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2021年度 市政公用工程设计组

绥江县供水输水管道工程
云南省设计院集团有限公司
主要贡献人: 杨 伟、尹 滔、杨 娟、李 祥、李 海、胡玉平、左早荣、卢 林、李皓君、赵志刚、刘兴旺、陈培君、王涛涛、苏发杰、孙世枫
项目概况

绥江县供水输水管道工程以罗汉坪水库为供水水源,含从罗汉坪水库输送至绥江县自来水厂的原水输水管,以及从绥江县自来水厂输送清水至赵家坝片区的清水输水管。原水输水管设计输水量19000m3/d,清水输水管设计输水量3600m3/d,项目工程总投资14561.77万元。主要工程内容包括:取水头部、原水输水管、消能水池、新建隧道以及清水输水管。

罗汉坪水库到县城自来水厂输水管线线路较长,输水管全长54.94km,管道起终点高差611米,具有距离长、高差大的特点。管道沿线地质情况复杂,管道沿线部分路段存在不良地质作用及地质灾害发育,主要存在多个活动性冲沟、滑坡和崩塌。沿线需穿越输水隧洞4座,新建倒虹吸管3段,新建隧道2座,其中倒虹吸段最大高差300多米,设计难度大。在设计中,为保证供水的安全运行、施工的可操作性及经济性,针对各种情况对管道敷设方式进行了分析和针对性的设计,解决了长距离、高压差,高差300m倒虹吸,现状输水隧洞内敷设输水管、新建输水隧道、消能水池及镇支墩设计等多个技术难题。

项目建成后,有效解决绥江县城供水水源不足,供水保障性差的问题。

技术特点

1、该项目原水输水管全长54.94km,管道起终点高差611米,距离长、高差大。本项目减压方案通过对减压阀和消能水池的对比,采用消能水池进行消能。根据高差及地形情况,沿途设6座消能水池。进行了全系统水锤仿真计算:计算各运行工况下的管道水力坡度线,复核各段管道水力参数、过流能力;提出管道沿线各阀门开启及关闭时间要求,减少水锤的影响,减少管道运行压力,保障管道的安全运行。

2、管道沿线地质情况复杂,管道沿线部分路段存在不良地质作用及地质灾害发育,主要存在多个活动性冲沟、滑坡和崩塌。

1)因管道沿线普遍位于地质灾害频发区,在线路上避开滑坡、崩塌等地质灾害区,敷设方式上尽量选择埋地敷设避免落石破坏,从总体设计上保证管道安全。无条件埋地的进行明敷。明铺段,严禁将管道铺设在靠近悬崖边,并按照压力和管道转弯角度以及地勘资料等,针对每个镇墩进行了结构计算和设计,保证管道的结构安全。镇墩设计中,因管道压力大,常规设计的镇支墩体积大,因此当有条件时采用锚杆抵抗水平推力,大大减少混凝土用量。

2)在现状输水隧洞内敷设的管段。由于隧道已建设完成,在隧道内开挖会对隧道安全性造成一定影响,与隧道设计单位技术对接后,本工程考虑在隧道内架设输水管,架设高度以不影响输水隧洞的过流能力为参考。考虑隧道内水流对管道的腐蚀性,隧道内管道采用球墨铸铁管,承插胶圈接口,每根管道的接口处均设置支架固定。

3)倒虹吸管段敷设。根据管线走向,沿途有3段倒虹吸,其中最大的一个倒虹吸高差300m。由于倒虹吸段两侧山体坡段较大(15º-65º),为防止管线沿山坡滑动,斜坡上管道每隔40-50m设一镇墩,镇墩间每隔10m左右设一支墩。同时,倒虹吸陡坡段采用混凝土包管方案,不仅方便了施工,而且管道相对恒温,减小了温度作用效应,避免设置伸缩节,减少后期检修维护工作量。

4)新建隧道。为了优化管线的技术经济指标,本项目新建隧道2座,本。隧道设计充分考虑了沿线工程地质、水文、总体规划、生态环境,合理地选择了结构型式和施工方法。净空尺寸的拟定考虑了管道安装、运输、施工期间净空需要;对隧道结构类型和施工方法进行了强度、刚度和稳定性计算;根据抗震设防烈度在洞口段设加强段,提高结构和接头处的整体抗震能力;在围岩变化、结构突变处设置沉降缝,提高了结构适应变形沉降能力;隧道土建设计中制定了地质观察和监控量测的总体方案,使支护结构适应于围岩实际情况,更加安全、经济。

3、管径及钢管壁厚的选择。针对本项目输水管距离长、高差大,管径的计算考虑充分利用水头,减少输水管管径,节省投资。通过水力计算,输水管管径为DN400-DN700。管径确定后,根据各管径管段的工作压力,对钢管壁厚进行了计算,选用合理的壁厚,保障管道的运行安全。

4、阀门选型。本工程根据要求输水管设检修阀、排气阀、泄水阀等常规阀门,通过对管道运行状态的分析及各种阀门的对比,检修阀采用球阀,排气阀采用复合式排气阀,泄水阀采用闸阀。消能水池前进水管上采用具有调流和调压双重功能的活塞阀,有效解决了消能水池溢流问题。此外,在1#倒虹吸底部的泄水阀,由于压力较大,静压≥3.0Mpa,为防止泄水时对现状沟渠岸线的冲击,在泄水阀处设置消能水池,并采用固定锥形阀作为泄水阀。

5、依托项目申报国家实用新型专利两项。

1)一种适用于较厚覆土地段的镇墩构造;

2)一种适用于岩层浅埋地段的齿形镇墩构造。