混凝土管和箱涵在供水工程中的应用

马银辉，曹承明

（天津市水利工程建设管理中心，天津 300204）

在现代城市发展中，城市用水需求不断增加，而饮用水标准的提高也使得城市原有水源已经不能满足现代城市用水需求。虽然近年来我国加快了环境治理及环境保护，但是传统的江河水源仍不能满足现代城市饮用水需求标准。针对这一现状，我国选择了远离城市的水库水源作为城市饮用水供应的主要来源。这一方式极大地提高了供水质量及供水能力。但是，供水过程中的水源输送成为影响供水质量的关键。针对供水工程实际需求以及供水工程路线所面临的复杂地质情况，选用钢筋混凝土管或箱涵是提高供水管线强度及防水性的关键。利用钢筋混凝土管及箱涵的特点及优势满足现代城市供水和供水工程设计需求。从混凝土管和箱涵的特点分析入手，对其在供水工程中的应用进行了简要论述。

1 混凝土管和箱涵的特点与优势分析

混凝土管和箱涵是使用钢筋混凝土制作围成的管子和箱涵，具有防腐性能好、抗压能力强等特点。将混凝土管和箱涵应用于供水工程中能够避免传统钢管腐蚀、渗漏等问题的发生。但是，在钢筋混凝土管及箱涵施工中需要注重基础处理。相对于传统钢管的内外防腐处理，混凝土具有较高的经济性，而且混凝土管和箱涵耐内压高、安装方便，是现代供水工程中首选设施。近年来，针对长距离供水工程需求，我国供水工程施工企业积累了丰富的混凝土管和箱涵施工经验，这为混凝土管和箱涵在供水工程中的应用奠定了良好的基础。随着近年来供水工程项目的不断增加，科学地应用混凝土管和箱涵是影响我国城市供水的关键。

2 混凝土管和箱涵在供水工程中的应用基础

根据混凝土管和箱涵的技术特点，在供水工程施工中应首先对水文地质情况进行掌握，并对工程规模和任务进行分析，在此基础上了解管线设计文件及技术文件要求。做好上述工作后，对工程所在地进行征地拆迁安置工作，并以科学的施工管理为基础保障工程施工质量。针对混凝土管和箱涵在供水工程中的应用基础及使用需求，在工程中标后应按照上述流程进行相关工作的开展。

2.1 了解工程水文地质情况

水文地质情况的掌握应以《河流流域防洪规划》《岩土工程勘察规范》等技术规范要求为基础。根据工程实际情况了解水文地质概况，在此基础上确定工程施工要点及技术管理重点。根据工程设计要求了解混凝土管及箱涵的水文地质情况，以此为基础确定工程地质条件以及相应对策。在确定工程所在地的实际情况后，施工企业应根据水文地质条件以及工程特点确定混凝土管及箱涵的混合比。针对水文地质条件的腐蚀性、渗透性等确定工程所用混凝土管及箱涵的混凝土配比，以此保障工程防渗性能及抗压力性能，实现工程设计及施工目标。

2.2 熟悉工程施工设计文件及技术文件

为了保障混凝土管和箱涵施工质量，在供水工程混凝土管及箱涵施工中应加强对施工设计文件及技术文件的分析。通过各岗位工作人员对设计文件、技术文件的了解使施工过程中的各阶段能够在技术文件要求及指导下开展工作，进而保障工程设计目标、工程施工质量控制目标的实现。以津滨管线为例，其设计要求以《水利水电工程等级划分及洪水标准》为基础，以工程实际情况为重点，根据现代抗震要求以及供水需求确定施工管理要点，进而保障工程建设目标的顺利实现。

在了解供水工程混凝土管及箱涵施工要求基础上，施工企业还要对技术文件以及设计文件进行深入的分析与理解。通过管线编制、管线所在地实际情况的掌握确定施工管理要点，进而实现供水工程施工管理目标。首先应对供水工程管线布置进行分析，以工程设计文件为基础确定管线线路及管理要点。以津滨管线为例，拟选定东线、中线和西线3个方案，起点均为引滦入聚酯泵站，终点均为津滨水厂。东线方案总长约42.95 km；中线方案总长约48.99 km；西线方案总长约50.53 km。3个方案管线均途经宝坻区、宁河县、北辰区、东丽区4个行政区、县。推荐方案为东线方案，管线总长约42.95 km。本工程管线管顶覆土厚度为2.0 m左右，地面沟渠穿越段埋深为3.0 m左右，在特殊地区铺设段将根据实际地物情况另行确定。在该项工程管线布置中，以设计文件为基础、以工程实际情况为重点，选择最佳方案进行施工。同时，根据工程实际情况以及设计要求确定工程施工管理的要点及重点。以施工管理工作为基础保障工程施工质量。通过工程实际情况确定施工管理要点，同时确定质量控制点，以此为基础保障施工质量，进而实现该供水工程效益及社会效益。

以土质情况的掌握确定开挖工程难度及控制要点，进而促进工程的顺利开展。其部分土体含有呈流塑状态的淤泥质土、粉质黏土、黏土，在开挖过程中易产生塌滑，应注意防护。因此，在工程施工中加强了塌滑的防护措施及其相应的管理，以保障工程的顺利施工。

另外，因供水工程穿越公路，工程开工前还要对穿越工程进行分析。以穿越工程的实际情况为基础确定穿越施工方案，工程施工前应确定穿越处，有针对性地对土质情况进行勘探。通过掌握土质情况及分析土质力学确定施工方案，保障工程的顺利开展。

2.3 注重工程施工过程中的拆迁安置规划，保障工程的顺利实施

在大型供水工程建设施工中，拆迁安置规划以及具体实施对工程施工有着重要的影响。为了保障工程的顺利开展，工程建设施工前应根据工程设计文件以及技术文件对拆迁安置工作进行了解。根据《城市房屋拆迁安置管理办法》以及《城镇拆迁安置管理办法》确定施工补偿以及拆迁工作的实施细则。

2.4 针对环评需求开展工程施工组织设计以及施工方案制定

在现代社会建设发展中，环境保护是我国各项工作开展的基础，是我国城市建设以及基础工程建设中需要注意的关键。根据供水工程建设施工要求，工程开工前应做好环评工作，并以环评工作为基础开展施工组织设计以及施工方案制定。同时，考虑施工现场以及施工整体进度对规划工作的需求，以完善的基础准备工作保障工程的顺利实施。

2.5 混凝土管和箱涵在供水工程中应用的经济评价

受供水工程自身特点影响，工程规模大、设计范围广、风险因素数量多且种类繁杂，致使其在全寿命周期内面临的风险多种多样。风险分析的目的就是研究如何降低风险程度或者规避风险，减少风险损失。对工程影响比较大的风险因素归纳起来可概括为市场风险、原水及原材料风险、技术风险、环境与移民风险及投资风险等。通过采用风险评价法对工程已识别的风险因素进行分析，建议对水源供应保障、投资融资方案、移民安置等几方面进行控制，制定有针对性的措施，降低工程风险，减少风险损失，使项目顺利建设实施。

3 混凝土管和箱涵在供水工程中应用的设计分析

为了确保混凝土管和箱涵在供水工程中应用实现预期目标，工程设计应以管线起止端为基础，根据供水线路确定设计方案。首先，设计方案应保障管线供水安全，其次确定管线路由，最后根据管线所处地域的实际情况确定管顶覆土厚度。仍以津滨线为例，工程管线分为两段，第一段由起点（里程K 0+000）至引滦入聚酯管线向津滨水厂供水的进水口（里程K 32+600），管径为DN1400，第二段由汇水点至津滨水厂西侧围墙外3 m处（里程K 42+944.40），管径为DN1800。在大田作物区内的一般铺设段，管顶覆土厚度为2.0 m左右，地面沟渠穿越段埋深为3.0 m左右；在特殊地区铺设段将根据实际地物情况另行确定。穿越鱼池、津京塘高速南水库等铺设段，管顶覆土厚度均为1.0 m左右。工程设计满足所经地区现有河道、铁路、公路等地物的规划要求，满足所经河道的防洪要求。工程设计满足了环境保护的要求。

以《城镇供水长距离输水管（渠）道工程技术规程》（CECS193－2005）、《给水排水工程管道结构设计规范》（GB50332-2002）、《预应力混凝土管结构设计规范》（CECS16－1990）、《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝土管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》（CECS140-2002）、《混凝土压力管道》（AWWA M9手册，美国供水工程协会）、《建筑工程抗震设防分类标准》（GB50223-2008）、《水利水电工程等级划分及洪水标准》（SL 252-2000）等规范为指导进行工程设计工作，进而实现管道建设需求及目标。

在管线设计工作中，应以供水能力及供水规模为基础，以地质情况为重点，结合穿越需求等进行管线的设计。以具有针对性的设计及计算，保障管线供水能力。水力计算公式为：

式中：H为管线最大工作压力（m）；Hi为各不同管段水头损失值（m）；△为几何高差（m）；a为富余水头；hf为沿程水头损失（m）；hj为局部水头损失（m）；v为不同管段的流速（m/s）；C为谢才系数；l为不同管段的长度（m）；R为水力半径（m）；n为糙率。

为工程施工基础进行计算与设计，实现供水工程管线数据的准确。并以水力计算工作为基础对管道流速、压力等进行计算，进而指导工程施工，确保混凝土管和箱涵应用目标的实现。

4 供水工程混凝土管和箱涵的施工管理分析

供水工程混凝土管和箱涵的施工管理工作是决定混凝土管和箱涵应用效果、施工质量的关键，是影响施工企业经济效益的关键。在工程施工中，应以管径或箱涵宽度为基础确定基底宽度，同时严格按照设计要求进行边坡施工坡度控制。根据地基条件、管体受力、施工难易度以及工程造价这4项主要因素进行基础处理工作。

在混凝土管和箱涵施工中，应按照常规基础处理方法先铺设0.25 m厚的管底碎石垫层，下管后再按120°基础包角要求铺设包角垫层。在鱼池铺设段，针对地基淤泥质黏土或淤泥质亚黏土、地基条件相对较差的问题，采用碎石垫层加2层土工格栅的基础处理方法，即先铺设以土工格栅包裹的0.25 m厚管底碎石垫层、下管后再按120°基础包角要求铺设包角垫层。地基条件较差铺设段，采用碎石垫层加3层土工格栅的基础处理方法，即先铺设以土工格栅包裹的0.4m厚管底碎石垫层、中间0.2 m厚位置夹设单片土工格栅、下管后再按120°基础包角要求铺设包角垫层。以针对地质条件的施工，保障管体安全以及施工质量。

根据混凝土管和箱涵施工技术特点，在工程建设施工中以施工管理体系为中心、以施工质量控制点为重点开展项目管理工作。针对工程实际情况、土质条件、穿越需求等问题，对施工管理体系进行完善，使施工管理体系能够真正指导工程施工管理工作。在此基础上，明确施工过程中各部门岗位的工作职责以及相关技术控制点的控制管理内容。明确各岗位工作，有效开展工程施工管理工作。

从津滨水厂供水管线的实施方案以及经验来看，混凝土管和箱涵的施工管理应从基底处理的材料控制入手，通过施工过程中的技术控制、质量控制等工作实现施工管理目标。

4.1 供水工程混凝土管和箱涵施工质量管理经验总结及分析

为了保障混凝土管和箱涵的施工质量，工程建设施工前应完善质量管理体系，促进施工质量管理工作的实施。针对施工企业质量管理体系对建筑工程施工质量管理工作质量的影响，在进行工程施工质量管理工作前，必须根据企业自身特点以及工程实际情况完善质量管理体系，并明确各施工部门、人员职责，减少施工过程中由于职责不明确造成的推诿现象，提高施工质量管理工作效率。根据自身管理结构与工作流程特点及工程实际情况完善质量管理体系，确保质量管理工作的适用性，避免照搬其他企业或工程质量管理体系造成的质量管理工作不能适用于实际工程的质量管理工作。

在此基础上，加强施工控制与管理。注重进场材料的检验，确保进场材料符合设计要求。同时，加强施工材料的存放管理以及使用前的检验，对于受暴晒、雨水影响较大的材料要采用覆盖等方式保障其不受日晒雨淋的影响，确保施工用建筑材料符合设计要求。

为了保障供水工程混凝土管和箱涵的施工质量，施工前还应针对混凝土管和箱涵的技术特点以及工程实际情况确定质量控制点，对施工质量控制重点、关键部位进行控制与管理。根据工程设计方案、工程所在地域的气候特点及季节、工程特点等进行施工质量控制点的设置，保障影响工程施工质量的各个因素都处于受控状态。在进行施工质量控制点设计与执行过程中，施工企业要通过对工程设计方案、图纸的深入分析将影响施工质量的承重部位、操作技术参数、材料、自然条件及施工环境等设置为质量控制点，并在施工过程中严格按照质量控制点进行检查与验收，保障建筑工程的施工质量。

针对施工技术控制对施工质量的影响，在供水工程混凝土管及箱涵施工中还应加强技术分析与控制。以现场技术人员为基础、以项目部工程师为关键，强化混凝土管和箱涵的施工技术管理工作，保障工程施工质量。

4.2 供水工程混凝土管和箱涵的施工成本管理分析

施工成本管理是企业经济利润增长的关键，是供水工程混凝土管和箱涵施工管理工作的重点。针对现代施工市场行业竞争现状，在供水工程混凝土管和箱涵的施工管理中应加快施工成本管理体系的完善以及具体方案的执行工作，以提高施工企业经济效益、促进企业的健康发展。针对供水工程混凝土管和箱涵的技术特点及工程特点，其成本管理工作应从以下几个方面进行。

首先，施工企业应针对供水工程混凝土管和箱涵的技术特点以及工程实际情况完善施工成本管理体系。企业项目管理架构、工程实际情况对现有成本管理体系进行整合优化，并对实际情况进行成本管理体系的完善，促进施工过程成本控制与管理实施。同时，以现代成本控制理念实现供水工程施工成本控制与管理目标。对传统施工成本控制过于粗放的问题，施工企业应以现代成本控制理念为指导开展成本控制与管理，以成本预控为基础将成本控制工作贯穿于施工的全过程，通过与工期、质量、技术、资金、安全、规划等工作的协调达到施工企业利润的最大化。通过现代供水工程施工成本控制理念为基础的成本控制管理工作，有效地调动施工过程中的各个部门积极参与到施工成本控制与管理过程中来，使施工过程中的成本控制职责明确，促进企业成本控制与管理工作的实施。运用现代成本控制理念与完善的成本管理体系有效地提高施工过程成本控制效果，实现企业利润的最大化。

作为影响供水工程混凝土管和箱涵施工成本的关键，施工过程的成本控制与管理是实现成本管理目标的重点。在现代施工成本管理理论中，工程施工过程的成本控制与管理不仅仅是对施工材料的控制，还需要对施工进度、施工质量、施工安全等进行全面的控制与管理，以达到利润最大化的目的。在进行施工材料控制与管理中，应在原有消耗控制的基础上，注重采购控制与管理，以比较法、公开招标等方式有效避免采购过程成本的增加。同时，在材料进场的过程中还要根据施工进度科学地规划进场数量，以减少材料存放、管理造成的成本增加。另外，也能够有效地减少由于存放不当造成的损失。根据现代施工成本控制理念，施工质量控制与管理也是成本控制的重要组成部分。减少施工质量通病治理的成本支出，提高企业成本控制效果。另外，针对近年来由于施工安全问题造成的安全成本增加问题，还应加强自身施工安全管理工作的开展，加强对安全防护设施的巡检，避免安全事故发生造成的成本增加。通过施工过程中临电的管理、设备专人操作管理等工作，有效避免安全事故的发生，以减少和降低安全成本。另外，还应加强合同管理以及进度控制等管理工作，将影响施工成本的各项因素纳入到项目成本管理工作中，实现施工企业综合经济效益的提升。

4.3 供水工程混凝土管和箱涵裂缝的防治

在供水工程中混凝土管和箱涵裂缝是施工中常见的问题，在很大程度上影响了工程施工进度及施工质量。虽然能够通过裂缝治理技术对其进行治理，但是施工企业仍需要以预防性控制理论开展预防工作。通过有效的控制与管理预防裂缝的产生，进而减少裂缝治理对施工进度的影响、对施工成本的影响。通过内在因素及外部因素的有效控制预防裂缝的产生，以钢筋下料及箍筋布置控制、混凝土配合比控制、预应力施工工序及技术控制等内在因素的控制预防裂缝的产生。通过振捣、养护等外部因素控制预防裂缝的产生，以针对性的预防实现预防性质量管理目标。

4.4 供水工程混凝土管和箱涵施工安全管理

在供水工程混凝土管和箱涵的施工中，安全管理一直以来都是施工企业管理的薄弱环节。受传统施工习惯影响，我国工程建设施工企业对施工安全管理存在忽视的问题，这不仅严重威胁了施工人员的人身安全，同时也对施工企业经济效益等产生了一定的影响。因此，现代供水工程建设施工中应针对工程建设施工需求加强施工安全管理。通过设备管理、临电管理、施工现场起吊管理等开展安全管理工作，促进施工安全管理目标的实现。通过现场安全管理、企业施工安全设施及人员配置等管理工作开展保障施工过程的人员安全与设备安全。以施工过程中临电安全为例，在工程施工期前应加强临电线路架设以及用电点的分析。结合工程实际情况，确定用电线路的设计，以此为基础保障施工过程中的用电安全。再如，在施工过程中为了避免设备操作安全事故的生，应严格设备操作人员的管理。严禁非设备操作人员操作设备，避免操作过程中安全事故的发生。而设备操作中，操作人员必须按照操作规程开展操作工作，预防设备操作安全事故的发生。同时，还应注重施工现场设备安全防护设施的检查与养护，确保设备操作人员的安全，以此避免安全事故的发生。通过多方面管理工作的开展，实现供水工程混凝土管和箱涵施工管理目标，保障施工企业的经济利益，实现供水工程建设施工目标。

5 结论

综上所述，现代城市用水水质要求的提高以及用水量的增加，提高了对供水工程建设的要求。在现代供水工程中，混凝土管及箱涵以其成本低、防腐好、抗压能力强、施工便捷等特点成为供水工程的首选设施。在供水工程混凝土管和箱涵的施工中，科学的施工管理是保障施工质量及施工成本控制目标的关键。因此，在供水工程混凝土管和箱涵的技术应用中，应加强影响施工质量及施工成本的各因素控制，以具有针对性的控制与管理实现混凝土管和箱涵技术应用目标，促进混凝土管和箱涵这一技术在我国供水工程中的应用。

[1]宋伟.供水工程混凝土管裂缝的防治[J].给排水技术资讯，2011，（2）.

[2]马浩龙.供水工程施工中管涵及箱涵技术的应用[J].工程建设施工技术，2011，（7）.