地埋输水管道土建工程的建设

赵洪运 许庆广

（北京中农天陆微纳米气泡水科技有限公司 北京 通州 101100）

1 管槽工程的构建

管槽是安放地埋输水管的土建工程。各种灌溉形式的干管、分干管及支管均铺设在地表以下，管槽工程对地埋输水管道的保护起着重要的作用。

1.1 管槽的形式。管槽的形式主要依断面形式进行划分。根据管槽断面形式的不同，可大致将管槽分为矩形式、梯形式和复合式3 种形式(图1)，其中复合式是下部分为矩形断面，上部分为梯形断面的断面形式。具体采用哪种形式，应根据工程所在区域的土质、地下水位、管材的规格种类、冻土层深度、施工方法以及现场操作面的条件确定。

图1 管槽断面图

1.2 管槽的尺寸。管槽的开挖宽度及深度可用以下公式确定。

式中：B表示管槽的底部开挖宽度，单位(m)；D表示地埋管道的外径，单位(m)；H表示管槽的开挖深度，单位(m)；h冻表示项目所在地的最大冻土层深度，单位(m)。在确定管槽的开挖深度时，除了应满足公式(3)以外，还需要考虑地面荷载以及大型耕作机械的影响，对于PVC-U 等塑料材质的管材，在使用机械进行耕作或有大型车辆通过的情况下，最小埋设深度不得小于0.7 m。

1.3 注意事项

1.3.1 地埋输水管道的断面为圆形，因此当管槽底部为圆弧形时，输水管道的受力条件最佳。在开挖管槽时应尽可能将管槽底部开挖成弧形。

1.3.2 在布置管网时，地埋输水管道的布置应避开松软、不均匀地带及岩石地带的土基。如管线无法避开，则需要针对不同类型的地基采取相应的处理措施。

1.3.3 对于一般的地埋输水管道，如无特殊情况，一般采用原土地基即可。对于松软地带的土基，应对相应位置进行夯实处理，同时回填土也应进行夯实处理，夯实密度应达到设计要求。对于地下水位较高的位置，土层易受地下水影响，针对此种情况，应在土基上铺碎石垫层进行处理，碎石垫层的厚度及粒径应满足设计要求。对于岩石地带的坚硬岩石地基，可采取超挖一部分再使用沙土对超挖部分进行回填的方法处理，超挖部分厚度不得小于0.1 m。

1.3.4 为方便安装，防止弃土滑落至管槽内，管槽开挖时产生的弃土应堆放在距管槽一定距离的位置，为方便回填土工作，减少工程量，弃土堆放的位置不宜距离管槽过远，一般以0.3 m 为宜。

1.3.5 为方便管道检修，及冬季泄水时可以方便快捷的排除积水，管槽底部应具有一定坡度，坡度应均匀的向泄水井方向倾斜，防止管道中段部分出现积水，阻碍检修，或在冬季出现冻胀地埋输水管道的现象。

1.3.6 在管槽开挖完成后，地埋输水管道安装前，应集中将管槽底部的各种杂物、石块等清理干净并进行整平，防止管道在安装过程及回填过程中出现损坏。

2 阀门井及泄水井的建设

地埋输水管道使用的阀门主要有闸阀、球阀、蝶阀、减压阀等。

2.1 阀门井。阀门井是地埋管道输水系统必需的附属设施，一般情况下，地下输水管道的各种阀门处均需设置阀门井。阀门井的作用有2 个：一是保护阀门，防止阀门被土淹没造成损害；二是在需要对阀门进行启闭时方便操作。阀门井的尺寸大小以便于人工操作为宜，建造阀门井的材质可以是砖、混凝土等，或者直接使用一体成型的塑料阀门井。

2.2 泄水井。泄水井也是地埋输水管道系统的附属设施。

2.2.1 泄水井的作用。①在寒冷有冻土的地区对管道进行防冻保护，在冻土形成以前，灌溉停止后的时间段内，通过泄水井将地埋输水管道系统内的余水排除干净，从而达到对管道的保护作用；②在对管道进行冲洗时以排除管道内的污水，防止管道中的沉淀、杂质等污物堵塞灌溉系统中的电磁阀及灌水器等。

2.2.2 泄水井的建设。泄水井通常设置在地埋输水管道系统的干管末端及管道最低处。泄水井使用的阀门通常为PVC-U 材质的球阀，操作方便，易于安装，同时方便检修。泄水井的尺寸大小以方便人工操作为宜，建造泄水井的材质可以是砖、混凝土等，在泄水井的底部应铺设砂石垫层，方便管道排水渗流。

3 镇墩的建设

3.1 镇墩的结构形式。镇墩是指使用混凝土、浆砌石等材料将管道位置固定的构筑物，地下输水管道与镇墩紧密接触，将管道中由于水流方向改变、管道及管道内水的自重及温度变形、应力变形等原因产生的推、拉力转移给镇墩承受。镇墩因其结构形式的不同可分为封闭式和敞开式。封闭式镇墩的结构简单，与管道接触面积大，对管道的固定作用强，受力条件均匀，普遍用于管道的各个部位；敞开式镇墩结构较复杂，与管道接触面积较小，受力不均匀，对管道的固定作用较弱。敞开式镇墩易于检修，应用于管道作用力较小且需要进行检修的可能性较大的部位。

3.2 镇墩的设置位置。在设置镇墩时应充分考虑水流作用下管道受力的大小和方向，并使管道所受的作用力通过镇墩传递给地基。一般情况下，在地埋输水管道的转弯处、分叉处、变径处、阀门处以及管道末端均应设置镇墩，在直管位置，每隔一定的距离应设置镇墩。

3.3 镇墩建设的技术要求

3.3.1 在进行镇墩设计时，要综合考虑管道内水流作用力对镇墩的影响、镇墩的强度，对镇墩的抗滑稳定性、抗倾倒性能进行校核，对地基的强度及稳定性进行验算，对于地基坡度较大的位置，还要考虑管道自重、管道内水的自重。最后计算出镇墩的尺寸、重量等数据。

3.3.2 封闭式镇墩必须将管道全部包在镇墩内部，并且管道要与镇墩接触良好，镇墩包裹管道部分的厚度不得小于0.2 m。使镇墩满足对管道的固定及保护作用，并且使管道受到的作用力很好的通过镇墩传递到地基。

3.3.3 混凝土镇墩采用现场浇筑的方式实施，镇墩采用的混凝土强度不小于C15，浇筑完毕后，待混凝土具有一定强度后方可进行部分回填，最低时间不得少于48 h。

图2 镇墩设置位置示意图