高寒地區灌溉管道敷設方案分析

姜 龍

（中國電建集團西北勘測設計研究院有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

玉樹市南北山綠化灌溉工程位于玉樹市南北兩山，灌溉管線西起國慶水庫，在玉樹市水廠西南側后分為南山干管和北山干管，總灌溉面積1.86 萬畝。水廠之前段總干管與供水管平行地埋敷設，管材為DN700 球墨鑄鐵管，長度7.917 km；水廠西南處分支后沿南、北山灌區明鋪干管，管材為DN200～DN500鋼管，北山干管長度13.5 km，南山干管長度12.4 km。本工程管道線路較長，工程量大，管道敷設方式對工程的投資和運行管理影響較大。

2 敷設方案對比

根據工程特點，本次設計對三種敷設方案從地形地質條件、主要建筑物形式及布置、主要工程量、施工條件及工期、工程占地、環境影響、工程投資、運行條件等方面進行綜合比較分析。三種敷設方案橫斷面圖見圖1～圖3。

圖1 管道深埋敷設典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

圖2 管道淺埋敷設典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

圖3 明管敷設典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

2.1 地形地質條件

本工程管道沿線地層主要是碎石土層及三疊系板巖，跨溝位置等部分段落為灰巖。3 種敷設方案總體線路走向與明管敷設基本一致，故3 種方案地形地質條件基本一致。

2.2 主要建筑物形式及布置

明管敷設及淺埋敷設存在冬季防凍問題，需根據管道地形起伏在管道各個低洼處設置放空閥，確保管道在灌溉期結束后完成排空管道。在平直段大于100 m 或管道轉彎處設置鎮墩，同時為了保證管道穩定，需每隔8 m 設置一座滑動支墩。深埋敷設需保證最小覆土厚度2 m，管道無需根據地形起伏布置，管道長度較短，放空閥及排氣閥個數較明管敷設及淺埋敷設少，各類閥門處需設置閥門井，跨溝位置與方式與明管敷設及淺埋敷設一致。

2.3 主要工程量

3 種敷設方案主要工程量表見表1。

表1 不同敷設方案工程量表

續表1

2.4 施工條件及工期

深埋敷設需對管溝進行大開挖，且部分段落為基巖，加之部分段落地形較陡，機械無法達到，只能人工進行開挖，施工難度大，沿線閥井等附屬建筑物較多，工期較長，總工期約16 個月。淺埋敷設管溝開挖深度較淺，開挖工程量小，施工難度較深埋敷設小，但仍需修建閥門井及鎮支墩等設施，總工期約14 個月。明管敷設只需對管道沿線地形稍微整平，無需開挖管溝，管道在地面安裝敷設，安裝速度快，相關閥件安裝完成后不用修建閥門井，施工工期最短，總工期約10 個月。

2.5 工程占地

深埋敷設相對淺埋敷設及明管敷設來說，管道較短，管溝施工完成后可進行回填，管道沿線除閥井和管橋為永久占地外，其余均為臨時占地，工程永久占地面積6.3 畝，面積最小，臨時占地面積258.9 畝，占地面積很大。淺埋敷設管道沿線均為永久占地，工程永久占地面積20.2 畝，占地較小，臨時占地面積209.7 畝，臨時占地較多。明管敷設管道沿線均為永久占地，工程永久占地面積47 畝，工程永久占地相對比較大大，臨時占地面積120.3 畝，臨時占地相對較小。

2.6 環境影響

深埋敷設管溝開口線面積較大，加上堆土面積，管道工程施工作業面大，對生態環境的破壞較為嚴重，由于工程區生態系統非常脆弱，造成破壞后草皮難以恢復或者恢復時間長，對生態環境影響較大。管道深埋地下，與周邊環境協調性好。但管道后期維修處理會形成環境的二次破壞。淺埋敷設管溝開口線較小，土方開挖回填量也較小，施工過程中占地面積相對深埋敷設方案小，但也存在破壞現在植被草皮現象，只是影響面積小于深埋敷設方案。管道埋于地下，后期觀感性較好。同深埋方案一致，后期維修會造成環境二次破壞。明管敷設不用開挖管溝，只需堆管道沿線稍微整平，動土量最小，管道沿線基本全為永久占地，占地面積小，對植被及草皮破壞量最小，工程施工完成后易于恢復破壞的草坡及植被。但是明管敷設后管道位于地面以上，與周圍環境不好協調統一。

2.7 工程投資

對3 種方案進行投資分析，管道深埋敷設的建安投資為5868 萬元，淺埋敷設的建安投資為4207 萬元，明管敷設的建安投資為3650 萬元。

2.8 運行條件

深埋敷設方案管道位于地下，各種閥門均安裝在閥門井里面，對閥門井進行加鎖處理，防止非管理人員誤開或誤關現象。如管道出現問題，需對管溝進行開挖，檢修維護工作量大。淺埋敷設方案管道沿線各閥門均位于閥井內，同深埋敷設方案一樣，不會造成誤開現象，管道出現滲漏問題管溝開挖方便。

明管鋪設管道及閥門均位于地上，后期巡檢及更換管道較為方便，但是管道沿線閥門較多，均外漏于地面之上，增加安全隱患，后期應加強管理和宣傳等工作，防止非管理人員誤操作。

對3 種方案進行綜合比較，各方案的優缺點見表2。

表2 管道敷設方案綜合比較表

2.9 對比分析

結合地質勘察報告及現場踏勘，本工程管道基巖外漏段長度占管線總長的43%左右，如果采用深埋敷設，管溝開挖難度較大，加之管線較長，棄渣量大，棄渣運輸較為困難。且工程區海拔較高，植物生長緩慢，生態系統較為脆弱，降水量較少，深埋敷設占地面積巨大，坡地草皮大面積開挖后難以及時恢復原狀，大面積開挖可能會造成局部生態系統退化。后期運行過程中管道出現問題需再次開挖管溝，會對生態環境造成二次破壞。工程費用、水環保措施費用及后期運行維護費用均較高。如采用淺埋敷設，工程布局與明管敷設基本一致，僅能解決管道施工完成后與周邊環境協調問題，管溝施工過程中占地也大，同樣存在對生態環境破壞等問題，也不能解決管道防凍及冬季放空問題。采用明管鋪設，便于工程維護檢修。工程區溫差較大，采用明鋪管道可以設置伸縮器來平衡管道熱脹冷縮。明管敷設可以在盡可能減少工程占地的前提下，降低對現有草皮的破壞及對現有生態系統影響，管道與周邊生態環境的協調問題可通過管道沿線種植耐寒、植株較高的灌木遮擋等措施以協調周邊環境。經綜合分析確定，管道采用明管敷設。

3 結論

本文結合高寒地區環保要求高等特點對玉樹市南北山綠化灌溉工程的管道敷設方案進行分析，分別從地形地質條件、主要建筑物形式及布置、主要工程量、施工條件及工期、工程占地、環境影響、工程投資、運行條件等方面分析深埋、淺埋及明管這3 種方案的優缺點，最終提出推薦明管敷設方案。