新疆供水工程长距离输水管道设计及关键技术研究

□高红涛（新疆水利水电勘测设计研究院）

新疆供水工程长距离输水管道设计及关键技术研究

□高红涛（新疆水利水电勘测设计研究院）

文章主要介绍新疆某供水工程长距离输水管道设计：主要包括管线的布置、管径选择、管材比选及管道附属建筑物的设计，结合专家和审查部门的审查意见，对本工程的设计不断进行调整、修改、完善和优化。加深对管道工程的特点认识，尤其是长距离输水工程中管线布置和管径选择，是影响长距离输水管道投资造价和运行安全可靠最重要的因素，为今后长距离输水管道设计积累实践经验。

新疆供水工程；管线布置；管径选择；管材比选；管道设计

1 工程概况

新疆某供水工程主要建筑物由取水泵站、长距离输水管道、底部放空系统及管线附属建筑物等组成，输水管道总长22.00km。

2 基本方案布置

取水点位于KS河上游100m处，高程1227.50m，水泵直接抽取由KS水电站下泄的河水。取水泵站直接扬水至工业园调节池。输水管道沿NLK渠道左岸坡脚地表布设，管线位于渠道伴行公路和坡脚线之间，在NLK渠道桩号16+529.19m处，向北沿山坡地表布设，直至工业园区煤电一体化供水用水点水池（1320.00m），输水管道长22.00km，泵站扬程152.00m。

2.1 取水泵站

KS河最低引水位为1230.73m；正常蓄水位为1233.90m；设计洪水位为1236.30m。泵站布置在KS河上游左岸临河布置，泵房混凝土结构高度高于洪水位2.70m。

2.2 输水管道

2.2.1 管材选择

鉴于该供水工程重要性，结合工程区当地及周边已建工程输水管道的管材利用情况，主要有浸塑钢管、钢管、铸铁管和球墨铸铁管4种，根据工程的地形地质条件及管道特性，对上述4种管材比选分析，详见表1。米投资最大，浸塑钢管次之，铸铁管工程投资最小，考虑到球墨铸铁管在本地区应用较少，铸铁管易生锈，使用寿命短，本阶段先不考虑。

表1 4种管材主要性能比较表

从表2对4种管材的经济比选可知，钢管及球墨铸铁管单

表2 管材每吨投资比较表

通过经济、技术比选分析：浸塑钢管、钢管、铸铁管、球墨铸铁管道在新疆地区应用已经比较成熟。本阶段推荐浸塑钢管为管道主材。

2.2.2 输水管道工程布置

本方案为加压输水方案，输水管道总长22.00km。采用沟槽埋设沿地表布设双管，管间距1.40m，采用DN400浸塑钢管。根据气象资料本地区冻土深度0.86m，管顶覆土深度按1.00m控制。外荷载标准为上覆土厚度2.00m等级。

2.2.3 管沟开挖

根据《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）第3.2.1节，管道沟槽底部的开挖宽度，宜按下式计算：B=D1+2(b1+b2+b3)

采用沟槽埋设沿地表布设双管，管间距1.00m，采用DN400浸塑钢管，底宽2.30m,其中膨胀土段和失陷性黄土段,沟槽深 1.70m，边坡1:0.75,管顶覆土厚度1.00m；膨胀岩段和基岩段,沟槽深1.40m，管顶覆土厚度1.00m;砂砾石段,沟槽深1.40m，边坡1:0.5,管顶覆土厚度1.00m。

2.2.4 管沟回填技术要求

膨胀土段、膨胀岩段和失陷性黄土段管沟回填技术要求如下：

沟回填料，共分三层。第一层（管道安装前完成）：管沟底部，先铺设300mm厚的砂砾料垫层，最大粒径<25mm，砂砾石压实相对密度Dr≥0.85；第二层：管底至管顶0.30m范围内，砂砾石压实相对密度Dr≥0.85；第三层：管顶300mm线以上至原地面范围，采用开挖料回填，压实相对密度Dr≥0.7。

2.3 底部放空系统设计

管线从取水口1227.50m沿NLK渠道15km处地势平缓，后5km地形逐渐升高至煤电一体化用水点1320.00m高程。在管线低洼处，布设有3个放空阀，管径100mm。放空阀为钢制三通配件管，dN100、PN1.6MPa。其中在管线最低处的放空阀外设消能设施。

2.4 管线附属建筑物设计

进（排）气阀：结合本方案管线特点，单线共设44座进排气阀井，并在进排气阀底部布设44个进排气检修阀。

检修阀：结合本方案特点，在泵站出口、管线中部及管线尾部处，布设3座节制检修阀井，两个为dN100、PN1.6MPa，一个为 dN100、PN1.0MPa。

镇墩：为保证管身在外荷载作用下稳定，管道的转弯处和坡度转变处设镇墩。单线设112座镇墩。镇墩长1.50m，宽1.20m，高1.20m，为C20、F200钢筋混凝土结构。镇墩基础面及镇墩四周涂刷4mm厚的沥青，防止回填土对混凝土的腐蚀。

2.5 管道连接件及其他

玻璃钢管道在实际使用当中需要与各类管道、阀门、钢制件、水池等进行连接，各种连接件如法兰、弯头、大小头等均可以采用玻璃钢手工糊制生产，也可采用钢制件。根据类似工程调查情况结合管道维修、运行等，确定管道与阀井的连接件全部采用钢制件。

3 设计思路分析及对长距离输水管道设计的认识

输水管线布置应尽可能少拐弯，远离河边：尽可能沿道路或渠道两侧布置，少占农田。输水线路布设在渠道坡脚和渠道伴行公路之间，管沟开挖料沿管线两侧堆放，多余开挖料堆放在渠道伴行公路与征地线之间，避免二次倒运；管线穿越交叉建筑物应尽量减少对已建成建筑物的改建，避免重新征地或不征地，减少工程投资。

管材选择首先考虑管材的性能及结构安全可靠，其次结合管材的造价考虑。可以根据管道的特点进行组合方式选择管材，以最大限度地节省建设成本；管道附属建筑物的布设原则是，结合工程特点选择合适的位置布设管道附属建筑物，避免浪费和重复建设。例如镇墩和进排气阀可以结合考虑，这样既能保证管道的运行安全，又节省成本。

4 结语

输水管道方案较好地适应了NLK的地形特点和复杂的地质条件，既圆满解决了排洪与交通的问题，又利于工程的运行管理，有利于满足高地震区建筑物的抗震安全，既保证了本工程的输水功能，又方便施工、缩短工期、减少了工程投资。

TV672+.2

A

1673-8853（2014）06-0022-02

高红涛（1981-），男，工程师，从事水工结构设计工作。

2014-01-08

左英勇）