為管底基礎≥96%，胸腔部分≥92%，其他部分≥90%。

但在實際施工過程中，管基坡度大于5度，回填土壓實度達不到上述要求。在黃土丘陵區，絕大部分農村飲水工程管道安裝坡度大于5度。因此，在施工現場進行回填土壓實度試驗：試驗管床土體為黃土，回填土含水率為15.4%（接近最優含水率），壓實機械為2T輕型振動式滾動壓實機，填土虛鋪厚度為220 mm，壓實6遍，每組取3個點，采用環刀法取樣，試驗按《土工試驗方法標準》（GB/T 50123）標準進行。試驗按不同的管基坡度進行，管基坡度為5度時，實測回填土壓實度為90%；管基坡度為8度時，實測回填土壓實度為88%；管基坡度為10度時，實測回填土壓實度為85%，且土體有剪切破壞現象。當管基坡度大于10度時，2T輕型振動式滾動壓實機無法使用，必須采用木夯、鐵夯等壓實機具進行夯實。根據實驗結果，報設計單位復核同意并報工程審批單位同意后，按此實驗數據進行回填土施工質量控制，該工程建成后運行正常。因此，建議黃土丘陵區5度以上坡度農村飲水工程管道管溝回填土壓實度規范標準應適當降低。