马房自来水厂取水口搬迁输水管设计回顾

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【摘 要】对于长距离输水管道设计，设计人员要把握住输水管道的选线、管沟开挖、管道基础处理及穿越障碍物的处理措施等环节，使得设计更为合理。输水管道设计看似简单，但要把握各个技术环节，是每个设计人员都应该重视的问题，希望通过本文能对今后设计起到借鉴作用。

【关键词】输水管道；设计；取水口；管线布置；管沟开挖；管道基础；穿越障碍物；管道支墩

工程概况

四会市独河主要担负四会市居民生活污水的排放，由于独河改道，改道后独河排水口正处于四会市马房自来水厂原取水口的上游，自来水厂取水水源将受到严重污染，长期饮用影响居民的身体健康。为解决居民饮水安全问题，四会市人民政府责成四会市马房自来水厂取水口搬迁至马房水利枢纽工程闸坝上游800米处，保留原水厂的净水设施、二级加压泵站和供水管网，仅将一级泵站和取水口迁移，铺设一条长4.219km的DN800mm（按水厂规模日供水量3万m3/d设计）的输水管引至原净水厂。该工程已于2010年10月经有关部门竣工验收并投入使用。本文主要从输水管道的路线选定、管沟开挖、沟槽支护、管道基础、穿越各种障碍物采取的措施、管道支墩等方面进行探讨，以保证输水管道设计的合理性。

1 取水口位置的确定

由于独河改道，改道后独河排水口正处于四会市马房自来水厂原取水口的上游，自来水厂取水水源将到严重污染，故将取水口搬迁至马列房水利枢纽工程闸坝上游800米处，取水口新址的取水资源论证，防洪评价经有关水利部门审批许可确定的。

2 管线布置

该项目工程获批后，设计人员会同业主及水利有关部门进行实地踏勘，测量放线，共同进行输水管线定线，选线方案取得有关水利部门同意，以选择最佳的地形和地质条件，沿大兴围东堤段坡脚敷设，减少拆迁，少占良田，少毁植被，保护环境，以便施工和检修，保证供水安全。

3 管沟开挖

管沟开挖一般在地质条件良好，土质均匀、地下水位较低的地段开挖管沟，当管沟深度在地下水位以上时，管沟边坡根据当地的土质情况的不同有所不同，从1：0.33～1：1.15不等。在地质条作较差、土质松软、地下水位较高且富含地下水的地段开挖管沟时，必须做好施工降水，做好基糟坑边的支护，基坑边不能堆放弃土，不能有重型及大型机械设备，以免增大对基坑支护的侧压力。施工措施从两方面考虑：①加大管沟边坡的设置坡度；②采用钢板桩支撑管沟，挖管沟不可能无限度地加大管沟边坡从而形成大开挖的施工局面。

4 管道基础

输水管道尽量敷设在土壤耐压强度较高，未经扰动的天然地基上，但由于本工程输水管线长，工程地质条件千变万化，遇软基，若对软基不加任何处治或处理不当，往往会导至基础失稳或过量沉降，造成管道不能正常使用。因此，要对每一段不同地质的管线都要进行细致分析，从地基条件、处理要求、工程费用、材料等多方面进行考虑，以确定合适的地基处理方法，地基处理一定是技术可靠、经济合理、又能满足工程进度的要求。根据输水管道沿线地质特点，输水管道沿线基础分三种处理情况：1） 淤泥土质在管底地基1m内时，采用全部清除淤泥土质并换填好粘土或粉土，换填至管底高程夯实，密实度系数不小于0.9。2） 管底地基在1m～4m范围内的淤泥土层时，应满糟施工打入直径为100mm的松木桩，间距为300mm呈梅花形布置，再在松木桩顶换填碎块石（块径小于300mm），厚度为400mm。然后在碎块石顶面换填200mm厚的石粉渣。3）当管底地基为大于4m以上范围的淤泥土层时，可采用水泥搅拌桩方式。桩径D=550m，间距为纵向1.2m，横向1m，共4排。桩顶为管道中心，桩底为穿过淤泥土层，至下一土层2m以上。

5 穿越障碍物

1）管道穿越河堤

取水口至一级泵房输水管段为倒虹吸管，输水管道需穿堤引至一级泵房，为了不影响提围防洪抢险，采取不完全破除的方法，即进行梯形破除，先在一级泵房下部结构完成时即进行堤围外侧堤围单边梯形开挖，安排从泵房出水口至堤围28m长的输水管道，接着再进行堤围内侧另一单边梯形管沟糟开挖，在安装该段输水管道完成后即把整个堤围恢复至原状。根据水利部门要求，管道穿堤部分设混凝土包封。

2）管道穿越公路

由于输水管道沿线穿越的公路均为一般泥结石公路且路面不宽，以选择路面大开挖施工，输水管埋地敷设不设套管。

3）管道穿越排水渠

项目所在地处水乡，渠系纵横交错，长距离输水管道不可避免与渠系多处交叉，如，该输水管线（桩号3+860～3+865）段跨越大兴围排渠，根据场地实际条件，采用现浇钢筋混凝土支架跨越排水渠结构形式。混凝土支架基础位置选定应满足排水渠的泄洪要求，取排水渠十年一遇洪水位与排水渠坡面相交点为混凝土支架基础位置，此位置选定，既能满足泄洪要求又节省投资。

6 管道支墩

给水管道中的水压力均匀作用于管壁上，当充水进行压力试验时，管内各点水压是均布的，但当水流方向改变，（通过承插接口的水平弯管、水平三通、水平管堵、垂直向上、向下弯管顶端等处）或水流受阻时，水压失去平衡，管件接口就有拉脱的趋势，发生跑水、漏水事故。为了抵抗上述外推力同时保证管道安全运行（特别是在管道试压时）该处必须设置支墩来传递水压合力，管道水压合力由支墩传到土体，借助土壤的反作用力平衡，因此，土壤的反作用力和支墩底面的摩擦力就成了支墩设计的两个因素。支墩不应修筑在松土上，利用土体被动土压承受推力的水平支墩的后背必须为原状土，并保证支墩和土体紧密接触，如有空隙，需用与支墩相同材料填实，水平支墩后背土壤的最小厚度应大于墩底在设计地面以下深度的3倍。

对于特殊及重点部位的给水管道支墩设计，需要在参考图集的基础上根据现场的实际予以优化设计，不但使工程能符合试压的要求，同时也使支墩施工符合工程进度和操作要求。如，本工程输水管线（桩号2+700～2+720）段穿越大兴围排灌站，全长20m，如果套用图集（P0-1.1mpa）直径为800mm管道覆土厚为1.om，支墩的宽度为1.9m，而现状排灌站外墙与输水管道净距只有1.5m，因此，按图集设计显然不符合现场实际，支墩的后背也没有原状土。因此，采取在支墩后背增设永久性木桩来增加支墩后背，同时也减少了支墩的宽度，设计为0.9m。

7 结语

输水管道工程设计中，除要求投资省，技术先进外还要充分考虑施工安装方便等方面的要求，因此，设计时要全面的调查输水管道沿线现状地形、地质情况，气候情况，合理的布置输水管道，不同的情况采取不同的处理措施，尽量避免考虑不周，给工程项目带来不必要的浪费，只要我们对每一个环节认真研究，并深入现场不断总结经验，就可避免失误，使设计更趋完美。

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