高寒地區(qū)灌溉管道敷設(shè)方案分析

姜 龍

（中國(guó)電建集團(tuán)西北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710065）

1 工程概況

玉樹(shù)市南北山綠化灌溉工程位于玉樹(shù)市南北兩山，灌溉管線西起國(guó)慶水庫(kù)，在玉樹(shù)市水廠西南側(cè)后分為南山干管和北山干管，總灌溉面積1.86 萬(wàn)畝。水廠之前段總干管與供水管平行地埋敷設(shè)，管材為DN700 球墨鑄鐵管，長(zhǎng)度7.917 km；水廠西南處分支后沿南、北山灌區(qū)明鋪干管，管材為DN200～DN500鋼管，北山干管長(zhǎng)度13.5 km，南山干管長(zhǎng)度12.4 km。本工程管道線路較長(zhǎng)，工程量大，管道敷設(shè)方式對(duì)工程的投資和運(yùn)行管理影響較大。

2 敷設(shè)方案對(duì)比

根據(jù)工程特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)對(duì)三種敷設(shè)方案從地形地質(zhì)條件、主要建筑物形式及布置、主要工程量、施工條件及工期、工程占地、環(huán)境影響、工程投資、運(yùn)行條件等方面進(jìn)行綜合比較分析。三種敷設(shè)方案橫斷面圖見(jiàn)圖1～圖3。

圖1 管道深埋敷設(shè)典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

圖2 管道淺埋敷設(shè)典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

圖3 明管敷設(shè)典型橫斷面圖（尺寸單位：cm）

2.1 地形地質(zhì)條件

本工程管道沿線地層主要是碎石土層及三疊系板巖，跨溝位置等部分段落為灰?guī)r。3 種敷設(shè)方案總體線路走向與明管敷設(shè)基本一致，故3 種方案地形地質(zhì)條件基本一致。

2.2 主要建筑物形式及布置

明管敷設(shè)及淺埋敷設(shè)存在冬季防凍問(wèn)題，需根據(jù)管道地形起伏在管道各個(gè)低洼處設(shè)置放空閥，確保管道在灌溉期結(jié)束后完成排空管道。在平直段大于100 m 或管道轉(zhuǎn)彎處設(shè)置鎮(zhèn)墩，同時(shí)為了保證管道穩(wěn)定，需每隔8 m 設(shè)置一座滑動(dòng)支墩。深埋敷設(shè)需保證最小覆土厚度2 m，管道無(wú)需根據(jù)地形起伏布置，管道長(zhǎng)度較短，放空閥及排氣閥個(gè)數(shù)較明管敷設(shè)及淺埋敷設(shè)少，各類閥門處需設(shè)置閥門井，跨溝位置與方式與明管敷設(shè)及淺埋敷設(shè)一致。

2.3 主要工程量

3 種敷設(shè)方案主要工程量表見(jiàn)表1。

表1 不同敷設(shè)方案工程量表

續(xù)表1

2.4 施工條件及工期

深埋敷設(shè)需對(duì)管溝進(jìn)行大開(kāi)挖，且部分段落為基巖，加之部分段落地形較陡，機(jī)械無(wú)法達(dá)到，只能人工進(jìn)行開(kāi)挖，施工難度大，沿線閥井等附屬建筑物較多，工期較長(zhǎng)，總工期約16 個(gè)月。淺埋敷設(shè)管溝開(kāi)挖深度較淺，開(kāi)挖工程量小，施工難度較深埋敷設(shè)小，但仍需修建閥門井及鎮(zhèn)支墩等設(shè)施，總工期約14 個(gè)月。明管敷設(shè)只需對(duì)管道沿線地形稍微整平，無(wú)需開(kāi)挖管溝，管道在地面安裝敷設(shè)，安裝速度快，相關(guān)閥件安裝完成后不用修建閥門井，施工工期最短，總工期約10 個(gè)月。

2.5 工程占地

深埋敷設(shè)相對(duì)淺埋敷設(shè)及明管敷設(shè)來(lái)說(shuō)，管道較短，管溝施工完成后可進(jìn)行回填，管道沿線除閥井和管橋?yàn)橛谰谜嫉赝猓溆嗑鶠榕R時(shí)占地，工程永久占地面積6.3 畝，面積最小，臨時(shí)占地面積258.9 畝，占地面積很大。淺埋敷設(shè)管道沿線均為永久占地，工程永久占地面積20.2 畝，占地較小，臨時(shí)占地面積209.7 畝，臨時(shí)占地較多。明管敷設(shè)管道沿線均為永久占地，工程永久占地面積47 畝，工程永久占地相對(duì)比較大大，臨時(shí)占地面積120.3 畝，臨時(shí)占地相對(duì)較小。

2.6 環(huán)境影響

深埋敷設(shè)管溝開(kāi)口線面積較大，加上堆土面積，管道工程施工作業(yè)面大，對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞較為嚴(yán)重，由于工程區(qū)生態(tài)系統(tǒng)非常脆弱，造成破壞后草皮難以恢復(fù)或者恢復(fù)時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)生態(tài)環(huán)境影響較大。管道深埋地下，與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)性好。但管道后期維修處理會(huì)形成環(huán)境的二次破壞。淺埋敷設(shè)管溝開(kāi)口線較小，土方開(kāi)挖回填量也較小，施工過(guò)程中占地面積相對(duì)深埋敷設(shè)方案小，但也存在破壞現(xiàn)在植被草皮現(xiàn)象，只是影響面積小于深埋敷設(shè)方案。管道埋于地下，后期觀感性較好。同深埋方案一致，后期維修會(huì)造成環(huán)境二次破壞。明管敷設(shè)不用開(kāi)挖管溝，只需堆管道沿線稍微整平，動(dòng)土量最小，管道沿線基本全為永久占地，占地面積小，對(duì)植被及草皮破壞量最小，工程施工完成后易于恢復(fù)破壞的草坡及植被。但是明管敷設(shè)后管道位于地面以上，與周圍環(huán)境不好協(xié)調(diào)統(tǒng)一。

2.7 工程投資

對(duì)3 種方案進(jìn)行投資分析，管道深埋敷設(shè)的建安投資為5868 萬(wàn)元，淺埋敷設(shè)的建安投資為4207 萬(wàn)元，明管敷設(shè)的建安投資為3650 萬(wàn)元。

2.8 運(yùn)行條件

深埋敷設(shè)方案管道位于地下，各種閥門均安裝在閥門井里面，對(duì)閥門井進(jìn)行加鎖處理，防止非管理人員誤開(kāi)或誤關(guān)現(xiàn)象。如管道出現(xiàn)問(wèn)題，需對(duì)管溝進(jìn)行開(kāi)挖，檢修維護(hù)工作量大。淺埋敷設(shè)方案管道沿線各閥門均位于閥井內(nèi)，同深埋敷設(shè)方案一樣，不會(huì)造成誤開(kāi)現(xiàn)象，管道出現(xiàn)滲漏問(wèn)題管溝開(kāi)挖方便。

明管鋪設(shè)管道及閥門均位于地上，后期巡檢及更換管道較為方便，但是管道沿線閥門較多，均外漏于地面之上，增加安全隱患，后期應(yīng)加強(qiáng)管理和宣傳等工作，防止非管理人員誤操作。

對(duì)3 種方案進(jìn)行綜合比較，各方案的優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 管道敷設(shè)方案綜合比較表

2.9 對(duì)比分析

結(jié)合地質(zhì)勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)踏勘，本工程管道基巖外漏段長(zhǎng)度占管線總長(zhǎng)的43%左右，如果采用深埋敷設(shè)，管溝開(kāi)挖難度較大，加之管線較長(zhǎng)，棄渣量大，棄渣運(yùn)輸較為困難。且工程區(qū)海拔較高，植物生長(zhǎng)緩慢，生態(tài)系統(tǒng)較為脆弱，降水量較少，深埋敷設(shè)占地面積巨大，坡地草皮大面積開(kāi)挖后難以及時(shí)恢復(fù)原狀，大面積開(kāi)挖可能會(huì)造成局部生態(tài)系統(tǒng)退化。后期運(yùn)行過(guò)程中管道出現(xiàn)問(wèn)題需再次開(kāi)挖管溝，會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成二次破壞。工程費(fèi)用、水環(huán)保措施費(fèi)用及后期運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用均較高。如采用淺埋敷設(shè)，工程布局與明管敷設(shè)基本一致，僅能解決管道施工完成后與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)問(wèn)題，管溝施工過(guò)程中占地也大，同樣存在對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞等問(wèn)題，也不能解決管道防凍及冬季放空問(wèn)題。采用明管鋪設(shè)，便于工程維護(hù)檢修。工程區(qū)溫差較大，采用明鋪管道可以設(shè)置伸縮器來(lái)平衡管道熱脹冷縮。明管敷設(shè)可以在盡可能減少工程占地的前提下，降低對(duì)現(xiàn)有草皮的破壞及對(duì)現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)影響，管道與周邊生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)問(wèn)題可通過(guò)管道沿線種植耐寒、植株較高的灌木遮擋等措施以協(xié)調(diào)周邊環(huán)境。經(jīng)綜合分析確定，管道采用明管敷設(shè)。

3 結(jié)論

本文結(jié)合高寒地區(qū)環(huán)保要求高等特點(diǎn)對(duì)玉樹(shù)市南北山綠化灌溉工程的管道敷設(shè)方案進(jìn)行分析，分別從地形地質(zhì)條件、主要建筑物形式及布置、主要工程量、施工條件及工期、工程占地、環(huán)境影響、工程投資、運(yùn)行條件等方面分析深埋、淺埋及明管這3 種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，最終提出推薦明管敷設(shè)方案。