村镇供水工程管道施工技术研究与应用

1、引言

随着我国全面推进乡村振兴战略，农村供水工程作为重要的基础设施，承载着乡村振兴战略的民生期待，将在实现巩固拓展脱贫攻坚成果同乡村振兴有效衔接中发挥举足轻重的作用。绘好‚十四五‛发展蓝图，对各地方政府、国有企业意义重大。农村供水保障专项行动项目及城乡供水一体化建设项目也陆续落地，大规模的小管径管道施工全面展开，施工所遇到的问题形形色色。针对村镇供水工程管道施工，房屋建筑较多且杂糅建筑比较丰富、管道施工占线长、沿线情况复杂多变、村内加工材料空间受限等特点进行技术研究，解决此类技术难题，开展有针对性的施工优化。

2、工程概况

红河州河口县农村供水保障专项行动项目工程，位于云南省南缘山区县河口瑶族自治县，红河哈尼族彝族自治州东南部， 地处东经103°24'—104°17'，北纬 22°30'— 23°02'，东北部与文山州的马关县接壤，北接屏边县，西隔红河与金平县相望，与个旧市曼耗相邻，同越南社会主义共和国老街省山水相连。全县范围东西长90km，南北宽 59km，立界碑22 座与越南分界，国境线长 193km。全县面积1332k ㎡，县城距省会昆明405km，距州府蒙自市140km。整个地势北高南低，最高点海拔2354.1m，最低点海拔 76.4m。米轨铁路在县境内为南北向，通过两镇 1 乡，距越南首都河内245km，距出海口越南北方最大的海防港365km。

本次工程涉及河口县桥头乡 1 个乡及南溪农场，4 个村委会（社区），22 个村小组，现状人口共计8841 人的供水安全问题。现状供水水源比较分散，基本上各个村寨都是以村寨附近的山箐水为供水水源。供水方式为通过管道从山箐沟引水直接供水至用水户，水源点的部分水未经处理就直接送入用水户。

由于各自村寨现状供水水源相互独立，且较为分散，遇到干旱时节，部分供水水源枯竭，现状供水水源供水保证率相对较低。由于现状缺乏完整的供水设施，部分水源点雨季期间水质浑浊不清，各村寨饮用水一直不安全；村内部分管网老化，急需改造。

3、村镇供水工程管道施工现状及研究目的

3.1 施工现状

农村供水因杂糅建筑丰富、地形复杂、耕地及农田居多，管道施工较为随意，缺乏实用性施工工艺总结。在主管施工过程中，混凝土沉沙池、泄水管混凝土消力池等施工局限，受地形影响无法实施或实施成本较高。村内管材加工机械使用不够灵活，供电不够便捷，受狭窄巷子、沟道影响，工作效率低。目前国内采用的施工工艺：

3.1.1 管道焊接完成后，进行试通水冲洗管道，长距离平缓地段，管道较其他段平缓，易造成泥沙沉积、管道堵塞，分段冲洗则工艺复杂繁琐且成本较高。常规的施工方法为，在易沉沙位置浇筑沉沙池，钢筋混凝土沉沙池占地面积较大，农村田间地头又无法大面积新修临时道路，材料搬运成本高，无法实施。

3.1.2 泄水管排水高压水流对土壤冲刷严重，若增加消力池成本高工期长，混凝土浇筑用量少施工繁琐，且受地形限制较大。

3.1.3 村内入户管使用镀锌钢管的，常规材料加工为引进电动车丝机，村内固定场地加工材料，小件管材加工不便，工人往返效率

3.2 研究目的

为减小影响，提高农村供水水质质量及施工效率，简化试通水过程中泥巴杂物堵塞检修繁琐工艺，方便后期维护。改善泄水管末端焊接方式，增加左右圆弧消能结构装置，增大管道内壁摩擦消能和水流对冲消能，进而减少对土壤的冲刷。

4、施工工艺研究

4.1 冲砂管施工工艺研究

4.1.1 工艺原理

本工法采用村镇供水中的DN100 管径管材作为冲砂管，在DN100 冲砂管（该段沉砂管即为沉砂管也为来水方向的供水主管）轴线位置垂直开口，焊接 DN40 配水主管（供水管）。当上游水流 泥沙流至该位置时，泥沙因自重下沉，堆积在冲砂管内，清水自垂直方向经 DN40 配水主管（供水管）流出，引流至下一村内高位水池供水点。当主管焊接完成后，水流携带泥沙石屑累积至 DN100 冲砂管末端，通过冲砂管排出，以解决泥土石屑不慎进入管道内造成堵管的问题，尽而减少后期通水前冲管和检修工作量。

（1）施工工艺流程（2）操作要点

根据地形及供水要求，确定冲砂管出口位置及闸阀位置，再进行管材加工。采用砂轮切割机切割，避免出现较大毛刺，需一次性完成切割，切割完成后对毛刺进行打磨。

②冲砂管焊接与配水主管焊接

焊接时电流不宜过大，电流过大焊缝温度上升快，铁水容易下坠堵塞管道。焊接时要注意焊条角度和运条手法，焊条与管壁左右角度为 90°，与焊缝底部角度约为70°～80°，保持角度从底部焊接至上方十二点钟方向位置。

③闸阀安装

DN100 闸阀采用法兰连接，DN40 采用丝接，两闸阀安装在同一位置，方便后期使用同一闸阀井和闸阀井施工。

④焊缝防腐

所有焊缝需检测合格后（检测方法为探伤检测、闭水试验），才可进行防腐施工。将焊缝打磨后，采用沥青涂料进行防腐，防腐充分，不允许因涂刷困难而不刷管道底部。

⑤冲砂管与配水管连接口

使用电焊机在DN100 冲砂管变坡位置垂直管道轴线向上位置开口，开口大小与配水主管大小相同。配水主管拐弯处采用 DN40 管 90弯头连接，连接方式为焊接。

⑥冲砂管与配水管布置

DN100 冲砂管布置与来水方向配水主管需有一定变坡，冲砂口布置在较低一端，DN40 配水主管则根据供水需要布置在合适位置。两条管道错开布置，为方便后期闸阀室砌筑，中间采用 DN40 管材作简易支撑件连接，注意支撑件焊接不贯穿管壁，支撑件仅为支撑作用，不通水。

⑦闸阀井施工

闸阀井砌筑采用烧结转，尺寸为80cm³80cm³80cm，单层砖砌筑，砌筑完成后内外侧采用M10 砂浆抹灰。闸阀井盖采用3.5mm 不锈钢花纹钢板预制，运至现场安装。

⑧质量检查

施工内容完成后，对管道、闸阀、闸阀井、及防腐等进行检查，发现不合格工序，重复该工序及后几道工序。

4.2 泄水管对冲消能施工工艺研究

4.2.1 工艺原理

通过在泄水管出水口末端增加左右圆弧对向消能结构，将来自主管的高压水流经过泄水管，再经分流嘴均匀将水流分流至圆弧结构内，两股高压水流经圆弧管内壁摩擦阻力进行一次消能，水流到达圆弧管口 对向消能进行 次消能后流出。据现场实际测量高程及计算水柱高度，对向消能管可将1.2Mpa 水压，水流对向冲击，以一种雨点形式小范围内散开落下，与现场泄水管末端未安装消能结构的泄水管对比，最大程度减小了泥土大量流失，泄水完成之后未留下深冲沟或落水坑。

泄水管宜采用DN40 管材进行加工，DN40 管可满足 40mm～100mm 管径小流量主管泄水使用，只针对管道压力小于1.6Mpa 且流量较小的输水管道，100mm 以上管道压力过大、水流量过大、泄水管的安装不够灵活，要求过高。

4.2.2 施工工艺流程及操作要点（1）施工工艺流程

（2）操作要点

①主管开孔

采用石笔对主管进行标记，标记出开孔大小，开孔时电流调至180，需瞬间将管壁磁漏，推力调至最大。因开孔位置为管道侧面，起弧时一定要拉长弧，进行预热，待管子温度上来后直接压低，直接将管子烧漏，然后顺着上侧慢慢扩大，画圈一样扩孔，一直阔到适当位置。

②泄水管焊接

因管道太小，在焊接时电流不宜太大，电流太大焊缝温度上升快，铁水容易下坠堵塞管道。焊接时要注意焊条角度和运条手法，焊条与管壁左右角度为 90°，与焊缝底部角度约为 70°～80°，保持角度从底部焊接至上方十二点钟方向位置。

③泄水阀安装

法兰盘焊接：电流调大，3.2mm 焊条直径电流调至 130A～140A 之间；焊条顶到夹角根部，且焊条向后倾斜，避免出现夹渣的情况；焊条根据管壁弧度变化而变化角度；焊接手法方式为‚直线、圆圈、锯齿、进二退一‛方法，电弧不可大于焊条直径。泄水阀安装：注意要待法兰盘温度降下来后才可进行安装，避免损坏止水环胶垫。

④分流嘴切割

DN40 泄水管末端分流嘴切割角度为30°（所指角度为切缝与管壁角度），切口长度为4cm。切割过程中一定要匀速切割，避免打齿，切割完成后打磨毛刺。

图 4.2-1

⑤左右圆弧消能管焊接

左右圆弧消能管分别由四节DN40 管道切割组合而成，切割后打磨毛刺，焊缝连接。左圆弧消能管，Z1 号块切割角度为 90°、Z2 号块切割角度为115°、Z3 号块切割角度为110°、Z4 号块切割角度为120°，右圆弧消能管切管方式雷同。切割完成后需对毛刺进行打磨，打磨后进行焊接作业，焊接与泄水管焊接。

⑥焊缝防腐

防腐采用聚乙烯或液体环氧树脂涂料，焊接完成后，将焊渣及原防腐层全部打磨干净，探伤检测合格后，进行防腐涂料涂刷，要求涂刷均匀、充分、分两次涂刷。

⑦闸阀井砌筑

闸阀井砌筑采用烧结转，尺寸为80cm³80cm³80cm，单层砖砌筑，砌筑完成后内外侧采用M10 砂浆抹灰。闸阀井盖采用3.5mm 不锈钢花纹钢板预制，运至现场安装。

4.3 移动式小型手动套丝机施工研究

4.3.1 工作原理

通过使用移动式小型手动套丝机解决用电问题，提高管材加工效率，且具有小巧灵活的特点。移动式小型手动套丝机主要由三角支架、台虎钳固定支架、台虎钳、手动套丝丝几部分组成。通过台虎钳夹持固定钢管一端，三角支架支撑钢管另一端，防止套丝过程中钢管偏移或打滑，以便于使钢管处于平直状态，从而能够平稳的用小型手动套丝机扳牙套丝，保证套丝效果及质量。

4.3.2 技术优势

（1）该装置结构简单，本身结构小、自重轻、制作成本低、方便安装使用。

（2）该装置可以有效提高套丝效果及质量、一次成型，安拆方便、快捷，施工进度快，安装效率高，经济、方便、灵活、省力，节约成本。

5、结束语

本文依托红河州河口县农村供水保障专项行动项目工程，通过施工现场实践和理论分析，针对村内杂糅建筑丰富、施工场地狭窄、施工效率低、沿途管线泄水管泄水对土壤的破坏严重等问题，使用多种管材焊接的方式，组装出冲砂管、泄水管对冲消能装置、移动式小型手动套丝机，解决农村供水中常见施工难题，完善设计缺陷。具体结论如下。

5.1 管道工程施工过程中，遇地势受限无法大量新修混凝土工程、材料搬运困难、以及试通水冲洗管道检修困难等问题，建议在冲沟或便于排水位置使用冲砂管施工工艺施工，冲砂管具有成本低、便于操作、适用性强的优势。

5.2 针对主管安装泄水管泄水时冲刷农田、路基，且现场又无条件新建消力池，建议使用对冲消能装置施工方法，此方法较传统消力池施工更简便灵活。

5.3 村内管网施工，主要以巷道为主，现场管材加工灵活且移动性大，常规电动套丝机笨重影响施工效率，建议结合使用自制移动式小型手动套丝机，就近量测就近加工，效率高管道加工及安装方便。

参照文献：

[1]皮京.农村安全饮水供水管道安装工程 方法分析[J].现代物业，2022，31-33.龙江粮食，2022（6）114-116.与设计，2021（12）62-65.

[4]郭晓 5（14）199-200.水利，2019，35（12）22-23+37.2015（18）56-58.

[作者简 专业为水利水电工程

邵江泽，男，汉族， 南保山 程师， 本科学历，专业为道路桥梁与渡河工程