農田水利管道施工技術探討

呂紅霞

（甘肅省水利水電工程局有限責任公司，甘肅 蘭州 730030）

管道施工的現代化農田水利建設的核心內容，和傳統渠道施工技術，管道輸水可解決水資源滲漏問題，提升水資源利用率，降低成本。但不同地質條件，不同灌溉條件下，對輸水管道的布置要求、施工技術參數、質量控制要求也各不相同。為充分發揮出輸水管道的優勢和作用，在實際施工中，需要結合現場實際情況，采取科學有效的施工技術，并對關鍵環節進行嚴格把控，才能最大限度上保證施工質量。基于此，開展農田水利管道施工技術的探討分析就顯得尤為必要。

1 管道輸水的優勢

農田水利對輸水的效率、穩定性以及水資源利用率都有嚴格要求，和傳統渠道輸水方式相比管道輸水在很多方面都有顯著優勢。

第一，節水節能。采取管道輸水方式，可有效解決水資源在長距離輸送中發生的滲漏和蒸發問題，比土渠輸水水資源的利用率高出30%～40%，比混凝土襯砌渠道輸水可節水5%～15%。對農田水利而言，節水就代表了降低能耗，節約成本。

第二，減少占地面積。渠道輸水工程占灌區面積的1%～5%，而管道輸水只占灌區面積的0.5%左右，可大幅度提升土地利用率。而且管道輸水速度快，幾乎不存在滲漏水問題，可大幅度縮短灌溉周期，并節約后期運維成本。

第三，性價比高。輸水管道建設投資比較小，每畝100～300元，在相同水源的條件下，輸水管道可實現適時、適量的輸水灌溉，可滿足農作物生長對水資源的需求，從而達到增產增收的目的。

第四，適應性前。壓力輸水管道具有很強的適應性，不會受到溝谷、河間、爬坡、跨路等因素的影響，而且安全施工比較方便，便于推廣。再輔以可移動軟管，可有效解決零散地塊澆水問題，滿足不同灌區對水資源的需求。

2 農田水利管道施工技術的應用要點

2.1 輸水管道系統布設

在進行輸水管道系統布設時，需要綜合考量當地國土空間規劃情況、地形地貌條件、道路建設情況、地下設施埋設情況、現場施工條件因素等，再進行綜合對比分析后，選擇出最佳的輸水管道系統布設方案。在進行管道鋪設時，需要平行于溝谷、渠道、道路，并盡量避開地質災害復雜區域，如滑坡區域、受山洪威脅的區域等。如果需要穿越鐵路、公路或者其他構筑物，需要采取有效的保護措施，并嚴格按照相關規定進行設計和施工。農田水利輸水管道系統最好不超過3級，控制面積不宜超過20 hm2，出水口要盡量布設在支管上，嚴格按照農田的形狀，水源位置等選擇合適的管道系統，如樹狀管網、環狀管網等都是常用的農田水利輸水管道系統。

2.2 合理確定輸水管道工作水頭

工作水頭農田水利輸水管道施工中必須考慮的因素，工作水頭的選擇和控制是否合理，直接關系到農作物灌溉的用水情況，以及經濟效益。可按照以下公式來確定輸水管道的工作水頭：

此公式中，H表示輸水管道系統設計工作水頭（m）；A表示輸水管道系統進口高程（m）；B表示參考點出水口的地面高程（m）；C表示參考點給水裝置出口中心和地面的高差（m）；D和E分別表示輸水管道系統進水口到參考點給水裝置的管路沿程水頭損失和局部水頭損失（m）；F表示輸水管道出水口的工作水頭（m）。

2.3 選擇合適的管材和管件

管材選擇是否合理，直接關系到農田水利輸水管道施工的難易程度，目前常用的輸水管道有兩種，一種是聚乙烯實壁管，另一種是加筋聚乙烯管。如果輸水管道的工作壓力大于或者等于0.8 MPa要選擇加筋聚乙烯管，管徑超過110 mm也要優先選擇加筋聚乙烯管。如果管徑小于90 mm，宜采取聚乙烯實壁管。無論選擇何種管材，都要保證管材的公稱壓力不小于設計工作壓力和殘余水擊壓力之和。

熱熔和電熔管件要采取和管材相同級別的聚乙烯樹脂加工成型，且要保證管件本體任何一點壁厚都不大于管材壁厚。如果采取了聚乙烯管材焊制二次加工成型的管件，則所選擇管材的公稱壓力等級，不能小于輸水管道系統所選擇管材壓力等級的1.25倍。若采取了松套法蘭片，應當首選耐腐蝕性比較好的球墨鑄鐵材料，以提升管件的抗腐蝕性，延長使用壽命。

2.4 測量放線

在農田水利輸水管道正式施工前，為保證各道工序能夠有序開展，嚴格按照設計的標準和規范進行施工，需要進行全方位的測量放線，以確定管線的位置，并標出建筑物的位置。尤其是在管道溝槽開挖中，需要通過高精度水準儀，嚴格按照設計比降進行放線，并且需要每隔10～20 m打設一個木樁，中心處通過撒布白灰的方式進行標記。

2.5 管槽開挖

在農田水利輸水管道的里程比較長，開挖工作量大，為提升施工效率，可采取挖掘機聯合人工開挖的方法，以挖掘機開挖為主，輔以人工清底，以控制管槽開挖的深度，避免發生超挖和欠挖問題。從管槽的一端開始挖掘，采取邊后退，邊開挖的方法。開挖出的土方要堆放在管槽的同一側，且堆土的高度不易太高，堆土位置到管槽邊緣要保持一定的距離，以免影響溝槽的穩定性。挖掘機要盡量采取小瓦頭開挖，管槽開挖的寬度要以能夠容下所選擇的管道為宜。管槽開挖深度必須能夠達到耕作層深度以下，以免在耕地時破壞管道。管道溝槽開挖施工示意圖如圖1所示：

圖1 管道溝槽開挖施工示意圖

整個開挖過程，要保持管槽底部水平，或者有一定的順水坡度，以保證管道中的水能夠被順利排出。開挖到輸水管道的末端后，選擇合適的位置開挖泄水井。挖掘機開挖完成后，人工手持鐵鍬等工具進行平溝處理，以保證管槽底部的平整性，為后期管道安裝營造良好的條件。

2.6 輸水管道的鋪設和安裝

在輸水管道正式鋪設前，需要提前將管材運輸堆放到指定位置，裝卸時需要注意輕拿輕放，并做好外觀檢查，存在缺陷及時修補或者更換，相同截面的壁厚偏差不應超過14%，管材兩端需要軸線相互垂直，插口、承口工作面不能存在破碎問題，尤其是承口的內徑允許偏差要控制在-0.2～0.36 mm之間。管材、管件都準備好之后，再檢查溝槽的平整度、坡度、深度、寬度等是否達到設計要求，以保證管道能夠平穩下到溝底，避免發生碰撞和滾落。

在管道正式鋪設時，需要嚴格按照從低到高的順序進行鋪設，在平緩段鋪設時，保證承插口管道、承口能夠朝向來水的方向。在坡度鋪設時，承口要盡量朝向山坡方向。在曲線段鋪設時，如果曲率半徑過大，可選擇各接口允許偏差角進行調節。如果在管道鋪設時或者是安裝中因為天氣原因、設備原因等發生中斷，要用塞子臨時堵住管口，切不可長時間敞口擱置，管道鋪設結束后，立即將回填兩側和上口，分層回填，分層夯實。

在農田水利輸水管道安裝中，常用的管道連接方式有三種，第一種是當管道的公稱外徑不超過63 mm時，需要采取熱熔承插連接法進行連接；第二種是當管道的公稱外徑超過75mm時，可采取熱熔對接或者電熔連接方法進行連接；第三種是和金屬管材或者管路附近連接時，需要采取法蘭連接或者過渡管件連接法進行連接。

2.7 管槽回填

管道安裝完成后，先回填管道兩側和管頂以上約0.5 m的部分，適當留出足夠的接口位置，經現場監理工程師檢驗合格之后，再進行剩余土方回填。為提升回填效果，輸水管道底部到管頂以上0.5 m范圍內，回填土中不能含有石塊、磚塊、草根、樹皮樹枝等雜物。管道兩側和管頂以上0.5 m范圍內的回填土，需要進行人工方式，以免力度過大，破壞已經鋪設安裝完成的管道，需要注意的是凍土不能作為回填土，否則無法保證回填效果。在正式回填前，管槽中布設支撐需要依次拆除，管道兩側和管頂0.5 m范圍內的回填土需要采取分層回填、分層夯實的方法，每層回填厚度控制在20～30 cm，人工輕夯。若采取了機械設備回填的方法，需要保證機械設備不在管道之上行駛壓實。

2.8 質量檢測

當農田水利輸水管道全部施工完成后，為檢驗施工質量是否達標，是否存在滲漏水問題。還需要對管道系統的強度、嚴密性進行試驗檢測，保證管道連接質量、各部件的質量都能達到設計要求。在整個試驗過程中，要控制好升壓速度，逐步緩慢增壓，并由專人巡視和檢查試驗范圍的管道情況。試驗壓力表在使用前需要提前校準，量程大于試驗壓力的1.5倍以上，尤其是管道末端需要安裝上壓力表。試驗檢測合格之后，試驗介質的排放需要結合現場情況合理排放，并核對試驗中的記錄數據。

3 農田水利管道施工中重點環節控制措施

3.1 雨季施工控制措施

在農田水利管道施工全過程中都需要密切關注天氣，積極做好防雨措施，以降低雨水對施工造成的不良影響，如延誤工期，影響施工質量。在降雨之前，已經鋪設完成的土料需要進行平整和壓實處理，施工現場不允許存在未推平、未壓實的土堆。并在管道施工現場周圍開挖排水溝，深度不小于30 cm，以便將雨水及時排出，以免雨水順這溝槽坡面進入到溝槽底部，影響溝槽基礎的承載力和穩定性。在雨季施工中，要做到溝槽開挖、管道鋪設、管道安裝、回填等工序同步進行，以免溝槽塌方和管材發生浮起問題，如果溝槽中存在積水，必須及時排出。

3.2 噪音擾民措施

為降低農田水利管道施工形成噪音對周圍居民生活生產造成的不良影響，在整個施工中要保證凡是通過村莊的車輛，盡可能不鳴笛，在農田水利管道施工現場運轉的大型機械設備安裝消聲器，并合理調整施工時間，避免夜間施工。如果為趕工期，必須進行夜間施工，需要提前與當地的村委會取得聯系，征得同意后才能進行夜間施工。

3.3 既有設施的保護措施

為避免農田水利管道施工對既有地下管線和其他地下設施造成不良影響，在施工前，需要向當地市民了解管線的埋設情況，并配合相關單位，進行科學保護。在農田水利管道施工中如果遇到地下管線，或者其他既有構筑物，要及時上報給當地的監理單位，相關工作人員需要結合實際情況，制定科學的保護方案。

3.4 水錘防護

水錘防護是農田水利管道施工的重要環節，水錘指的是壓力管道中由于流速的劇烈變化而引起的能量轉換，會在輸水管道中引起一系列急驟的壓力交換升級的水力撞擊現象。水錘現象多出現在地形復雜、高程變化大的位置。輸水管道在運行中，內部水流速度經常發生變化，會引起管道中水壓的突然升高，或者突然下降。如果管道的壓力低于水的汽化壓力，會引起水柱拉斷現象，出現斷流空腔。在管道空腔位置水流彌合時就會形成很大的撞擊力，使得管道中的水壓快速升高，形成水錘。水錘壓力是正常水壓的1.5～3.0倍，輕則會引起管道爆裂，引起輸水中斷；重則會破壞設備，傷害操作人員。因此，在農田水利管道施工中必須注重對水錘的防護。具體的防護措施有以下幾種：

第一，在進行農田水利管道設計中，設計水壓力，取管道工作壓力的1.5倍。

第二，在農田水利管道系統中，水泵出口位置需要安裝上相應管徑、相應壓力等級的多功能水泵控制閥，此控制閥，既能作為工作閥使用，也可以作為事故閥使用。比如：電動蝶閥可作為檢修閥門施工，可很好地減弱或者消除水錘壓力峰值，可同時起到緩閉止回閥、電動閥門的功能，而且操作方便，運維簡單。

第三，為降低水錘對農田水利管道造成的不良影響，需要結合當地地形地貌等條件，在高程變化位置，多布設幾個排氣閥，以便及時排出農田水利管道中的空氣。

4 結束語

綜上所述，結合理論實踐，分析了農田水利管道施工技術，分析結果表明，管道施工對農田水利工程施工建設的核心環節，其主要作用是將水庫中的水輸送到農田，對農作物進行灌溉，以滿足農作生長對水資源的需求。和傳統渠道輸水方式相比，管道輸水節水、節能、性價比、適用性等方面有顯著優勢。在具體施工中，需要結合當地區地質條件和地形地貌，嚴格把控好每個施工細節，并加強對重要環節的防護，才能提升農田水利管道施工質量。