东山供水工程有压输水管线断面设计

赵 亮

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 工程概况

东山供水工程是“山西大水网”第五横晋中—长治线“晋中南部供水体系”的规划工程，是山西省“十二五”期间重点建设互联互通工程。该工程输水管（洞）线全长253.98 km，包含压力管线总长度183.75 km，隧洞长69.00 km以及箱涵、明渠等多种引调水建筑物。管线管材主要为PCCP管、钢管、球墨铸铁管，管线铺设距离长、扬程高、地形情况复杂。结合工程地质报告分析和线路的实地观测，设计对管道断面形式进行了细化，以达到减少泵站和管材损耗，便于施工，减少拆迁的目的。

2 沟槽开挖

2.1 管道埋设深度

根据工程所处地段冻土深度较浅的特点，考虑外部荷载、管材性能、抗浮要求及与其他管道交叉等因素，确定管道埋设深度不小于1.5 m。

2.2 沟槽开挖宽度

沟槽底部开挖宽度按照管径的不同确定，结合工程实际情况，当沟槽无排水和支撑要求时，最小底宽按如下方式确定：管径小于500 mm，管道外径两侧各加300 mm；管径在500~1 500 mm之间，管道外径两侧各加500 mm；管径大于1 500 mm，管道外径两侧各加750 mm。

2.3 沟槽开挖边坡

沟槽开挖边坡视地质条件而定，对于地质条件较好、土质均匀、地下水位低于沟槽底面高程，且开挖深度在5 m以内、沟槽不设支撑的情况，沟槽边坡最陡应符合《山西省大水网工程有压输水管道标准化设计导则》（试行）规定。

岩石段开挖边坡一般最陡为1∶0.3，实际情况需考虑具体地质和岩石条件。

3 地基处理

东山供水工程线路较长，工程线路地形环境复杂，应根据地基条件的不同，采用不同的处理方式。

3.1 湿陷性黄土地基处理

工程面临的主要地基处理问题是湿陷性黄土地基。湿陷性黄土地基湿陷类型可分为自重湿陷和非自重湿陷两种。根据埋设管道类型的不同，换填不同深度的3∶7灰土地基，压实度要求不小于95%。PCCP管道自重湿陷性黄土地基换填1 000 mm，非自重湿陷性黄土地基换填500 mm；钢管、球墨铸铁管等柔性管道自重湿陷性黄土地基换填500 mm，非自重湿陷性黄土地基换填300 mm。

3.2 岩基段地基处理

岩基段超挖厚度350 mm，采用开挖石渣料回填，以达到岩石与土基逐渐过渡的目的。

4 沟槽处理

根据规范结合东山供水线路中的实际地质情况，对不同管材埋设时沟槽处理提出了不同的技术要求。

4.1 PCCP管道沟槽处理技术要求

底层基础采用150 mm厚松散碎石垫层，宽度为1/2管道外径。

管侧垫层底层基础以上，管基中心角120°范围内为管侧垫层范围。采用开挖料填筑，其中粒径小于1 mm的材料要求小于12%，黏性土压实度不小于95%，非黏性土最小相对密度为0.75。

管侧垫层以上至管顶以上500 mm为初步回填区。采用开挖料填筑，回填材料最大粒径要求不大于50 mm，黏性土压实度不小于92%，非黏性土最小相对密度为0.70。

初步回填以上至原地面线以下300 mm为沟槽带回填，沟槽带回填以上至原地面线以上150 mm为表土回填。两者均采用开挖料填筑，回填材料最大粒径要求不大于100 mm，黏性土压实度不小于90%，非黏性土最小相对密度为0.60。

4.2 球墨铸铁管、钢管等柔性管道沟槽处理技术要求

管道基础处理需将管道底部土壤平整，管道基础至管顶采用开挖料填筑，分层压实，回填材料最大粒径要求小于20 mm，黏性土压实度不小于95%，非黏性土最小相对密度为0.75。

管顶以上根据管径不同，分别回填500~1 200 mm，采用开挖料填筑，回填材料最大粒径要求小于40 mm，黏性土压实度不小于92%，非黏性土最小相对密度为0.70；管顶正上方区（不小于1倍管径且不小于500 mm）范围内压实度为（85±2）%。

管顶回填层以上至原地面线以上150 mm采用开挖料填筑，黏土压实度不小于90%，非黏性土最小相对密度为0.60（耕作层恢复除外）。

4.3 沟槽回填技术要求

沟槽底部至管顶以上500 mm范围内，回填材料中不得含有机物、冻土及大于50 mm的砖石等硬块。沟槽回填时应分层压实，管道两侧对称均匀，两侧压实面高差不应超过300 mm，回填土含水量宜按土类和采用的压实工具控制在最佳含水率±2%的范围内。

5 结语

根据山西省的地理地形条件特点，有压输水管道在大水网工程中具有重要地位，良好的输水管线断面设计，对于节约工程成本、提高生产效率、保证施工工期及工程质量具有重要的意义。该设计方案可为类似工程提供参考和借鉴。