農村飲水安全工程管道施工技術研究

摘要：農村飲水安全工程是保障居民生活質量、促進農村產業發展的關鍵基礎設施，需要通過管道施工技術應對復雜地質條件、水質污染風險、工程長效運行等挑戰。針對丘陵地區黏土、喀斯特地貌及沖積層的地質施工難點，需要通過精細化地質勘探、差異化設計，優化管線布局；利用機械—人工協同開挖、熱熔焊接工藝等措施，強化施工建設；配合分段試壓、中粗砂分層回填，開展施工質量控制。

關鍵詞：農村飲水；飲水安全工程；管道施工技術

在國家“十四五”規劃中，明確提出“推進城鄉供水一體化”要求。農村飲水安全工程作為保障鄉村振興戰略穩定實施的民生工程，對于居民生活、產業發展具有直接影響。本文從農村飲水安全工程管道施工技術角度，對農村供水高質量發展進行分析。

1 農村飲水安全工程管道施工技術研究價值

1.1 保障民生飲水安全與產業發展

農村飲水安全工程會直接影響農村居民生活質量、農村經濟活動，是保障民生飲水安全與產業發展的重要基建工程。科學開展管道施工技術研究，可以合理規避因管道施工技術造成的水資源污染風險，科學解決高氟水、重金屬污染等水質不達標引發的疾病。同時，牲畜養殖、農產品加工等產業也可以獲得穩定的水源供給，促進農村產業升級優化[1]。

1.2 推動工程長效運行與資源節約

通過研究農村飲水安全工程管道施工技術，可以通過降低管網漏損率，有效控制水資源浪費問題，實現水資源高效利用。延長管材使用壽命，減少農村飲水安全工程后期維護成本，有助于工程的長效運行。

2 農村飲水安全工程管道施工技術基本要求

2.1 科學設計與精準施工

在農村飲水安全工程管道施工技術中，施工單位需要與設計單位進行有效溝通，根據施工現場地形條件，通過科學水力計算，科學優化管網布局，保證工程各個用水點水量、水壓符合設計標準。在施工中，施工單位需要通過根據設計方案，嚴格執行施工作業，確保農村飲水安全工程管道施工的穩定性，避免出現管道受力不均問題，及時發現并解決供水不穩定、爆管等施工風險。

2.2 水源保護與水質管控

在農村飲水安全工程管道施工技術中，施工單位需要嚴格落實水源保護與水質管控措施。在施工過程中，需要避開工業區、養殖場等污染源，避免水資源被污染。科學開展水源水、出廠水、管網末梢水等重要節點的水質檢測工作，實現“從源頭到龍頭”全程水質達標目標，為居民生活、企業生產提供可靠保障[2]。

3 農村飲水安全工程管道施工技術具體內容

某丘陵地區需要解決4萬人的飲水問題，以及當地若干企業用水需求。負責該農村飲水安全工程的施工單位根據當地黏土、喀斯特地貌及沖積層的地質條件對應采用的施工方法有所不同。現根據該農村飲水安全工程，對其中的管道施工技術展開細致研究。

3.1 施工難點分析

對于該農村飲水安全工程，存在以下三項施工難點。第一，地質條件相對復雜。工程所在區域為黏土、喀斯特地貌及沖積層的地質條件，導致不同位置的基底承載力存在較大差異。根據前期勘探數據，該工程需要穿越4處斷裂帶、2處滑坡體，在溝槽開挖過程中，容易出現邊坡失穩風險。并且工程所在區域存在既有管線，會對管道工程施工路徑造成干擾。第二，存在地形高差風險。該工程最大海拔落差為250 m，在波速a=300 m/s時，閥門關閉時間需＞1.67 s，導致水錘效應顯著。第三，滲漏與接口失效問題。工程所在區域地形起伏，導致管道軸向應力相對集中，影響該工程的正常使用。

3.2 技術方案內容

3.2.1 精細化地質勘探與管線規劃

在農村飲水安全工程管道施工技術中，施工單位需要通過精細化地質勘探與管線規劃，獲取施工區域的詳細數據，為后續施工、運維等環節提供數據參考。在實踐中，施工單位可以從以下三個方面展開相關工作。第一，三維地形建模。施工單位可以通過無人機傾斜攝影技術，拍攝并記錄施工現場的地形數據，通過地理信息系統（Geographic Information System，GIS）技術生成分辨率為5 cm的DEM（Digital Elevation Model，數字高程模型）。施工單位需要先使用無人機+多鏡頭相機，從多個視角拍攝施工現場地面，獲取區域內的地表信息。再將地表信息導入GIS技術平臺，并對各個施工節點進行有效分析，高效識別滑坡體、泥石流溝等地質災害易發區域，并對管線路徑做合理優化，以此降低管道施工與維護作業可能遇到的安全風險。第二，障礙物探測。施工單位可以使用電磁干擾（Electromagnetic Interference，EMI）技術，精準定位施工現場已有的管線系統與其他障礙物。施工單位需要利用地下管線與周圍介質電磁特性差異，利用電磁信號的發射與接收操作，確認已有管線系統位置，結合地質勘查數據，確認施工地層的巖層破碎帶。通過分析障礙物探測數據，科學調整現有施工設計內容，避免在后續施工過程中破壞已有管線系統，減少工程變更，合理控制工程投資成本。第三，水源保護區劃定。施工單位可以根據《飲用水水源保護區劃分技術規范》（HJ 338-2018），通過陸域二級保護區邊界，確保施工區域與當地取水口距離≥50 m。在此基礎上，施工單位需要設置水質在線監測站，通過實時監測當地水源的pH、濁度、余氯等參數，確認當前施工作業是否影響水源水質，以便及時調整相關施工環節，保障當地供水安全[3]。

3.2.2 差異化施工設計

為提升農村飲水安全工程管道施工技術質量，設計單位需要通過差異化設計與材料適配，保證施工設計方案的合理性，科學提高施工效率。在實踐中，設計單位可以從以下三個方面展開相關工作。第一，輸水管網設計。輸水管布置原則：（1）選擇最短路線，盡量縮短管長；（2）盡量減少拆遷、少點農田；（3）考慮管道的施工、維修和管理方便；（4）盡量減少穿越公路、河流等構筑物；（5）管段上應分區或分段設置檢修閥門，其末端應設泄水閥；（6）在管網隆起點和低凹處分別設置排氣閥和泄水閥，地下管道的排氣閥應設置在井內，泄水管直徑應為輸水管直徑的1/3左右。第二，輸配水管管材選擇。管網的材料主要有熱鍍鋅鋼管、聚乙烯給水PE塑料管等，管材應根據具體的地形、地質條件，按照經濟合理的原則選用，一般直徑≥300 mm的選用球墨鑄鐵管，直徑≤300 mm的管道選用聚乙烯給水PE塑料管，且塑料管需要埋設，不易開挖埋管的喀斯特地區可采用鍍鋅鋼管。給水管材的選擇應根據各種管材供水的安全可靠、壽命、地基要求、施工難易、維修等多種性能綜合對比后確定。設計單位需要根據水力計算優化數據，選取管材的最優方案，在滿足用水需求的基礎上，有效控制農村飲水安全工程的運行能耗，降低工程運維成本。第三，鋼管防腐措施。因為原始施工設計方案使用大量鋼管，在長期使用中可能會發生腐蝕現象，降低供水質量，增加管網損壞概率。所以設計單位可以針對鋼管設計防腐措施，延緩鋼管腐蝕速度。比如設計單位可以使用表面粗糙度Ra≤10 μm的水泥砂漿襯里，利用水泥砂漿襯里形成的致密的保護膜，隔絕水資源與鋼管內壁的接觸渠道，科學預防鋼管的內部腐蝕。對于鋼管外壁，則要均勻涂覆環氧煤瀝青，要求環氧煤瀝青干膜厚度≥400 μm。利用環氧煤瀝青的高耐水性、強耐化學腐蝕性，科學降低鋼管外壁腐蝕概率[4]。

3.2.3 標準化施工

為保障農村飲水安全工程管道施工質量達到設計方案施工標準，施工單位需要通過標準化施工，妥善處理每個施工環節，保證工程順利交付。在實踐中，施工單位可以從以下兩個方面展開相關工作。第一，土方工程與基底處理。施工單位需要引入機械+人工協同作業模式，同步提升施工效率與施工質量。比如在開挖主溝槽時，需要先通過挖掘機開挖至基底以上20 cm位置，降低挖掘機作業對基底土的擾動影響。完成人工清底作業后，需要現場技術人員使用輕型動力觸探儀，根據穿心錘貫入土層難易程度判斷地基承載力。同時，施工單位需要考慮到雨季施工問題，應沿主溝槽每隔200 m設置排水溝，預防溝槽塌方，保證施工作業的安全性。開挖作業生成的棄土，施工單位需要選擇距離溝邊≥1.0 m的位置進行堆放，避免棄土與溝邊距離過近，導致溝槽邊坡承受過大側向壓力。第二，管道安裝與連接工藝。施工單位需要根據管材的熔融指數（Melt Flow Rate，MFI）（MFI=0.25g/10 min），合理控制熱熔參數。比如PE塑料管，施工單位需要進行45 s的加熱處理，并通過持續施加壓力，使得PE塑料管接口翻邊高度≥3 mm，科學強化管材的焊接質量。在焊接鋼管時，施工單位需要通過X射線探傷+磁粉檢測工藝，對焊接質量進行有效檢測。使用X射線探傷工藝，可以有效檢測鋼管焊縫的氣孔、裂紋等內部缺陷。使用磁粉檢測工藝，可以有效檢測焊縫表面或近表面缺陷。在進行水泥砂漿襯里作業前，施工單位需要對焊接鋼管做連續24 h的閉水試驗，以此確認焊縫是否具備良好的密封性。特殊節點處理：對于閥門井連接處等特殊節點，施工單位需要使用壓縮率35%～45%的橡膠圈等柔性接口，借助柔性接口可以適應一定管道位移與變形的特性，科學預防特殊節點漏水風險。對于彎頭位置，施工單位需要澆筑體積≥0.5 m3的C25混凝土支墩，既可以為彎頭提供穩定支撐，也可以有效抵抗水資源運輸過程中，水流對彎頭的持續作用力，科學提升管道系統運行的安全性[5]。

3.2.4 質量控制與長效防護

若想有序落實農村飲水安全工程管道施工技術，施工單位需要通過質量控制與長效防護，確保施工任務的可靠性。在實踐中，施工單位可以從以下兩個方面展開相關工作。第一，分段試壓與滲漏防控。完成農村飲水安全工程的管道系統施工任務后，施工單位需要向管道系統進行注水排氣，并進行30 min的穩壓處理，使用專業設備檢測管道系統壓降情況。在壓降≤1%時，可以證明當前管道系統基本沒有泄漏情況，可以進行后續試驗。如果壓降＞1%，施工單位需要利用專業設備檢測數據，確認引起問題的管道位置，處理安裝不當、管道破損等問題，降低管道系統泄漏概率。施工單位可以使用HAMMER軟件，通過模擬農村飲水安全工程閥門關閉行為，驗證管道系統的水錘防護性能。水錘現象是指在突然停電、停泵等情況下，管道系統中的水流速度發生急劇變化，導致管道系統內部壓力出現波動，容易破壞管道系統的安全性。施工單位需要模擬閥門關閉時間（Tgt;2L/a，L為管長，a為波速），確認管道系統的水錘幅度。利用模擬程序，確認空氣閥布設間距（≤500 m），保證在水錘發生時，快速開展管道系統的排氣或補氣處理，以此穩定管道內部壓力，降低壓力波動對管道系統的負面影響。施工單位可以在靈敏度0.1 L/min的聲波檢漏儀基礎上，使用紅外熱成像，對管道進行掃描檢測，確認滲漏點。聲波檢漏儀可以根據管道泄漏形成的聲波信號，快速鎖定滲漏點，紅外熱成像可以根據管道泄漏位置的環境溫度差異，提高滲漏點檢測精度。利用聲波檢漏儀+紅外熱成像的聯動掃描，精準識別孔徑≥0.5 mm的管道滲漏點，為施工單位修復、更換問題管道提供便利條件。第二，回填密實度控制。施工單位可以通過分層回填技術提升回填密實度，優先考慮使用粒徑0.25～5 mm的中粗砂進行回填，利用中粗砂的透水性與壓實性，提升管道系統包裹效果，降低管道應力集中問題。在回填作業中，施工單位需要先進行每層虛鋪，厚度≤30 cm，再使用氣動夯進行夯實處理，保證中粗砂壓實度符合施工設計標準。如果施工區域處于高寒地帶，施工單位需要使用1∶3的煤渣與砂混合料，利用非凍脹性材料，有效降低土壤水分凍結對管道的負面影響，保障管道系統在寒冷冬季正常運行[6]。

4 結語

在開展農村飲水安全工程管道施工作業時，施工單位需要根據當地實際條件，通過勘探、設計、施工、運維等角度，設計全鏈條管控系統，保證農村飲水安全工程的施工質量達到預期標準，實現工程的長效運行目標，為農村各類產業提供穩定的水資源，滿足農村居民飲水需求，為深度開發農村打下扎實基礎。

參考文獻

[1] 張凱.農村飲水安全工程施工技術及工程管理[J].農村實用技術，2024（9）：127-128.

[2] 彭聰.飲水安全工程輸配水管道施工技術探討[J].湖南水利水電，2024（1）：21-23.

[3] 張志華.農牧村人畜飲水安全工程管道施工技術[J].糧油與飼料科技，2023（2）：189-191.

[4] 王忠山.農村飲水安全工程施工技術及工程管理探討[J].水上安全，2023（8）：82-84.

[5] 周玉萍.淺談農村安全飲水供水管道安裝工程施工方

法[J].新型工業化，2022，12（7）：140-143.

[6] 萬瑞淇.農村安全飲水供水管道安裝工程施工策略探析[J].黑龍江糧食，2022（6）：114-116.