山区高速公路房建工程供水设施研究

张 帅

（辽宁省交通规划设计院有限责任公司 沈阳市 110166）

山区高速公路每隔一定距离或者经过城镇就需要设置服务区、收费站，沿线还需要设置管理中心，这些房建给排水工程的水源条件及对应的供水方式的选择将直接影响到主线的整体服务质量，因此需结合实际情况具体分析确定经济合理可行的供水方案。

1 山区高速公路房建工程的水源条件分析

山区水源主要是地表河水、山泉水、溶洞水、地下水、市政水源等。其中山区地表水除靠近江河处有较为充足的水源外，主要靠雨水补给的地表水还呈现时空分布不均的特点，需要修建水库等调蓄工程储水才能更好地加以利用；溶洞水通常水量较小，山区高速公路项目桥隧比高，随着工程的建设例如隧道的施工其水系可能会被打断；当地表水水量可以满足使用要求时，通常还需要根据其源水水质条件选择合适的净水处理工艺处理并达到生活饮用水卫生标准后才能使用，因此在方案阶段要综合供水安全可靠性、建设费用等因素进行比选。山区地下水分布极不均匀，只有特定地质地貌条件下才有地下水储存，埋深也很深，凿井初投资大施工难度高，一般地区还很难找到取水井位，其水量也很难满足大量生产、生活需求；市政水源供水接管按照就近的原则，一般可由附近的城镇市政给水管引入，但需考虑地形因素设计合理的系统形式，当房建站点内的蓄水构筑物调节容积较小时应敷设双管输水管线。

2 山区高速公路房建工程的供水方式选择

2.1 以地下水为水源

在高速公路主线施工阶段，施工驻地临时用水形式可基本反映主线沿线水源情况。对于初步判断具备地下水源的房建站点，收集含水层埋藏条件、厚度、岩性、水力状况等基础资料，结合现场勘察、物探、钻探、抽水试验、地下水动态观测等确定必需的水文地质参数，进而选择合适的地下水取水构筑物类型，对于山区一般多为管井。管井井室应满足水泵安装要求并避免井口污染，当井深小于150m时可选用钢筋混凝土井壁管，井深小于250m时可选用铸铁井壁管，任意井深均可采用钢井壁管，但随着井深的增大应增加壁厚。如果成井水量足够、水质可满足生活饮用水卫生标准，则可直接二次加压后供给用户使用；如果地下水铁、锰超标，会呈现色度高有铁腥味，通常有Fe2+、Mn2+存在，需要经过曝气氧化、吸附过滤等使铁、锰分别小于0.3mg／L和0.1mg／L，当源水铁、锰含量均较高时应先除铁后除锰；如果地下水氟超标，会导致牙齿损坏或慢性中毒，应采用活性氧化铝吸附过滤使氟小于1.0mg／L，保证满足生活饮用水卫生标准后方可二次加压使用。

2.2 以地表水为水源

对于具备地表水源的房建站点，首先需要看该地表水源是否处于环境敏感区，也即是否可以取用，如果可以取用，还要看枯水期水量是否满足使用要求，调研近几年水量是否存在逐年减少现象，由此可判断是否可作为备选水源。如果经调查可以作为供水水源，还需要进行水质分析看水源是否受到污染并采取措施，地表水源形式多样，取水条件各不相同，应选取合适的取水构筑物形式，并根据源水水质设置混凝→沉淀→过滤→消毒等设施处理水源水并达到生活饮用水卫生标准方可二次加压使用。值得注意的是高速公路房建站点较为分散，各站点日用水量并不大，而单独建设给水处理设施费用较高，运营期还需要日常维护管理，因此要经过技术经济比较后最终确定。

2.3 以市政水为水源

对于具备市政水源的房建站点，当各个站点都可以就近从经过的城镇市政给水管引入时可考虑分别接管的方案；当全线只有个别站点具备条件时，应根据地形因素划分供水区域，宜优先选择重力输水方式，不能重力输水时再考虑加压输水方式，或采用重力加压结合的输水方式。重力输水时供水范围内下游管道承受的静压高，需选用合适的管材并在适当位置设置减压恒压阀消能，降低管材耐压等级，减少工程造价、减少漏损水量，保证输水管流速不大于3m／s以利于安全运行，应防止局部高出水力坡线的高地输水管线出现负压。加压输水当地势高差大水泵所需的扬程较高、或输水距离超长时，可考虑多级加压，以降低管道的承压等级避免水锤事故的发生，同时可减少输水能耗；串联泵站的位置、数量应按照节约能量，便于维护管理的原则选取，各级泵站间使用光纤等通讯实现联合调度运行。山区地形复杂高差大起伏较多，为了安全供水，一般沿高速公路主线敷设两条平行的输水管线，这样管线路由相对平缓，再根据事故供水保证率的要求设置数根连通管。对于高压力、长距离输水管线应特别注意进行水锤分析计算，并采取综合的水锤防护措施，如水泵出口设置微阻缓闭多功能水泵控制阀，水泵出水干管设置水锤消除器，高点及平缓上升段每隔1km左右设置复合式防水锤吸排气阀，低点设置泄水阀，管道局部高压处设置超压泄压阀等，确保输水管道最大水锤压力不超过1.5倍最大工作压力，事故停泵的水泵反转速度不应大于其额定转速的1.2倍，超过额定转速的持续时间不应超过2min。

3 输水管道管材及敷设方式选择

3.1 管材的选用

输水管道的管材应根据管道直径、工作压力、沿线地质条件及地形起伏程度、供货工期施工条件、造价等因素综合确定。对于地质条件好、埋地敷设、工作压力1.0MPa以下、管径DN1200以下的输水管道，可选择预应力钢筋混凝土管、球墨铸铁管、钢骨架PE复合管等管材；对于地质条件差、需架空敷设、工作压力1.0MPa以上、管径DN1200以上的输水管道，宜选择钢管。输水管道的公称压力应根据最大工作压力加0.2～0.4MPa的裕量为宜，必要时也可根据具体情况选用组合管材。

金属管材输水管道架空、埋地或明敷于潮湿环境中时，应考虑加强防腐措施。金属管道腐蚀主要分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种，腐蚀速率与环境氧含量、pH值、含盐量、水流速度等有关，一般氧含量越高、pH值越低、含盐量越高、水流速度越大，腐蚀速率越快，可通过内外涂刷合格防腐涂料防止腐蚀。有杂散电流存在时，同时考虑采用阴极保护等防止杂散电流电化学腐蚀的措施，通常有使用消耗性的阳极材料和通入直流电两种方法。

3.2 敷设方式的选取

山区输水管道敷设方式分为埋地敷设和架空敷设两种。直埋敷设应根据地质条件进行必要的基础处理，寒冷地区埋深应满足防冻要求，山区高速公路输水管线直埋时一般敷设于路堤路堑两侧、坡脚平台等易于巡检维护处，在转弯或坡度起伏变化处需设置止推墩，止推墩基础应开挖至持力层，且开挖深度不小于0.3m，采用C15现浇混凝土墩；架空敷设应考虑调节管道线性膨胀的伸缩补偿措施，补偿器的选择、补偿量的多少及固定支架的设置应按管道安装时的气温和最低、最高气温经计算确定。管道补偿器应能保证管道在使用过程中具有足够的柔性，防止管道泄漏、支架损坏等，山区高速公路输水管线架空时一般沿主线桥、隧道敷设。当供水管线下穿障碍物时应采用套管防护等措施。

4 结语

山区高速公路房建给水工程有其自身特点，应根据现场水源调查结果提出几种可行的供水方案，再经技术经济比较后确定可靠、节能的方案。供水管材应按管道直径、工作压力、敷设条件等综合考虑确定。对于地势高差大、输水距离长的供水管线，应进行必要的水锤分析计算，采用合理分区，分级供水，设置水锤消除器、复合式防水锤吸排气阀、微阻缓闭多功能水泵控制阀、超压泄压阀、减压恒压阀等措施有效防止水锤事故的发生，保证供水管线安全运行，提高高速公路的品质和形象，为服务区经营提供有力保障。