深圳市北部水源工程管理处 518110
摘要：本文主要介绍北线引水工程概况、工程系统布置、管线设计应注意的几个问题以及管道管材选择。本文旨在与同行相互学习，共同进步，希望对日后的相关工作提供一定的借鉴作用。
关键词：工程；管道
一、工程概况
（一）工程任务与规模
北线引水工程的主要任务是从东莞凤岗镇雁田村上埔泵站取东深原水到茜坑水库与石岩水库，途经平湖、观澜、龙华、光明、公明（见图1-1），以解决深圳中西部地区的城市用水问题。工程设计输水规模为120万m3/d，最大输水规模为150万m3/d。工程线路全长28.7km，由管道和隧洞组成，其中管道长约18.6km，由DN3400、DN2800钢管和DN3000、DN2600玻璃钢夹砂管组成，隧洞长约10.1km，分别为樟坑径隧洞、入茜坑水库隧洞、茜坑—鹅颈水库隧洞及鹅颈—石岩水库隧洞。
（二）管道部分
由于本工程管道部分在大松园后与龙茜供水工程管道平行铺设，龙茜供水工程在2004年已建成，因此管道段工程地质分两段进行介绍。
1、上埔泵站—大松园段。本段的地貌单元隶属于石马河上游台地地貌，管线段全长约4km，沿线地层岩性主要有第四系人工填土、冲洪积土，下伏地层为侏罗系中统塘厦群中亚群地层、石炭系下统大塘阶测水组下段地层，但一般均为覆盖层所覆盖，或局部以全风化岩、强风化岩形式出露。本段地下水主要为第四系孔隙水，局部分布基岩风化裂隙水，根据注压水试验结果，泵站段基岩破碎裂隙发育，但裂隙多闭合，渗透系数不大；沿线土层渗透系数与岩性密切相关，一般砂层渗透系数大，而粘性土层渗透系数很小。据钻孔水位观测结果，地下水位埋深多在2.0～5.0m之间，局部9.0m，地势高的地段水位一般埋藏较深。总的来说，本段管线大部分地段地下水较丰富，局部与附近水库沟通，若通道透水性较强，地下水涌水量将大幅增加。
2、大松园—茜坑水库段。本区域地貌隶属深圳市丘陵谷地貌带西部丘陵谷地区和中部台地谷地区，区域地层岩性东部为侏罗系砂、泥岩，西部为早白垩世花岗岩，工程沿线残积坡积土广布，但表层多覆盖人工填土，冲洪积层分布有限，见于河谷及较大冲沟中。本区大地构造位置为华南粤东北～粤中拗陷带的紫金～惠阳凹褶断束中，无区域性活动断裂穿过本区，区域构造稳定条件较好。④埋管段埋深较浅，高程随地形起伏，跨台地和河谷地貌，涉及不良地层有松散人工填土、淤泥类土和新近堆积物，局部地段沟槽开挖遇强风化岩石，但分布均有限，工程地质条件较好。
二、工程系统布置
本工程由东莞上埔从东深供水工程雁田明渠取水，经东莞雁田、雁田水库进入平湖街道，沿广深铁路、华南物流城进入观澜街道，经环观南路及已建成的龙茜供水工程长坑隧洞，横穿梅观高速公路，穿观澜河底，经茜坑老村及新建隧洞进入茜坑水库；通过新建“茜坑—鹅颈”隧洞输水至鹅颈水库，再由新建“鹅颈—石岩”隧洞输水至石岩水库。途径平湖、观澜、龙华、光明、公明，线路全长28.7km。
（一）土工建筑物的布置情况
土工建筑物是指管道周围的回填土、管顶绿化带、检修道路、管道两侧的高边坡。管道周围回填土，下面只对检修道路、管道两侧的高边坡的布置情况进行描述。
（二）检修道路的布置情况
管线沿线已建交通道路，其中与管线平行的道路如下：富安西路、白鸽湖村内道路、环观南路、茜坑村内道路；与管线交叉的道路如下：丹平路、良白路、新木路、观澜高新园区的3#路、观澜高新园区的1#路、梅观高速公路、大和路、观澜大道。
（三）高边坡布置情况
1）巨川工业城段，长149m，边坡最高为9.0m，采用M7.5浆砌石挡墙护坡，墙顶宽0.50m；
2）环观南路靠辅城坳附近段，长245m，边坡最高为33.93m，采用草皮护坡。
三、管线设计应注意的几个问题
（１）设计图中应示出管顶覆土层平面图。
（２）沟槽开挖时，每个断面边坡的坡比应按该段地质情况确定。
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（３）高边坡开挖根据规范要求5ｍ高差应设一个平台。
（４）管槽底地基承载力设计要求达到150ｋＰａ，偏高。当土壤承载力为80～100ｋＰａ和非岩土时，原状土可作为基础；当土壤承载力为50～70ｋＰａ时，对原状土进行夯实，夯实密度达到９５％可作为管道基础。
（５）管道垫层回填材料规范要求使用砂或砾石，设计中采用的是石粉渣，指标为干密度≥2.05。经试验石粉渣属于砾砂范畴，设计时宜按砾砂提交相应的相对密度指标，并进一步对水泥石粉渣进行检测，以确定其性能。
（６）管线附属建筑物的布置，除需设置管道本身的要素外，还应考虑与现状道路以及规划道路的关系，并与周围建筑物相协调。如有的排气阀布置在交通道路中，或者在住宅楼前，较为突出，影响视觉。
（７）对沟槽进行钢板桩支护，应考虑振动对周边建筑物的影响，距建筑物太近不宜采用钢板桩。
（８）当玻璃夹砂管内水压力较大，管顶覆土厚度较厚时，设计碰到的主要问题是组合应力不能满足要求，解决组合应力不满足的途径，宜提高管材的压力等级，不宜提高管材的刚度等级。
四、管道管材选择
（一）管材选择的重要性
长距离大口径输水工程是非常艰巨的，要花费巨大的投资和消耗大量能源，施工工期长，因此有必要对其进行细致的分析和研究。确定选用管材的原则，无论从社会效益，还是从经济效益上讲都是必要的。该输水管道的距离较长，投资较大，因此必须合理的确定一种造价经济，用材合理，技术先进，性能可靠，施工方便，运行安全，耐腐蚀性强，不污染水质，使用寿命长的管材。
（二）管材选择
1、管材基本性能
目前较适合于大口径、长距离输水管道的管材有四种，即：焊接钢管，玻璃钢管，球墨铸铁管，钢套筒予应力钢筋砼管。
（1）焊接钢管：钢管的强度较大，可以承受较高的内压，可加工成各种管件，并且适用性很强，它可用于穿越障碍较多、地形复杂的地段，为延长使用寿命，需施加阴极保护，施工技术成熟。
（2）玻璃钢管：玻璃钢管是玻璃纤维与合成树脂的复合体，它综合了纤维高强度和合成树脂粘合力与耐腐蚀好的优点，并具有以下几个特点：①强度较高：玻璃钢管的拉伸强度为 3000kg/cm 2，并可根据使用要求进行设计。②耐腐蚀性：耐腐蚀性好是玻璃钢管最突出的优点，尤其是小尺寸玻璃钢管的腐蚀接近于零。③耐久性强：玻璃钢管具有优良的耐腐蚀性和较好的力学性能，使用寿命长。④重量较轻：玻璃钢比重为 1.6 ~ 2.0kg/cm 2，约是钢材的 1/3 ~ 1/5，因此装运方便，运费大大降低。⑤安装方便：玻璃钢管由于重量轻，运输、吊装方便，因此操作简单，性能稳定可靠。⑥较高的流通能力：玻璃钢管的内表面非常光滑，粗糙度 n=0.008~0.009，流量系数高达 c=150。当流体以相同的流量通过不同介质的管子时，玻璃钢管直径可以减少，这样不仅节约材料，降低造价，而且可以减少泵的动力，节约能源。
（3）球墨铸铁管：
①基本性能：球墨铸铁管化学成分主要元素有碳、硅、锰，并且在铁素体和珠光体基体上分布有一定数量的球状石墨。它具有高强度、高延伸率，且硬度低，方便机械加工。
②管体强度：衡量管体强度的主要指标是管子的承压能力。DN2500 球墨铸铁管的最小抗拉强度为 420MPa，最小屈服强度为 300MPa。
③耐腐蚀性高：球墨铸铁管耐腐蚀性能优于钢管，与普通铸铁管不相上下。
④耐电蚀性高：球墨铸铁管由于电阻较大，故不易产生电腐蚀，机械接口球墨铸铁管用橡胶圈密封，具有绝缘作用，故也不需担心电腐蚀。
⑤内衬及防腐：球墨铸铁管内衬采用水泥砂浆，它一方面可以提高球墨铸铁管的耐腐蚀性能，另一方面也可以起到保护水质的作用。球墨铸铁管外表面防腐蚀涂层一般采用沥青漆或环氧煤沥青，厚度要求不小于 70μm。
⑥接口形式：球墨铸铁管接口种类较多，DN2500 球墨铸铁管采用机械式柔性接口。柔性接口密封性能良好，具有可挠性以及良好的伸缩性。施工简单迅速，橡胶圈不易老化，能防止电化学腐蚀影响的特点。
结束语
对长距离输水管道的研究尤其是对工程优化设计的分析和研究，能够为长距离输水工程的技术性，经济性和安全性提供可靠的保障。
参考文献：
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[5]张岳，中国水资源与可持续发展，广西科学技术出版社，2000：55-59
论文作者:张伟峰
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/5
标签：管道论文; 隧洞论文; 钢管论文; 水库论文; 管材论文; 工程论文; 玻璃论文; 《基层建设》2016年6期论文;