摘要：供水管道镇支墩的设置是确保管网正常运行的重要设施，本文总结了农村饮水安全工程供水管道镇支墩的设计原则及施工，以供参考。
关键词：农村饮水安全工程；镇支墩；设计；施工
1甘谷县东北部农村饮水概况
截至2015年底，甘谷县已经建成了磐安镇、新兴镇崖湾、西北部、东北部、六峰镇、大像山镇十里铺、五龙三县、古坡乡瓦泉峪、南部等9处农村饮水安全工程，解决了46.35万人的饮水不安全问题。其中，东北部农村饮水安全工程位于甘谷县东北部，包括渭河以北散渡河以东的区域。项目区北部属西小河上游流域，西部为散渡河一级支沟流域，南为渭河一级支沟区。工程主要解决甘谷县东北部6个乡（镇）120个行政村159956人的饮水不安全问题。甘谷县东北部农村饮水安全工程将中部渭河干流的地下水，由渭河阶地大口井取水经管道输送到十字道水厂净化处理后，通过水厂的一级泵站提水至二级泵站最后到高位水池，共3级上水。水厂高程1254m，4#高位水池高程2050m，净扬程796m，上水管道总长度达2600m，供水管网总长度31000m。
2设置管道镇支墩的必要性
山区的供水工程管线长、控制范围面积大、地势起伏明显。甘谷县东北部农村饮水安全工程是集中供水工程，管网铺设按照树枝状管网布置，管线经过地段的地形地貌十分复杂，大多数为第四系黄土覆盖广泛、流水侵蚀切割强烈、沟壑纵横。干支管沿线是典型的黄土低山丘陵区梁峁、沟壑地貌，地面高低起伏较大，山岭沟壑地带连续翻越山脊，部分地区海拔高差悬殊，有的自然村要经过加压泵站转提上水，管道承受的压力巨大；由于山区村庄分散，供水管网主要是沿羊肠小道布设或埋设在松软的耕地里，如不严格按照规范要求合理设置镇支墩，就容易出现接头断开、管道断裂、管网滴漏冒跑的问题。管道镇支墩是饮水工程管网中的重要附属设施，特别是对于承插式柔性连接的管道而言。已经实施的甘谷县农村饮水安全工程中干支管主要采用PVC管材，Φ63以上管材全部承插式连接，如果不严格按照规范要求设置镇支墩，管道在运行中容易出现振动损坏胶圈的现象，导致管道漏水事故。管道镇支墩主要是用来抵抗有压管道中的内水压力在管道转弯、三通、管端堵头及管道变径处产生的外推力，以防止管道接口松动脱节漏水，以保障管道安全运行。
3管道镇支墩的设计原则
管道镇支墩的位置需要根据所用管材管径大小、管内水压的高低及土体的稳定性情况来综合考虑。根据甘谷县东北部农村饮水安全工程的实际施工情况和技术要求，在管道转弯处、三通、变径和堵头处都需设置镇支墩，具体实施如下：管道转弯处的镇支墩设置：管道在铺设过程中不可能一直沿着直线，适当的弯曲是不可避免的，当转弯的曲率半径小于管径的300倍时，需要设置镇墩固定管道；当曲率半径大于管径的300倍或管道转弯角度小于10°时，可以不设置镇墩或只设置支墩。水平直线段的坡面镇支墩设置：直线管段镇支墩设计间距按照80～100m控制，实际施工过程中为了确保管道安全，设置支墩间距为20m一个；坡度1∶5～1∶4时每2根管子一处，坡度大于1∶4时每一根管子一处。掩埋的三通、变径、堵头分别浇筑支墩，位于阀门井内的三通不仅在三通下部浇筑支墩，而且在管道与阀门、伸缩节等下部也要浇筑侧向止推墩，以便稳固管道，防止管道压力过大时管道横向移动，造成漏水等事故。根据以往的施工经验，当管径大于200mm时，水平铺设时应尽量避免选用90°的弯头，垂直铺设时应尽量避免使用45°的弯头。在东北部Φ225供水干管施工中，由于以一个90°的弯头替代了两个45°的弯头，且镇墩尺寸不符合设计要求，在试水打压时管道弯头处与镇墩之间出现裂缝漏水的情况。这是因为承插式的PVC管道在承受较大压力时容易被顶出，尤其是位于90°弯头的位置，水阻力巨大，管道内水压力对管道产生的外推力大，导致胶圈松动起不了密封作用，出现漏水情况。解决措施是水平铺设的管道采用两个45°弯头，减小水阻力，并对弯头镇墩进行地基处理，使镇墩与原状土保持紧密接触，将管道内压力对镇墩的外推力有效传递给镇墩后背的土壤。
4管道镇支墩的施工
农村饮水安全工程的管道一般为压力管，管道中水的压力均匀作用于管壁上，当水流方向改变(如通过承插接口的弯头、丁字支管顶端、管堵顶端等处)时，将产生作用于管壁上的外推力。此外推力如大于接口能承受的内水压力，就会使管道在接口处松动脱节，发生跑水、漏水事故。为了抵抗上述外推力，防止管道在接口处松动脱节，应在管线的关键部位设置支墩。根据工程施工经验，结合相关规范和厂家施工要求，管道转弯处、三通、堵头和弯头处必须设镇墩或支墩。管道的镇支墩不应设在松土上，其后背应紧靠原状土，无条件时应采取措施保证支墩的稳定，所有垂直下弯弯头应采用4道以上的Φ6～10mm钢筋锚固。管道镇支墩按照受力的方向可分为水平支墩、垂直弯管支墩和空间两相扭曲支墩。水平支墩是为了抵消水平力而设置的支墩，根据管件类别分为水平弯管支墩、管道末端的堵板支墩和水平三通支墩；垂直弯管支墩是管线由水平方向转入竖直方向的弯头支墩，根据弯头向上向下转弯方向的不同，分为垂直向上弯管支墩和垂直向下弯管支墩；空间两相扭曲支墩是管道中线既水平转向同时垂直转向的异型管支墩。实际施工过程中最为常见的为水平支墩和垂直弯管支墩。
5施工中应注意的问题
5.1镇墩施工处的钢管不做防腐处理，只做除锈清洁处理
钢管与混凝土之间的粘结力和钢管表面的粗糙程度有很大关系，钢管凹凸不平的表面会增大与混凝土之间的咬合力，钢管表面越粗糙与混凝土之间的咬合力就越大。施工过程中为了增加钢管表面的粗糙程度，对钢管只做除锈处理，不作磨光处理，与机械除锈相比人工除锈只除去了表面浮锈，钢管的表面要粗糙很多，所以人工除锈的钢管与混凝土的粘结效果较好。镇墩施工浇筑前，应仔细检查钢管表面是否有沥青油或其他污物，确保表面清洁。
5.2在镇墩施工处焊接钢筋预埋件
为了增加钢管与混凝土的粘结力，在不破坏钢管原有结构的基础上（如在两根钢管的焊缝处）焊接钢管预埋件，在浇筑镇墩时预埋件作为镇墩的一部分和钢管浇筑在一起，可增加镇墩的整齐性和稳定性。具体做法：先根据镇墩设计图纸，确定焊接钢筋长度，钢筋长度以不大于镇墩实际尺寸为宜（在本工程施工中，选用Φ12的螺纹钢筋4根，分别布置在镇墩四角方向，并不影响镇墩原有钢筋的位置），与钢管焊接的一端作压扁处理，以便于焊接时更好地与钢管接触；然后进行焊接，焊接时既要保证焊接钢筋的强度可靠，同时还要保证不能破坏钢管的原有结构和强度，焊接后经检测质量合格无误后方可进入下一道工序施工。
5.3镇墩的地基处理是不可忽视的环节
根据以往的经验，湿陷性黄土地区的管道基础容易受到雨水、灌溉水的侵害而发生不同程度的下陷，尤其是镇墩处下陷明显易造成附近管道折断或接头断开而漏水的问题。解决措施：首先是做好镇墩的地基处理，该工程采用换土垫层的办法，将基础下面20cm厚度的软弱土层挖掉，换用强度较高的砂或碎石回填，并经分层夯实至密实后，再浇筑镇墩的C15垫层；其次镇墩回填采用人工夯填、分层回填、分层夯实的方式，以保证回填土的密实度；最后做好排水措施，防止雨水灌入和灌溉水侵入镇墩的土体周围，保证镇墩的地基稳定。
5.4充分振捣和加强养护是保证质量的重要举措
在本工程施工中，采用人工振捣法振捣，浇筑镇墩混凝土时分3次灌入，每次灌入混凝土后振捣20～30s左右，以混凝土不再显著下沉，不出现气泡并开始泛浆时为准。第二次灌入混凝土振捣时振捣棒应插入下层混凝土10cm，以加强上下层混凝土的结合；第三次灌入混凝土的振捣与第二次相同。施工人员操作振捣器时要做到“垂直插入、快插慢拔、三不靠、间距合理、不漏振、不过振”，以保证镇墩质量。
作者:刘银永 单位:甘肃省甘谷县水务局
