新疆供水工程長距離輸水管道設計及關鍵技術研究

□高紅濤（新疆水利水電勘測設計研究院）

新疆供水工程長距離輸水管道設計及關鍵技術研究

□高紅濤（新疆水利水電勘測設計研究院）

文章主要介紹新疆某供水工程長距離輸水管道設計：主要包括管線的布置、管徑選擇、管材比選及管道附屬建筑物的設計，結合專家和審查部門的審查意見，對本工程的設計不斷進行調整、修改、完善和優化。加深對管道工程的特點認識，尤其是長距離輸水工程中管線布置和管徑選擇，是影響長距離輸水管道投資造價和運行安全可靠最重要的因素，為今后長距離輸水管道設計積累實踐經驗。

新疆供水工程；管線布置；管徑選擇；管材比選；管道設計

1 工程概況

新疆某供水工程主要建筑物由取水泵站、長距離輸水管道、底部放空系統及管線附屬建筑物等組成，輸水管道總長22.00km。

2 基本方案布置

取水點位于KS河上游100m處，高程1227.50m，水泵直接抽取由KS水電站下泄的河水。取水泵站直接揚水至工業園調節池。輸水管道沿NLK渠道左岸坡腳地表布設，管線位于渠道伴行公路和坡腳線之間，在NLK渠道樁號16+529.19m處，向北沿山坡地表布設，直至工業園區煤電一體化供水用水點水池（1320.00m），輸水管道長22.00km，泵站揚程152.00m。

2.1 取水泵站

KS河最低引水位為1230.73m；正常蓄水位為1233.90m；設計洪水位為1236.30m。泵站布置在KS河上游左岸臨河布置，泵房混凝土結構高度高于洪水位2.70m。

2.2 輸水管道

2.2.1 管材選擇

鑒于該供水工程重要性，結合工程區當地及周邊已建工程輸水管道的管材利用情況，主要有浸塑鋼管、鋼管、鑄鐵管和球墨鑄鐵管4種，根據工程的地形地質條件及管道特性，對上述4種管材比選分析，詳見表1。米投資最大，浸塑鋼管次之，鑄鐵管工程投資最小，考慮到球墨鑄鐵管在本地區應用較少，鑄鐵管易生銹，使用壽命短，本階段先不考慮。

表1 4種管材主要性能比較表

從表2對4種管材的經濟比選可知，鋼管及球墨鑄鐵管單

表2 管材每噸投資比較表

通過經濟、技術比選分析：浸塑鋼管、鋼管、鑄鐵管、球墨鑄鐵管道在新疆地區應用已經比較成熟。本階段推薦浸塑鋼管為管道主材。

2.2.2 輸水管道工程布置

本方案為加壓輸水方案，輸水管道總長22.00km。采用溝槽埋設沿地表布設雙管，管間距1.40m，采用DN400浸塑鋼管。根據氣象資料本地區凍土深度0.86m，管頂覆土深度按1.00m控制。外荷載標準為上覆土厚度2.00m等級。

2.2.3 管溝開挖

根據《給水排水管道工程施工及驗收規范》（GB50268-97）第3.2.1節，管道溝槽底部的開挖寬度，宜按下式計算：B=D1+2(b1+b2+b3)

采用溝槽埋設沿地表布設雙管，管間距1.00m，采用DN400浸塑鋼管，底寬2.30m,其中膨脹土段和失陷性黃土段,溝槽深 1.70m，邊坡1:0.75,管頂覆土厚度1.00m；膨脹巖段和基巖段,溝槽深1.40m，管頂覆土厚度1.00m;砂礫石段,溝槽深1.40m，邊坡1:0.5,管頂覆土厚度1.00m。

2.2.4 管溝回填技術要求

膨脹土段、膨脹巖段和失陷性黃土段管溝回填技術要求如下：

溝回填料，共分三層。第一層（管道安裝前完成）：管溝底部，先鋪設300mm厚的砂礫料墊層，最大粒徑<25mm，砂礫石壓實相對密度Dr≥0.85；第二層：管底至管頂0.30m范圍內，砂礫石壓實相對密度Dr≥0.85；第三層：管頂300mm線以上至原地面范圍，采用開挖料回填，壓實相對密度Dr≥0.7。

2.3 底部放空系統設計

管線從取水口1227.50m沿NLK渠道15km處地勢平緩，后5km地形逐漸升高至煤電一體化用水點1320.00m高程。在管線低洼處，布設有3個放空閥，管徑100mm。放空閥為鋼制三通配件管，dN100、PN1.6MPa。其中在管線最低處的放空閥外設消能設施。

2.4 管線附屬建筑物設計

進（排）氣閥：結合本方案管線特點，單線共設44座進排氣閥井，并在進排氣閥底部布設44個進排氣檢修閥。

檢修閥：結合本方案特點，在泵站出口、管線中部及管線尾部處，布設3座節制檢修閥井，兩個為dN100、PN1.6MPa，一個為 dN100、PN1.0MPa。

鎮墩：為保證管身在外荷載作用下穩定，管道的轉彎處和坡度轉變處設鎮墩。單線設112座鎮墩。鎮墩長1.50m，寬1.20m，高1.20m，為C20、F200鋼筋混凝土結構。鎮墩基礎面及鎮墩四周涂刷4mm厚的瀝青，防止回填土對混凝土的腐蝕。

2.5 管道連接件及其他

玻璃鋼管道在實際使用當中需要與各類管道、閥門、鋼制件、水池等進行連接，各種連接件如法蘭、彎頭、大小頭等均可以采用玻璃鋼手工糊制生產，也可采用鋼制件。根據類似工程調查情況結合管道維修、運行等，確定管道與閥井的連接件全部采用鋼制件。

3 設計思路分析及對長距離輸水管道設計的認識

輸水管線布置應盡可能少拐彎，遠離河邊：盡可能沿道路或渠道兩側布置，少占農田。輸水線路布設在渠道坡腳和渠道伴行公路之間，管溝開挖料沿管線兩側堆放，多余開挖料堆放在渠道伴行公路與征地線之間，避免二次倒運；管線穿越交叉建筑物應盡量減少對已建成建筑物的改建，避免重新征地或不征地，減少工程投資。

管材選擇首先考慮管材的性能及結構安全可靠，其次結合管材的造價考慮。可以根據管道的特點進行組合方式選擇管材，以最大限度地節省建設成本；管道附屬建筑物的布設原則是，結合工程特點選擇合適的位置布設管道附屬建筑物，避免浪費和重復建設。例如鎮墩和進排氣閥可以結合考慮，這樣既能保證管道的運行安全，又節省成本。

4 結語

輸水管道方案較好地適應了NLK的地形特點和復雜的地質條件，既圓滿解決了排洪與交通的問題，又利于工程的運行管理，有利于滿足高地震區建筑物的抗震安全，既保證了本工程的輸水功能，又方便施工、縮短工期、減少了工程投資。

TV672+.2

A

1673-8853（2014）06-0022-02

高紅濤（1981-），男，工程師，從事水工結構設計工作。

2014-01-08

左英勇）