山區高速公路房建工程供水設施研究

張 帥

（遼寧省交通規劃設計院有限責任公司 沈陽市 110166）

山區高速公路每隔一定距離或者經過城鎮就需要設置服務區、收費站，沿線還需要設置管理中心，這些房建給排水工程的水源條件及對應的供水方式的選擇將直接影響到主線的整體服務質量，因此需結合實際情況具體分析確定經濟合理可行的供水方案。

1 山區高速公路房建工程的水源條件分析

山區水源主要是地表河水、山泉水、溶洞水、地下水、市政水源等。其中山區地表水除靠近江河處有較為充足的水源外，主要靠雨水補給的地表水還呈現時空分布不均的特點，需要修建水庫等調蓄工程儲水才能更好地加以利用；溶洞水通常水量較小，山區高速公路項目橋隧比高，隨著工程的建設例如隧道的施工其水系可能會被打斷；當地表水水量可以滿足使用要求時，通常還需要根據其源水水質條件選擇合適的凈水處理工藝處理并達到生活飲用水衛生標準后才能使用，因此在方案階段要綜合供水安全可靠性、建設費用等因素進行比選。山區地下水分布極不均勻，只有特定地質地貌條件下才有地下水儲存，埋深也很深，鑿井初投資大施工難度高，一般地區還很難找到取水井位，其水量也很難滿足大量生產、生活需求；市政水源供水接管按照就近的原則，一般可由附近的城鎮市政給水管引入，但需考慮地形因素設計合理的系統形式，當房建站點內的蓄水構筑物調節容積較小時應敷設雙管輸水管線。

2 山區高速公路房建工程的供水方式選擇

2.1 以地下水為水源

在高速公路主線施工階段，施工駐地臨時用水形式可基本反映主線沿線水源情況。對于初步判斷具備地下水源的房建站點，收集含水層埋藏條件、厚度、巖性、水力狀況等基礎資料，結合現場勘察、物探、鉆探、抽水試驗、地下水動態觀測等確定必需的水文地質參數，進而選擇合適的地下水取水構筑物類型，對于山區一般多為管井。管井井室應滿足水泵安裝要求并避免井口污染，當井深小于150m時可選用鋼筋混凝土井壁管，井深小于250m時可選用鑄鐵井壁管，任意井深均可采用鋼井壁管，但隨著井深的增大應增加壁厚。如果成井水量足夠、水質可滿足生活飲用水衛生標準，則可直接二次加壓后供給用戶使用；如果地下水鐵、錳超標，會呈現色度高有鐵腥味，通常有Fe2+、Mn2+存在，需要經過曝氣氧化、吸附過濾等使鐵、錳分別小于0.3mg／L和0.1mg／L，當源水鐵、錳含量均較高時應先除鐵后除錳；如果地下水氟超標，會導致牙齒損壞或慢性中毒，應采用活性氧化鋁吸附過濾使氟小于1.0mg／L，保證滿足生活飲用水衛生標準后方可二次加壓使用。

2.2 以地表水為水源

對于具備地表水源的房建站點，首先需要看該地表水源是否處于環境敏感區，也即是否可以取用，如果可以取用，還要看枯水期水量是否滿足使用要求，調研近幾年水量是否存在逐年減少現象，由此可判斷是否可作為備選水源。如果經調查可以作為供水水源，還需要進行水質分析看水源是否受到污染并采取措施，地表水源形式多樣，取水條件各不相同，應選取合適的取水構筑物形式，并根據源水水質設置混凝→沉淀→過濾→消毒等設施處理水源水并達到生活飲用水衛生標準方可二次加壓使用。值得注意的是高速公路房建站點較為分散，各站點日用水量并不大，而單獨建設給水處理設施費用較高，運營期還需要日常維護管理，因此要經過技術經濟比較后最終確定。

2.3 以市政水為水源

對于具備市政水源的房建站點，當各個站點都可以就近從經過的城鎮市政給水管引入時可考慮分別接管的方案；當全線只有個別站點具備條件時，應根據地形因素劃分供水區域，宜優先選擇重力輸水方式，不能重力輸水時再考慮加壓輸水方式，或采用重力加壓結合的輸水方式。重力輸水時供水范圍內下游管道承受的靜壓高，需選用合適的管材并在適當位置設置減壓恒壓閥消能，降低管材耐壓等級，減少工程造價、減少漏損水量，保證輸水管流速不大于3m／s以利于安全運行，應防止局部高出水力坡線的高地輸水管線出現負壓。加壓輸水當地勢高差大水泵所需的揚程較高、或輸水距離超長時，可考慮多級加壓，以降低管道的承壓等級避免水錘事故的發生，同時可減少輸水能耗；串聯泵站的位置、數量應按照節約能量，便于維護管理的原則選取，各級泵站間使用光纖等通訊實現聯合調度運行。山區地形復雜高差大起伏較多，為了安全供水，一般沿高速公路主線敷設兩條平行的輸水管線，這樣管線路由相對平緩，再根據事故供水保證率的要求設置數根連通管。對于高壓力、長距離輸水管線應特別注意進行水錘分析計算，并采取綜合的水錘防護措施，如水泵出口設置微阻緩閉多功能水泵控制閥，水泵出水干管設置水錘消除器，高點及平緩上升段每隔1km左右設置復合式防水錘吸排氣閥，低點設置泄水閥，管道局部高壓處設置超壓泄壓閥等，確保輸水管道最大水錘壓力不超過1.5倍最大工作壓力，事故停泵的水泵反轉速度不應大于其額定轉速的1.2倍，超過額定轉速的持續時間不應超過2min。

3 輸水管道管材及敷設方式選擇

3.1 管材的選用

輸水管道的管材應根據管道直徑、工作壓力、沿線地質條件及地形起伏程度、供貨工期施工條件、造價等因素綜合確定。對于地質條件好、埋地敷設、工作壓力1.0MPa以下、管徑DN1200以下的輸水管道，可選擇預應力鋼筋混凝土管、球墨鑄鐵管、鋼骨架PE復合管等管材；對于地質條件差、需架空敷設、工作壓力1.0MPa以上、管徑DN1200以上的輸水管道，宜選擇鋼管。輸水管道的公稱壓力應根據最大工作壓力加0.2～0.4MPa的裕量為宜，必要時也可根據具體情況選用組合管材。

金屬管材輸水管道架空、埋地或明敷于潮濕環境中時，應考慮加強防腐措施。金屬管道腐蝕主要分為化學腐蝕和電化學腐蝕兩種，腐蝕速率與環境氧含量、pH值、含鹽量、水流速度等有關，一般氧含量越高、pH值越低、含鹽量越高、水流速度越大，腐蝕速率越快，可通過內外涂刷合格防腐涂料防止腐蝕。有雜散電流存在時，同時考慮采用陰極保護等防止雜散電流電化學腐蝕的措施，通常有使用消耗性的陽極材料和通入直流電兩種方法。

3.2 敷設方式的選取

山區輸水管道敷設方式分為埋地敷設和架空敷設兩種。直埋敷設應根據地質條件進行必要的基礎處理，寒冷地區埋深應滿足防凍要求，山區高速公路輸水管線直埋時一般敷設于路堤路塹兩側、坡腳平臺等易于巡檢維護處，在轉彎或坡度起伏變化處需設置止推墩，止推墩基礎應開挖至持力層，且開挖深度不小于0.3m，采用C15現澆混凝土墩；架空敷設應考慮調節管道線性膨脹的伸縮補償措施，補償器的選擇、補償量的多少及固定支架的設置應按管道安裝時的氣溫和最低、最高氣溫經計算確定。管道補償器應能保證管道在使用過程中具有足夠的柔性，防止管道泄漏、支架損壞等，山區高速公路輸水管線架空時一般沿主線橋、隧道敷設。當供水管線下穿障礙物時應采用套管防護等措施。

4 結語

山區高速公路房建給水工程有其自身特點，應根據現場水源調查結果提出幾種可行的供水方案，再經技術經濟比較后確定可靠、節能的方案。供水管材應按管道直徑、工作壓力、敷設條件等綜合考慮確定。對于地勢高差大、輸水距離長的供水管線，應進行必要的水錘分析計算，采用合理分區，分級供水，設置水錘消除器、復合式防水錘吸排氣閥、微阻緩閉多功能水泵控制閥、超壓泄壓閥、減壓恒壓閥等措施有效防止水錘事故的發生，保證供水管線安全運行，提高高速公路的品質和形象，為服務區經營提供有力保障。