新技术在彭阳城乡引水连通配套工程中的应用

（宁夏回族自治区彭阳县水务局，756500，彭阳）

宁夏回族自治区中南部城乡引水工程（彭阳县北部安家川连通配套工程是其组成部分）是宁夏的重点工程项目，由水源工程、连通工程、受水区配套工程3部分组成。通过连通干支管输水至固原市原州区、彭阳县、西吉县和中卫市海原县4个受水区，与已建和在建的县城供水管网、农村饮水工程连通，解决4县（区）城乡居民生活供水问题。设计现状供水人口113.53万人（规划水平年2025年供水人口131.51万人），多年平均引水规模3 720万m3，供水保证率95%。总工期36个月。工程总投资35亿元。

彭阳县北部安家川连通配套工程属彭阳县连通工程3个片区之一（北部安家川片区、中部茹河片区和南部红河片区），由预沉池、输水管道、各类阀井、调蓄水池、净水厂和泵站等工程组成，输水干管60.7 km，分干管60.9 km，支管65.35 km，工程总投资1.05亿元。2013年11月开工建设，2014年10月竣工，工程解决了彭阳县北部7乡镇8.2万人的饮水安全问题，是宁夏农村饮水工程建设中工程地质最复杂（途经多条河流、山谷、梁峁、山地），供水压力最大（最大静压达到407.3 m）的。该工程在建设中采取了多种新工艺，施工工法有新突破，施工技术有创新，对于类似工程建设具有借鉴意义。

一、球墨铸铁管安装

球墨铸铁管在山坡段安装，不同的坡度、不同的安装方向对球墨铸铁管能够承受的水压影响非常大。当坡度小于8度时，管道安装方向对球墨铸铁管能够承受的水压基本没有影响；当坡度大于等于8度时，球墨铸铁管承口朝上（指向山顶），达到设计水压值，接口不会渗漏水，球墨铸铁管承口朝下 （指向山脚），达不到设计水压值，接口就会渗漏水。

以K8型球墨铸铁管接口做实验，当接口轴线坡度大于等于8度，承口朝上，水压达到4.8 MPa，接口出现渗水，该水压接近K8型球墨铸铁管极限爆管压力；承口朝下，水压达到1.45 MPa，接口开始向外渗水。此水压值达不到K8型球墨铸铁管的管材设计值，若在1.45 MPa水压值以下安装K8型球墨铸铁管，就会造成管材和投资的浪费。当接口轴线坡度小于8度时，无论承口朝上或朝下，水压达到4.8 MPa，接口才出现渗水。因此，要求供货厂家新兴铸管有限公司技术部在厂部试验台对此进行了印证，结果与上述一致，建议该项技术写入球墨铸铁管安装技术规范。

二、高压力段钢管安装

彭阳县北部安家川连通配套工程管道横跨海家湾、甘海子、田吾沟和田家井沟4条主沟道，最大静水压力达到407.3 m，属于宁夏压力最大的农村饮水工程。按设计要求安装压力钢管，分四段安装，最短187 m，最长段570 m，其接头采用凸面法兰连接、钢垫封水。压力钢管最大的难题在于维修，若出现问题，要拆除相应段全部压力钢管，且需要更换拆除段全部封水钢垫，工期长，投资大。因此，建议工程建设时考虑压力钢管维修难题。

彭阳县北部安家川连通配套工程建设采用的方法是：在压力钢管施工时，考虑地形变化以及长度不大于100 m的要求，安装了一个相应压力等级的地埋式伸缩节，并将伸缩节调节到最大，以利拆卸。当压力钢管出现问题时，从相邻距离最短处的伸缩节处进行拆卸维修即可，这样大大缩短抢修工期，减少维修投资。

三、管道开挖前，先沿管线整修

彭阳县北部安家川连通配套工程涉及的区域点多、面广、战线长，因此，前期征占地补偿及工程协调问题尤为突出。这类群众问题是影响工期和工程费用的主要因素，在以往农村饮水工程建设中，群众阻挡导致工期延长、工程费用大幅度增加的事件时有发生。

彭阳县北部安家川连通配套工程建设采用的方法是：在管道沟槽开挖前，组织工作人员解决工程影响线内涉及群众利益的所有问题，并组织施工单位清除影响工程管线开挖的杂草、树木及种植物等，再依据管道设计的坡度用铲车、推土机等整修地表。由于提前解决工程影响线内的问题，管道开挖、安装、埋设、附属建筑物施工等避免了与管道沿线群众发生矛盾；地表整修后管沟开挖难度变小，管沟深度统一，开挖后的管床顺直，同时管道沿线可作为临时施工道路使用。这些做法大幅度减少了管床整修工程量，排除了施工干扰，缩短了施工工期，降低了工程费用。因此，建议将此技术写进施工规范。

四、排气井布置

排气井作为丘陵区农村饮水工程的必建内容在以往工程建设中并没有引起足够重视。工程施工中采取在管身打眼排气的非常规方法，这种方法看似简单实用，但封堵技术要求非常高。从已建工程运行上看，绝大部分封堵效果不好，封堵眼渗漏水。根据观测资料统计计算，管道损失的水量占水源输水量的20%～30%，造成水量大量浪费，工程运行费用大幅度提高，工程效益下降，用水户负担加重，尤其在水资源相对紧缺地区将大大缩减供水范围。当停水维修后再供水需要管道重新排气，进一步加剧了水量损失。因此沿管身打眼排气办法必须禁用。

彭阳县北部安家川连通配套工程建设采用的方法是：管道沿河床、阶地等管线坡度变化不大地区每1 000 m布置一座自动排气井；丘陵地区管道平均500 m布置一座自动排气井，考虑地形变化的要求，一般布置在沿水流方向过山顶后与山顶高差3 m且地势相对平缓处，这样布置的原因是山顶水压最小，保证有足够的水压在排气阀排气完成后自动压紧密封球盖以防止漏水。该工程建成试水成功后，60.7 km长的主管道第一次全线通水，时长为27小时，与设计相符。管道各点、段停水抢修后，通水时间不超过4小时，及时充分保证了供水。因此，排气井的布设技术建议纳入农村饮水工程设计、施工规范中。

五、黄土丘陵区兴建农村饮水工程对管道沟槽填土密实度的要求

彭阳县北部安家川连通配套工程地处内陆黄土高原丘陵沟壑区，位于该县北部，总面积1 464 km2，占彭阳全县面积的57.9%，海拔1 294～1 992 m，多年平均年降雨量350 mm左右，属干旱半干旱地区。工程地质属浅切丘陵地貌，具有黄土丘陵沟壑区第二副区典型特征，地势起伏，冲沟发育，梁、峁、沟壑并存。地层岩性较单一，第四系覆盖一般较厚，多为Ⅳ级自重湿陷场地。该地区的地震动峰值为0.15～0.20 g，地震基本烈度为Ⅶ～Ⅷ度。彭阳县北部安家川连通配套工程钢管管道采用刚性连接，球墨铸铁管、PVC-m管等管道采用柔性连接。管道沟槽均采用原土回填，回填土压实度按轻型击实标准施工。给水排水管道工程施工及验收规范（GB 50268—2008）4.6.3第四项规定：沟槽在路基范围外，刚性管道沟槽回填土压实度胸腔部分的管侧为90%，管顶以上500 mm为87%±2%，其他部分≥90%；柔性管道沟槽回填土压实度管底基础≥90%，管道两侧≥95%，管顶以上500 mm范围内的管道两侧≥90%，管道上部85%±2%。该工程技施设计给出的压实度为管底基础≥96%，胸腔部分≥92%，其他部分≥90%。

但在实际施工过程中，管基坡度大于5度，回填土压实度达不到上述要求。在黄土丘陵区，绝大部分农村饮水工程管道安装坡度大于5度。因此，在施工现场进行回填土压实度试验：试验管床土体为黄土，回填土含水率为15.4%（接近最优含水率），压实机械为2T轻型振动式滚动压实机，填土虚铺厚度为220 mm，压实6遍，每组取3个点，采用环刀法取样，试验按《土工试验方法标准》（GB/T 50123）标准进行。试验按不同的管基坡度进行，管基坡度为5度时，实测回填土压实度为90%；管基坡度为8度时，实测回填土压实度为88%；管基坡度为10度时，实测回填土压实度为85%，且土体有剪切破坏现象。当管基坡度大于10度时，2T轻型振动式滚动压实机无法使用，必须采用木夯、铁夯等压实机具进行夯实。根据实验结果，报设计单位复核同意并报工程审批单位同意后，按此实验数据进行回填土施工质量控制，该工程建成后运行正常。因此，建议黄土丘陵区5度以上坡度农村饮水工程管道管沟回填土压实度规范标准应适当降低。