地质复杂地区农村饮水安全工程管道施工关键技术分析

【摘要】以农村饮水工程连通配套项目为例，阐述了地区工程地质的复杂性，并结合不同地质条件与水压确定了最安全、实用的工程管道定线与管材选择方案，重点就其中管道施工关键技术进行分析。

【关键词】复杂地质；农村饮水工程；管道施工；技术

0前言

某饮水工程是该地区较为典型的工程之一，由于地区地质条件十分复杂，连通管网以及调蓄工程施工难度颇大。工程管线穿越多条河流和山地，工程设计与施工需要根据条件的不同进行调整，以保障整个工程建设与运行的安全与经济。

1、工程地质概况

工程地势总体呈现南高北低，管线途经多种地貌单元。饮水安全工程管线需穿越地区河道，且本河道段存在地表长流水与地下水两个水源。地区地下水水位埋藏较浅，一般在～m，且主要分布在设计管线前段和有过沟建筑物的区域，可能给工程建筑物及管道安全造成威胁。同时施工区域存在不同程度的地质缺陷，这给饮水安全工程设计与施工带来了极大的难度。

2、工程定线与管材选择分析

2.1工程定线

结合本工程地质条件，确定工程定线原则为以下个方面：其一，尽可能避开地下水位高的地段，降低地下水对施工建设与构筑物安全造成的影响；其二，丘陵平缓带沿山脊布置，以水平方向布置直线为优先选择，最大程度地降低管线长度与水头损失；其三，绕开地形突变段、地质不良段；其四，减少工程填方段，工程仅在一字形河库段正交布置一条。

2.2管材选择

连通配套项目选择使用管道材料有种，其分别为钢管、球墨铸铁管和管：

（1）钢管。管道线路穿过了条主要沟道，静水压力普遍较高，最大值可达到m，为本地区压力最大的饮水工程。同时，由于条主沟道地区岩性不一，岩性差别大，承载力普遍较差，且都存在地表长流水。设计此区域连通配套管道选择压力钢管，管道连接采用刚性对接方式，并用钢垫进行密封处理。

（2）球墨铸铁管。设计在水压～MPa线段采用球墨铸铁管，但需根据地形与地质条件的不同调整管道型号。在软土地基、填方地段以及安装坡度超过25°的线段可能出现地基沉降现象，影响地基对管道的承载作用，进而引发管道的不均匀变形。此区域设计选择自锚球墨铸铁管道，避免管道悬空而出现变形，保证管道通水的安全，其他线段采用型接口接口球墨铸铁管。

（3）管。管最高压力等级为MPa，但要求其基础承载结构合理，不允许出现承载力分布不均的情况。工程大部分管道地区位于上更新统风积黄土区域，黄土层厚度较大，可为其上管道提供均匀的承载力，适合采用管。

3、管道施工关键技术

3.1 调蓄池引水管外侧封堵

工程调蓄池容量较大，引水管外侧需采取有效的封堵技术。引水管从调蓄池靠底侧壁位置引出，上部回填土仍采用原沟道开挖土。如引水管外侧采用传统封堵技术，势必存在回填土密实度不达标的情况，进而出现渗漏出水现象，给工程引水安全造成威胁。针对这一情况，工程设计采用“红胶泥”等类似不透水土体代替三七灰土，进行引水管周围的填土，以增加管道填土的封堵效果。这种封堵技术一般适用于水头压力在30m以下的工程，而对于大水头压力存在不适应性。

3.2河道段管道安装

本线段管线施工时沟槽开挖成型困难，地下水会涌入沟槽，并在管道安装时进入管道内，对安全饮水造成污染。因此，在可在沟槽开挖之前，在一侧挖设一条排水坑，排水坑与沟槽间距控制在m以上，不能对沟槽成型与管道安装施工造成影响。排水坑内污水可通过水泵进行抽排，水泵规格参数应与坑内水量相适应。管槽如经过岩石出露地段，为避免岩石尖凸與管道接触位置在外力作用下产生应力集中进而对管壁造成破坏的情况出现，可在其间布置一层沙砾石垫层，厚度控制在mm，垫层颗粒配级要求均匀且最大粒径不超过cm。

3.3 型接口球墨铸铁管安装

接口安装是球墨铁管施工的重要内容。安装前需要确保承接口的清洁，用润滑剂对密封圈内表面与槽口端部进行处理，避免润滑剂流入管槽。密封橡胶圈放入槽内之间事先进行弯曲处理，呈“十”或“8”字形能够提供一定的径向应力，保证密封圈与管槽的紧密结合。管道安装以葫芦、倒链结合人工调整为主，降低大型机械施工出现的接口渗漏情况出现。如管口轴线坡度超过°，则管道承接口方向需朝向山顶高处，山沟两侧管道可采用双承弯头进行承口方向的调整。

3.4镇墩布设

作为管线重要的支撑节点，镇墩对于整个管道的安全有着重要的影响。在地质突变和地形起伏较大的位置需注意镇墩的布设，镇墩规格应根据地质与水压的不同而适当进行调整，严格按照设计方案进行镇墩建设，不可肆意裁剪镇墩数量。工程北方部分地区地下水位较高，镇墩部分会浸在地下水之中，由于水质中酸性物质含量较高，会腐蚀镇墩建筑物，因此镇墩水泥材料选择应注重抗硫性，且做好其他方面的抗腐措施。管道安装转角以个管道允许值作为参考标准，球墨铸铁管和管的允许安装转角分别为°和°；钢管采用刚性连接的方式，对于管线安装角度较大的位置，应用弯头进行过渡。在平顺过渡段，不论何种管材都必须布设相应数量和规格的镇墩。

4、结语

农村饮水安全工程管道安装施工设计点多、面广、线路长，地质条件变化较大。因此，很难以一种管线设计方案来确保整个饮水工程的经济与实用，需要结合管道水压和地质条件的不同来调整管材及其压力等级，且需要通过对应的施工技术来保障管线的安全运行。该饮水工程建设根据不同的地质、地形条件，设计采用了较为新颖的施工技术，工程实践表明技术可行、实用，可为相关工程施工设计提供借鉴。

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作者简介：王爱敏，女，（1980.08—），山东菏泽人，毕业于山东水利职业学院，大专，工程师，研究方向：水利工程。