地埋輸水管道土建工程的建設

趙洪運 許慶廣

（北京中農天陸微納米氣泡水科技有限公司 北京 通州 101100）

1 管槽工程的構建

管槽是安放地埋輸水管的土建工程。各種灌溉形式的干管、分干管及支管均鋪設在地表以下，管槽工程對地埋輸水管道的保護起著重要的作用。

1.1 管槽的形式。管槽的形式主要依斷面形式進行劃分。根據管槽斷面形式的不同，可大致將管槽分為矩形式、梯形式和復合式3 種形式(圖1)，其中復合式是下部分為矩形斷面，上部分為梯形斷面的斷面形式。具體采用哪種形式，應根據工程所在區域的土質、地下水位、管材的規格種類、凍土層深度、施工方法以及現場操作面的條件確定。

圖1 管槽斷面圖

1.2 管槽的尺寸。管槽的開挖寬度及深度可用以下公式確定。

式中：B表示管槽的底部開挖寬度，單位(m)；D表示地埋管道的外徑，單位(m)；H表示管槽的開挖深度，單位(m)；h凍表示項目所在地的最大凍土層深度，單位(m)。在確定管槽的開挖深度時，除了應滿足公式(3)以外，還需要考慮地面荷載以及大型耕作機械的影響，對于PVC-U 等塑料材質的管材，在使用機械進行耕作或有大型車輛通過的情況下，最小埋設深度不得小于0.7 m。

1.3 注意事項

1.3.1 地埋輸水管道的斷面為圓形，因此當管槽底部為圓弧形時，輸水管道的受力條件最佳。在開挖管槽時應盡可能將管槽底部開挖成弧形。

1.3.2 在布置管網時，地埋輸水管道的布置應避開松軟、不均勻地帶及巖石地帶的土基。如管線無法避開，則需要針對不同類型的地基采取相應的處理措施。

1.3.3 對于一般的地埋輸水管道，如無特殊情況，一般采用原土地基即可。對于松軟地帶的土基，應對相應位置進行夯實處理，同時回填土也應進行夯實處理，夯實密度應達到設計要求。對于地下水位較高的位置，土層易受地下水影響，針對此種情況，應在土基上鋪碎石墊層進行處理，碎石墊層的厚度及粒徑應滿足設計要求。對于巖石地帶的堅硬巖石地基，可采取超挖一部分再使用沙土對超挖部分進行回填的方法處理，超挖部分厚度不得小于0.1 m。

1.3.4 為方便安裝，防止棄土滑落至管槽內，管槽開挖時產生的棄土應堆放在距管槽一定距離的位置，為方便回填土工作，減少工程量，棄土堆放的位置不宜距離管槽過遠，一般以0.3 m 為宜。

1.3.5 為方便管道檢修，及冬季泄水時可以方便快捷的排除積水，管槽底部應具有一定坡度，坡度應均勻的向泄水井方向傾斜，防止管道中段部分出現積水，阻礙檢修，或在冬季出現凍脹地埋輸水管道的現象。

1.3.6 在管槽開挖完成后，地埋輸水管道安裝前，應集中將管槽底部的各種雜物、石塊等清理干凈并進行整平，防止管道在安裝過程及回填過程中出現損壞。

2 閥門井及泄水井的建設

地埋輸水管道使用的閥門主要有閘閥、球閥、蝶閥、減壓閥等。

2.1 閥門井。閥門井是地埋管道輸水系統必需的附屬設施，一般情況下，地下輸水管道的各種閥門處均需設置閥門井。閥門井的作用有2 個：一是保護閥門，防止閥門被土淹沒造成損害；二是在需要對閥門進行啟閉時方便操作。閥門井的尺寸大小以便于人工操作為宜，建造閥門井的材質可以是磚、混凝土等，或者直接使用一體成型的塑料閥門井。

2.2 泄水井。泄水井也是地埋輸水管道系統的附屬設施。

2.2.1 泄水井的作用。①在寒冷有凍土的地區對管道進行防凍保護，在凍土形成以前，灌溉停止后的時間段內，通過泄水井將地埋輸水管道系統內的余水排除干凈，從而達到對管道的保護作用；②在對管道進行沖洗時以排除管道內的污水，防止管道中的沉淀、雜質等污物堵塞灌溉系統中的電磁閥及灌水器等。

2.2.2 泄水井的建設。泄水井通常設置在地埋輸水管道系統的干管末端及管道最低處。泄水井使用的閥門通常為PVC-U 材質的球閥，操作方便，易于安裝，同時方便檢修。泄水井的尺寸大小以方便人工操作為宜，建造泄水井的材質可以是磚、混凝土等，在泄水井的底部應鋪設砂石墊層，方便管道排水滲流。

3 鎮墩的建設

3.1 鎮墩的結構形式。鎮墩是指使用混凝土、漿砌石等材料將管道位置固定的構筑物，地下輸水管道與鎮墩緊密接觸，將管道中由于水流方向改變、管道及管道內水的自重及溫度變形、應力變形等原因產生的推、拉力轉移給鎮墩承受。鎮墩因其結構形式的不同可分為封閉式和敞開式。封閉式鎮墩的結構簡單，與管道接觸面積大，對管道的固定作用強，受力條件均勻，普遍用于管道的各個部位；敞開式鎮墩結構較復雜，與管道接觸面積較小，受力不均勻，對管道的固定作用較弱。敞開式鎮墩易于檢修，應用于管道作用力較小且需要進行檢修的可能性較大的部位。

3.2 鎮墩的設置位置。在設置鎮墩時應充分考慮水流作用下管道受力的大小和方向，并使管道所受的作用力通過鎮墩傳遞給地基。一般情況下，在地埋輸水管道的轉彎處、分叉處、變徑處、閥門處以及管道末端均應設置鎮墩，在直管位置，每隔一定的距離應設置鎮墩。

3.3 鎮墩建設的技術要求

3.3.1 在進行鎮墩設計時，要綜合考慮管道內水流作用力對鎮墩的影響、鎮墩的強度，對鎮墩的抗滑穩定性、抗傾倒性能進行校核，對地基的強度及穩定性進行驗算，對于地基坡度較大的位置，還要考慮管道自重、管道內水的自重。最后計算出鎮墩的尺寸、重量等數據。

3.3.2 封閉式鎮墩必須將管道全部包在鎮墩內部，并且管道要與鎮墩接觸良好，鎮墩包裹管道部分的厚度不得小于0.2 m。使鎮墩滿足對管道的固定及保護作用，并且使管道受到的作用力很好的通過鎮墩傳遞到地基。

3.3.3 混凝土鎮墩采用現場澆筑的方式實施，鎮墩采用的混凝土強度不小于C15，澆筑完畢后，待混凝土具有一定強度后方可進行部分回填，最低時間不得少于48 h。

圖2 鎮墩設置位置示意圖