农田水利管道施工技术探讨

吕红霞

（甘肃省水利水电工程局有限责任公司，甘肃 兰州 730030）

管道施工的现代化农田水利建设的核心内容，和传统渠道施工技术，管道输水可解决水资源渗漏问题，提升水资源利用率，降低成本。但不同地质条件，不同灌溉条件下，对输水管道的布置要求、施工技术参数、质量控制要求也各不相同。为充分发挥出输水管道的优势和作用，在实际施工中，需要结合现场实际情况，采取科学有效的施工技术，并对关键环节进行严格把控，才能最大限度上保证施工质量。基于此，开展农田水利管道施工技术的探讨分析就显得尤为必要。

1 管道输水的优势

农田水利对输水的效率、稳定性以及水资源利用率都有严格要求，和传统渠道输水方式相比管道输水在很多方面都有显著优势。

第一，节水节能。采取管道输水方式，可有效解决水资源在长距离输送中发生的渗漏和蒸发问题，比土渠输水水资源的利用率高出30%～40%，比混凝土衬砌渠道输水可节水5%～15%。对农田水利而言，节水就代表了降低能耗，节约成本。

第二，减少占地面积。渠道输水工程占灌区面积的1%～5%，而管道输水只占灌区面积的0.5%左右，可大幅度提升土地利用率。而且管道输水速度快，几乎不存在渗漏水问题，可大幅度缩短灌溉周期，并节约后期运维成本。

第三，性价比高。输水管道建设投资比较小，每亩100～300元，在相同水源的条件下，输水管道可实现适时、适量的输水灌溉，可满足农作物生长对水资源的需求，从而达到增产增收的目的。

第四，适应性前。压力输水管道具有很强的适应性，不会受到沟谷、河间、爬坡、跨路等因素的影响，而且安全施工比较方便，便于推广。再辅以可移动软管，可有效解决零散地块浇水问题，满足不同灌区对水资源的需求。

2 农田水利管道施工技术的应用要点

2.1 输水管道系统布设

在进行输水管道系统布设时，需要综合考量当地国土空间规划情况、地形地貌条件、道路建设情况、地下设施埋设情况、现场施工条件因素等，再进行综合对比分析后，选择出最佳的输水管道系统布设方案。在进行管道铺设时，需要平行于沟谷、渠道、道路，并尽量避开地质灾害复杂区域，如滑坡区域、受山洪威胁的区域等。如果需要穿越铁路、公路或者其他构筑物，需要采取有效的保护措施，并严格按照相关规定进行设计和施工。农田水利输水管道系统最好不超过3级，控制面积不宜超过20 hm2，出水口要尽量布设在支管上，严格按照农田的形状，水源位置等选择合适的管道系统，如树状管网、环状管网等都是常用的农田水利输水管道系统。

2.2 合理确定输水管道工作水头

工作水头农田水利输水管道施工中必须考虑的因素，工作水头的选择和控制是否合理，直接关系到农作物灌溉的用水情况，以及经济效益。可按照以下公式来确定输水管道的工作水头：

此公式中，H表示输水管道系统设计工作水头（m）；A表示输水管道系统进口高程（m）；B表示参考点出水口的地面高程（m）；C表示参考点给水装置出口中心和地面的高差（m）；D和E分别表示输水管道系统进水口到参考点给水装置的管路沿程水头损失和局部水头损失（m）；F表示输水管道出水口的工作水头（m）。

2.3 选择合适的管材和管件

管材选择是否合理，直接关系到农田水利输水管道施工的难易程度，目前常用的输水管道有两种，一种是聚乙烯实壁管，另一种是加筋聚乙烯管。如果输水管道的工作压力大于或者等于0.8 MPa要选择加筋聚乙烯管，管径超过110 mm也要优先选择加筋聚乙烯管。如果管径小于90 mm，宜采取聚乙烯实壁管。无论选择何种管材，都要保证管材的公称压力不小于设计工作压力和残余水击压力之和。

热熔和电熔管件要采取和管材相同级别的聚乙烯树脂加工成型，且要保证管件本体任何一点壁厚都不大于管材壁厚。如果采取了聚乙烯管材焊制二次加工成型的管件，则所选择管材的公称压力等级，不能小于输水管道系统所选择管材压力等级的1.25倍。若采取了松套法兰片，应当首选耐腐蚀性比较好的球墨铸铁材料，以提升管件的抗腐蚀性，延长使用寿命。

2.4 测量放线

在农田水利输水管道正式施工前，为保证各道工序能够有序开展，严格按照设计的标准和规范进行施工，需要进行全方位的测量放线，以确定管线的位置，并标出建筑物的位置。尤其是在管道沟槽开挖中，需要通过高精度水准仪，严格按照设计比降进行放线，并且需要每隔10～20 m打设一个木桩，中心处通过撒布白灰的方式进行标记。

2.5 管槽开挖

在农田水利输水管道的里程比较长，开挖工作量大，为提升施工效率，可采取挖掘机联合人工开挖的方法，以挖掘机开挖为主，辅以人工清底，以控制管槽开挖的深度，避免发生超挖和欠挖问题。从管槽的一端开始挖掘，采取边后退，边开挖的方法。开挖出的土方要堆放在管槽的同一侧，且堆土的高度不易太高，堆土位置到管槽边缘要保持一定的距离，以免影响沟槽的稳定性。挖掘机要尽量采取小瓦头开挖，管槽开挖的宽度要以能够容下所选择的管道为宜。管槽开挖深度必须能够达到耕作层深度以下，以免在耕地时破坏管道。管道沟槽开挖施工示意图如图1所示：

图1 管道沟槽开挖施工示意图

整个开挖过程，要保持管槽底部水平，或者有一定的顺水坡度，以保证管道中的水能够被顺利排出。开挖到输水管道的末端后，选择合适的位置开挖泄水井。挖掘机开挖完成后，人工手持铁锹等工具进行平沟处理，以保证管槽底部的平整性，为后期管道安装营造良好的条件。

2.6 输水管道的铺设和安装

在输水管道正式铺设前，需要提前将管材运输堆放到指定位置，装卸时需要注意轻拿轻放，并做好外观检查，存在缺陷及时修补或者更换，相同截面的壁厚偏差不应超过14%，管材两端需要轴线相互垂直，插口、承口工作面不能存在破碎问题，尤其是承口的内径允许偏差要控制在-0.2～0.36 mm之间。管材、管件都准备好之后，再检查沟槽的平整度、坡度、深度、宽度等是否达到设计要求，以保证管道能够平稳下到沟底，避免发生碰撞和滚落。

在管道正式铺设时，需要严格按照从低到高的顺序进行铺设，在平缓段铺设时，保证承插口管道、承口能够朝向来水的方向。在坡度铺设时，承口要尽量朝向山坡方向。在曲线段铺设时，如果曲率半径过大，可选择各接口允许偏差角进行调节。如果在管道铺设时或者是安装中因为天气原因、设备原因等发生中断，要用塞子临时堵住管口，切不可长时间敞口搁置，管道铺设结束后，立即将回填两侧和上口，分层回填，分层夯实。

在农田水利输水管道安装中，常用的管道连接方式有三种，第一种是当管道的公称外径不超过63 mm时，需要采取热熔承插连接法进行连接；第二种是当管道的公称外径超过75mm时，可采取热熔对接或者电熔连接方法进行连接；第三种是和金属管材或者管路附近连接时，需要采取法兰连接或者过渡管件连接法进行连接。

2.7 管槽回填

管道安装完成后，先回填管道两侧和管顶以上约0.5 m的部分，适当留出足够的接口位置，经现场监理工程师检验合格之后，再进行剩余土方回填。为提升回填效果，输水管道底部到管顶以上0.5 m范围内，回填土中不能含有石块、砖块、草根、树皮树枝等杂物。管道两侧和管顶以上0.5 m范围内的回填土，需要进行人工方式，以免力度过大，破坏已经铺设安装完成的管道，需要注意的是冻土不能作为回填土，否则无法保证回填效果。在正式回填前，管槽中布设支撑需要依次拆除，管道两侧和管顶0.5 m范围内的回填土需要采取分层回填、分层夯实的方法，每层回填厚度控制在20～30 cm，人工轻夯。若采取了机械设备回填的方法，需要保证机械设备不在管道之上行驶压实。

2.8 质量检测

当农田水利输水管道全部施工完成后，为检验施工质量是否达标，是否存在渗漏水问题。还需要对管道系统的强度、严密性进行试验检测，保证管道连接质量、各部件的质量都能达到设计要求。在整个试验过程中，要控制好升压速度，逐步缓慢增压，并由专人巡视和检查试验范围的管道情况。试验压力表在使用前需要提前校准，量程大于试验压力的1.5倍以上，尤其是管道末端需要安装上压力表。试验检测合格之后，试验介质的排放需要结合现场情况合理排放，并核对试验中的记录数据。

3 农田水利管道施工中重点环节控制措施

3.1 雨季施工控制措施

在农田水利管道施工全过程中都需要密切关注天气，积极做好防雨措施，以降低雨水对施工造成的不良影响，如延误工期，影响施工质量。在降雨之前，已经铺设完成的土料需要进行平整和压实处理，施工现场不允许存在未推平、未压实的土堆。并在管道施工现场周围开挖排水沟，深度不小于30 cm，以便将雨水及时排出，以免雨水顺这沟槽坡面进入到沟槽底部，影响沟槽基础的承载力和稳定性。在雨季施工中，要做到沟槽开挖、管道铺设、管道安装、回填等工序同步进行，以免沟槽塌方和管材发生浮起问题，如果沟槽中存在积水，必须及时排出。

3.2 噪音扰民措施

为降低农田水利管道施工形成噪音对周围居民生活生产造成的不良影响，在整个施工中要保证凡是通过村庄的车辆，尽可能不鸣笛，在农田水利管道施工现场运转的大型机械设备安装消声器，并合理调整施工时间，避免夜间施工。如果为赶工期，必须进行夜间施工，需要提前与当地的村委会取得联系，征得同意后才能进行夜间施工。

3.3 既有设施的保护措施

为避免农田水利管道施工对既有地下管线和其他地下设施造成不良影响，在施工前，需要向当地市民了解管线的埋设情况，并配合相关单位，进行科学保护。在农田水利管道施工中如果遇到地下管线，或者其他既有构筑物，要及时上报给当地的监理单位，相关工作人员需要结合实际情况，制定科学的保护方案。

3.4 水锤防护

水锤防护是农田水利管道施工的重要环节，水锤指的是压力管道中由于流速的剧烈变化而引起的能量转换，会在输水管道中引起一系列急骤的压力交换升级的水力撞击现象。水锤现象多出现在地形复杂、高程变化大的位置。输水管道在运行中，内部水流速度经常发生变化，会引起管道中水压的突然升高，或者突然下降。如果管道的压力低于水的汽化压力，会引起水柱拉断现象，出现断流空腔。在管道空腔位置水流弥合时就会形成很大的撞击力，使得管道中的水压快速升高，形成水锤。水锤压力是正常水压的1.5～3.0倍，轻则会引起管道爆裂，引起输水中断；重则会破坏设备，伤害操作人员。因此，在农田水利管道施工中必须注重对水锤的防护。具体的防护措施有以下几种：

第一，在进行农田水利管道设计中，设计水压力，取管道工作压力的1.5倍。

第二，在农田水利管道系统中，水泵出口位置需要安装上相应管径、相应压力等级的多功能水泵控制阀，此控制阀，既能作为工作阀使用，也可以作为事故阀使用。比如：电动蝶阀可作为检修阀门施工，可很好地减弱或者消除水锤压力峰值，可同时起到缓闭止回阀、电动阀门的功能，而且操作方便，运维简单。

第三，为降低水锤对农田水利管道造成的不良影响，需要结合当地地形地貌等条件，在高程变化位置，多布设几个排气阀，以便及时排出农田水利管道中的空气。

4 结束语

综上所述，结合理论实践，分析了农田水利管道施工技术，分析结果表明，管道施工对农田水利工程施工建设的核心环节，其主要作用是将水库中的水输送到农田，对农作物进行灌溉，以满足农作生长对水资源的需求。和传统渠道输水方式相比，管道输水节水、节能、性价比、适用性等方面有显著优势。在具体施工中，需要结合当地区地质条件和地形地貌，严格把控好每个施工细节，并加强对重要环节的防护，才能提升农田水利管道施工质量。