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摘要:文章以農村飲水工程連通配套項目為例,闡述地質復雜地區(qū)管道安裝工程地質的復雜性,并結合不同地質條件與水壓確定最安全、實用的工程管道定線與管材選擇方案,重點就其中管道施工關鍵技術進行分析。
關鍵詞:復雜地質;農村飲水工程;管道施工;技術
1工程地質概況
某工程地勢總體呈現(xiàn)南高北低,管線途經多種地貌單元。河谷兩側地勢落差較大,呈3級階地分布。Ⅰ級分布面積較小,呈透鏡體狀;Ⅱ級階地高于河床,地層以上為壤土礫石層、第3系和白堊系為主;Ⅲ級為基座階地,主要分布在河床,基巖斷續(xù)出露。工程設計與施工中,需在工程定線、管材選擇及施工等方面設計有效的方案,保證工程建設運行的長效性。
2工程定線與管材選擇分析
2.1工程定線
結合該工程地質條件,確定工程定線原則為5個方面。(1)盡可能避開地下水位高的地段,降低地下水對施工建設與構筑物安全造成的影響。(2)丘陵平緩帶,沿山脊布置,以水平方向布置直線為優(yōu)先選擇,最大程度地降低管線長度與水頭損失。(3)繞開地形突變段、地質不良段。(4)減少工程填方段。工程僅在一V字形河庫段正交布置1條。(5)盡可能避開墳地、住所、寺廟等建筑場所,降低征地費用成本。
2.2管材選擇
連通配套項目選擇使用的管道材料有3種,分別為鋼管、球墨鑄鐵管和PVC-M管。(1)鋼管。管道線路穿過4條主要溝道,靜水壓力普遍較高,最大值可達到407.3m,為該地區(qū)壓力最大的飲水工程。同時,由于4條主要溝道巖性不一,巖性差別大,承載力普遍較差,且都存在地表長流水。設計此區(qū)域連通配套管道,應選擇壓力鋼管。管道連接采用剛性對接方式,并用鋼墊進行密封處理。(2)球墨鑄鐵管。球墨鑄鐵管兼顧了鐵管、鋼管的優(yōu)點,具有良好的抗腐蝕性、延展性和密封性。設計在水壓1.6~3.5MPa的線段,采用球墨鑄鐵管。但需根據(jù)地形與地質條件的不同,調整管道型號。在軟土地基、填方地段及安裝坡度超過25°的線段,可能出現(xiàn)地基沉降現(xiàn)象,影響地基對管道的承載作用,進而引發(fā)管道的不均勻變形。此區(qū)域設計應選擇自錨球墨鑄鐵管道,避免管道懸空而出現(xiàn)變形,保證管道通水的安全。其他線段應采用T型接口球墨鑄鐵管。(3)PVC-M管。PVC-M管最高壓力等級為1.6MPa。但要求其基礎承載結構合理,不允許出現(xiàn)承載力分布不均的情況。工程大部分管道地區(qū)位于黃土區(qū)域,黃土層厚度較大,可為管道提供均勻的承載力,適合采用PVC-M管。
3管道施工關鍵技術
3.1調蓄池引水管外側封堵
工程調蓄池容量較大,引水管外側需采取有效的封堵技術。調蓄池修建于山頂,四周為山谷,地基巖層以黃土主;調蓄池斷面形狀為梯形,規(guī)格為長108m×深7m×口寬68m。調蓄池引水管材料為球墨鑄鐵管,直徑Φ40cm,長度為38m。引水管從調蓄池底側壁位置引出,上部回填土仍采用原溝道開挖土。如引水管外側采用傳統(tǒng)封堵技術,勢必存在回填土密實度不達標的情況,進而出現(xiàn)滲漏出水現(xiàn)象,給工程引水安全造成威脅。針對這一情況,工程設計應采用“紅膠泥”等類似不透水土代替“三七”灰土,作為引水管周圍的填土,以增加管道填土的封堵效果。“紅膠泥”取材后,需經過加工處理,采用浸泡、搗碎、踩踏等措施,并將土粉碎。施工中,應分層搗實,分層厚度控制在200mm,可視膠著物的不同,進行適當調整。同時,引水管道應分段焊接。通過這種方式,增加管道的滲徑,以防管道在外部土作用下,產生推剪破壞。
3.2河道段管道安裝
該線段管線施工時,溝槽開挖成型困難,地下水會涌入溝槽,并在管道安裝時,進入管道內,對安全飲水造成污染。因此,應在溝槽開挖前,于一側挖設1條排水坑,排水坑與溝槽間距控制在2m以上,不能對溝槽成型與管道安裝施工造成影響。排水坑內,污水可通過水泵進行抽排,水泵規(guī)格參數(shù)應與坑內水量相適應。當管槽經過巖石出露地段,為避免巖石尖凸部與管道接觸,并在外力作用下產生應力集中,進而對管壁造成破壞的情況出現(xiàn),可在其間布置1層沙礫石墊層,厚度控制在100mm,要求墊層顆粒配級均勻,且最大粒徑不超過2cm。
3.3T型接口球墨鑄鐵管安裝
接口安裝是球墨鑄鐵管施工的重要內容。安裝前,要確保承接口的清潔,用潤滑劑對密封圈內表面與槽口端部進行處理,避免潤滑劑流入管槽。密封橡膠圈放入槽內之間,事先進行彎曲處理,呈“十”或“8”字形,能夠提供一定的徑向應力,保證密封圈與管槽的緊密結合。管道安裝以葫蘆、導鏈并結合人工調整為主,避免大型機械施工出現(xiàn)接口滲漏。若管口軸線坡度超過8°,則管道承接口方向需朝向山頂高處,山溝兩側管道可采用雙承彎頭進行承口方向的調整。
3.4鎮(zhèn)墩布設
作為管線重要的支撐節(jié)點,鎮(zhèn)墩對于整個管道的安全有著重要的影響。工程對鎮(zhèn)墩建設技術并沒有特殊要求,但因農村安全飲水工程管道線路長,沿途地勢起伏變化較大,在鎮(zhèn)墩布設方面需嚴加注意。在地質突變和地形起伏較大的位置,需注意鎮(zhèn)墩的布設。鎮(zhèn)墩規(guī)格應根據(jù)地質與水壓的不同而適當進行調整。嚴格按照設計方案進行鎮(zhèn)墩建設,不可肆意裁剪鎮(zhèn)墩數(shù)量。工程北方部分地區(qū)地下水位較高,鎮(zhèn)墩部分會浸在地下水中,由于水質中酸性物質含量較高,會腐蝕鎮(zhèn)墩建筑物,因此,鎮(zhèn)墩水泥材料選擇應注重抗硫性,且做好其他方面的抗腐措施。管道安裝轉角以管道允許值作為參考標準。球墨鑄鐵管和PVC-M管的允許安裝轉角分別為3°和4°;鋼管采用剛性連接的方式。對于管線安裝角度較大的位置,應用彎頭進行過渡。在平順過渡段,不論何種管材都必須布設相應數(shù)量和規(guī)格的鎮(zhèn)墩。
4結語
農村飲水安全工程管道安裝施工設計點多、面廣、線路長、地質條件變化較大。因此,很難以1種管線設計方案來確保整個飲水工程的經濟與實用,需要結合管道水壓和地質條件的不同,調整管材及其壓力等級,且需要通過對應的施工技術,保障管線的安全運行。該飲水工程建設應根據(jù)不同的地質、地形條件,設計采用較為新穎的施工技術。
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作者:馬會玉 單位:山東省鄒平縣韓店鎮(zhèn)鎮(zhèn)政府