白杨河引水工程输水管道设计简述

2013-08-15韩冬冬张宇珍

山西水利 2013年10期

韩冬冬，张宇珍

（山西省水利建筑工程局，山西太原 030006）

1 工程概况

白杨河引水工程包括白杨河引水工程水库枢纽和输水管线两部分。输水管线始于白杨河大桥上游2 km处，距和布克赛尔蒙古自治县县城90 km，距托里县铁厂沟镇60 km。输水管线主要管道113.01 km，其中干管总长104.753 km，支管总长8.257 km。管线建筑物261座、交叉建筑物130座和事故备用蓄水池，输水管线末端距和什托洛盖镇16 km。管道设计流量1.59 m3/s。

白杨河引水工程等别为Ⅲ等，永久性主要建筑物为3级，永久性次要建筑物4级，临时建筑物5级。

该项目输水管线穿越地貌主要为白杨河—托洛盖山间盆地，地势总体西北高、东南低，地形相对高差3～15 m。其输水管道区施工地质条件如下：第一层为碎石土层，厚度0.4～3.8 m，其下为第三系砂岩。该段管线出露的地层有第四系洪积堆积碎石土，厚度0.4～3.8 m，岩性为含细粒土砾，基岩岩性为砂岩，岩石强风化层厚度2～6 m。

2 工程建设必要性

工程建成后，年供水能力6 750万m3，每年可为当地增加100多亿元的工业产值，可解决电网支撑电源及和丰鲁能210万kW火电厂、和布克赛尔县工业园区、矿产资源开发和城镇用水，保证牧民定居饲草料基地建设用水，为当地农牧民改善生活的同时，美化生态环境，可促进人与自然和谐，推动经济社会持续快速发展。

3 设计方案

3.1 总体布置

白杨河引水工程输水管线部分主要由管道（113.01 km）、管线建筑物（261座）、交叉建筑物（130座）和事故备用蓄水池组成。

输水管线总长113.01 km。在干管桩号104+753处分为2条支线，一条支线至和布克赛尔蒙古自治县鲁能电厂，末端桩号110+010，长5.257 km；另一条支线至和布克赛尔蒙古自治县工业园区，末端桩号3+000，长 3 km。

明挖段长97.392 km，输水管道横断面为梯形，桩号0+000—98+982管道为单管,设计输水流量为1.59 m3/s，明挖段管道横断面为梯形，底宽 2.8 m，砂砾石临时开挖边坡 1∶0.5、永久开挖边坡1∶1.25；基岩临时开挖边坡1∶0.5、永久开挖边坡1∶1。干管隧洞段总长7.4 km，断面形式为城门洞型，其中桩号2+900—7+609洞长 4.7 km，底宽 3.5 m、高 4.0 m，洞顶圆弧半径1.75 m。隧洞段管材采用直径1 620 mm的螺旋焊接钢管，其余段管材采用直径1 600 mm的玻璃钢夹砂管，刚度7 500 N/m2。管道底部回填20 cm厚细土垫层，管道四周回填30 cm厚细土，细土粒径小于20 mm，设计干密度1.63 g/cm3。回填厚度2.2～4 m。

桩号98+982—104+753管道为双管方案,单管设计输水流量1.113 m3/s，采用双沟双管方案。管道横断面为梯形，底宽2.2 m，砂砾石临时开挖边坡1∶0.5、永久开挖边坡1∶1.25。管材采用直径1.1 m的玻璃钢夹砂管，其中支管一总长5.257 km（桩号104+753—110+010），单管设计输水流量 0.336 m3/s，采用双沟双管方案。管道横断面为梯形，底宽1.7 m，砂砾石临时开挖边坡1∶0.5、永久开挖边坡1∶1.25。管材采用直径0.6 m玻璃钢夹砂管。支管二总长3 km，单管设计输水流量0.78 m3/s，采用双沟双管方案。管道横断面为梯形，底宽2.0 m，砂砾石临时开挖边坡 1∶0.5、永久开挖边坡 1∶1.25。管材采用直径0.9 m的玻璃钢夹砂管，刚度7 500 N/m2。

3.2 管线沟槽开挖

管线测量放线后采用倒梯形断面开挖，坡比1∶0.5。土方开挖采用2 m3挖掘机开挖，就近堆放，用于土方回填；石方开挖采用挖掘机破碎锤，梯次开挖，先用破碎锤破碎一层，再用挖掘机清理，重复此过程直至达到设计底高程为止。

3.3 管道回填

管底达到开挖高程后采用挖掘机整平，之后用振动碾振实，在管底铺设20 cm细土垫层，夯实，管道周围回填30 cm厚细土，粒径小于20 mm，分层夯实回填，设计干密度1.63 g/cm3。细土回填顶线以下部分要求夯实，以上部分回填砂砾石和破碎石渣不可夯实。

4 主要建筑物设计

伴管路：永久伴管路路面为砂砾石垫层，路宽6 m，路中线距管线中线18 m，便于吊车安装管道，同时用于管道运输、巡视、检修等。

排气阀：由于玻璃钢输水管线过长，在正常情况下管道中水流可作为恒定流，水中气体逐渐析出，形成气泡，气泡上升到管壁并按水流速向前运动，由于上坡段浮力作用，气泡流速大于水流速度，在最高点排出。因此，在地形起伏地段要求输水管最高点设排气阀，用作管道充水时排气，排水时向管道内补气，正常运行时排出管道内的微量气体。

泄水阀：由于输水管线过长，在地形起伏段最低点设置泄水阀，以排出水管沉淀物及检修时放空管内的存水。

检修阀：根据需要设置检修阀，用于管道的检查、修补等。

过洪盖板：待管道回填完，在地形低洼洪沟处根据过洪流量大小设置混凝土过洪盖板，上下游设齿墙，保护管道，防止被洪水冲毁。

管线回填完毕后，沿管线布置警示桩，管线上部禁止建筑施工，防止对管道造成破坏，地面重新种植耐旱植被，防止水土流失对环境造成的破坏。