阴明方
陕西省土地工程建设集团有限责任公司铜川分公司 陕西 西安 710000
摘要：新时期，我国新建、扩建类型的水利管道工程项目，均在向着规模化、功能化方向升级。因而，在具体的施工建设中，随着新思维、新材料、新技术、新工艺的应用，施工技术与施工管理方法趋于复杂化。本文以此为出发点，选取水利管道施工技术研究作为题目，概述了新时期水利管道施工技术。结合具体的施工技术，分别从水利管道施工技术的综合应用、专项应用两个角度，进行了具体讨论。
关键词：水利；管道；施工；技术
自古以来，我国就十分重视水利工程建设。从著名的“大禹治水”到现代的“南水北调”工程，从未止息。而且，进入新时代后，我国通过对总体经济理论的运用，强化了水利工程建设。一方面，引入了工业设计思想，构建了水利工程施工建设产业链条。另一方面，吸收了全球同行业质量体系管理标准方面的经验，推进了水利工程施工建设诸环节的标准化管理。另外，运用“大体系+小体系”的新思路，较好的达到对总项目、分项目、子项目的系统性管理目标。尤其在公司治理与内部建设方案实施后，借助要素市场配置资源的功能，加大了对水利管道施工技术的研发设计，产生了较好的应用效果。具体分析如下：
1、水利管道施工技术概述
水利管道工程项目施工建设中，包括了开挖沟槽、隐患探测、防渗漏处理、结构分析、管道安装、管件连接、管沟回填等分部项目。每一个分部项目施工中，不仅会用到配套的管道施工技术。而且，在分部项目施工技术应用过程中，牵涉到科学技术层面的施工技术与管理技术层面的施工技术配套应用。从现阶段的水利管道施工技术应用经验看，在科学技术层面的管道施工技术中，加强了管道隐患探测技术、管道结构分析技术的运用。同时，在常规的管道安装技术中，借助细化施工技术质量控制指标的方法，推行了全过程指标化施工管理方案。进而使水利管道施工技术与管理技术之间，形成了系统性设计、配套性实践相结合的新模式，扩增了水利管道施工方面的效用生产效率。
2、水利管道施工技术分析
2.1施工技术的综合应用分析
首先，在现代水利管道工程中，运用产业链思维，构建了以项目方案设计、物料采购运输、施工生产建设、运维管理服务为基本环节的施工建设产业链条。在该链条下，一方面，运用全要素分析方法，分析了水利管道工程施工要素，并且制作了针对各个施工建设环节的要素清单。另一方面，对照要素清单，完善了施工技术质量控制指标。从而建立了“施工要素-施工技术质量控制指标”之间的互相对应关系，使整个施工技术的应用，与施工管理形成了密不可分的一个施工建设体系。
其次，在与施工建设产业链条匹配的施工建设体系限定条件下，水利管道施工技术的运用，以科学技术与管理技术的综合应用为准。具体应用方面：（1）划分出了专业施工技术类型，如在开挖沟槽、隐患探测、防渗漏处理、结构分析、管道安装、管件连接、管沟回填等分部项目中，对应的会选择开挖施工技术、CCTV或激光探测技术、管道防渗漏技术、结构非线性有限元分析技术、地下管道与地面管道及顶管安装技术、管件连接技术、回填技术等。（2）结合分部项目施工要素，细化了施工技术指标。运用数据库技术，建立了针对分部项目的施工要素库、施工技术指标库。而且，利用大数据技术，建立了以“终端数据采集设备——工业以太网或5G技术网络——数据管理中心”为路径的信息管理系统。从而，能够通过管道现场施工技术数据采集、数据传递、数据存储、数据抽取、数据分析，以及数据分析报告分布式分发等具体流程，完成对“线上+线下”的施工技术应用及管理。
2.2施工技术的专项应用分析
由于水利管道施工技术类型多、技术应用方式多元，在不同的管道工程中，会根据管道类型、规格、数量，与管道工程规模、功能预设，以及管道工程所在的施工环境（如经过河流与湖泊的地下管道施工环境、地面常规管道施工环境、空中顶面管道施工环境）等，选择专业性强的施工技术，并结合分部项目进行专项应用。下面分别从管道结构分析技术、管道安装施工技术、管道隐患探测技术展开具体分析。
2.2.1管道结构分析技术
新时期，水利管道工程规模大、预设功能多。因而，为了保障管道质量安全与结构安全，通常会选用一些配套的管道结构分析技术，对管道结构构成要素中的管材、阀门、三通、弯头等进行细致分析，确保施工时的安全性。
例如，在大型水利管道工程中，对于PCCP管的应用较多，此类预应力钢筒混凝土管在使用过程中，属于复杂型管材。在其结构方面，一般分为PCCP-E型埋置式、PCCP-L型内衬式类型。两种类型均应用了混凝土管芯、高强预应力钢丝，设置有砂浆保护层与钢制承、接口接头。在其管道工厂化预制工作完成后，进入施工环节，需要严格按照“沟槽开挖-管道垫层铺设-运输、验收、堆放-吊入沟槽-安装准备-管道安装-接头打压-接头灌浆-沟槽回填”等工序进行施工作业。所以，为了保障施工诸环节数据的精准性、安全性、可靠性。
通常会在遵循《给水排水工程埋地管芯缠丝预应力混凝上管和预应力钢筒混凝土管管道结构设计规程》规范条件下，配套的应用非线性有限元分析技术，旨在对其承载能力极限状态、使用极限状态、管体结构内力、组合应用工况等进行全面剖析。
具体操作如下：（1）确定PPCP管道的内径与外径、内芯与外芯混凝土厚度、钢筒厚度、预应力钢丝直径、保护层厚度、管道长度等结构尺寸。（2）选取某管道，结合填土、垫层、原土体、地基等，建立关于PPCP的有限元计算模型。主要是根据单元模拟方法，先设置标签如A/C=内/外层管芯混凝土、B=钢筒、D=预应力钢丝、E=砂浆保护层、土体层等。然后，根据模拟单元（如Solid65单元模拟、Shell63单元模拟、Link8单元模拟、Solid45单元）与接触单元（如Targel70与Contal74接触单元）等，建立有限元模型。（3）根据模拟单元的几何描述、接触单元的面-面接触（如管道-垫层-土体接触），进行具体的材料特性分析。其中的材料参数分析主要按照本构关系完成。（4）对于管道缠丝过程的有限元分析，包括了预应力施工模拟分析、管道安装与通水过程分析等。能够达到对管道变形、裂缝，与缠丝、安装、通水过程的应力变化做出有效分析。
2.2.2管道安装施工技术
管道安装施工中牵涉到内容相对较多，安装工程通常被划分为若干子项目，如供水管道安装、顶管管道安装、地下管道安装等。以供水管道安装为例，在具体的供水管道安装技术应用，主要包括如下步骤：
（1）明确方案制订原则，如某工程采用了PCCP供水主管线铺设方案。此时，就需要根据管道口径、供水区域面积、不同标段需求、管道自重、管道节数等数据为准，做好相应的运输、堆放、吊装等安装方案设计。
（2）在施工准备阶段，应该进行施工场地清理、管道运送、进场验收、管道存放等方面的处理。同时，完成管道安装坡度、方向等数据测量。例如，在安装偏差、单个接头总偏转方面，应该在方向方面，将其控制在20毫米以内；在角度方面，将其控制在0.3度以内。遇到曲线安装情况时，应该以最大借转角度为准，进行角度控制。另外，在管道铺设前，应该检查开挖好的沟槽槽底，确保清洁、无积水。并对管体、承接插口进行检验，查看是否存在质量问题、杂物沾边问题、毛刺未清除问题，确定其合格后，应进一步检查胶圈。
（3）在管道对接安装环节，应该对承口进行润滑油涂抹（如植物油、洗洁净）、套入橡胶圈。然后，检查垫层、管基不与管道接触面，在无支撑关系的情况下，进行管道连接安装。吊装时应该按照平稳、缓慢移动的原则，将管道移动到定位好的安装位置。一般在安装位置15厘米左右时，应该用方木对吊装管道进行支撑处理，直线段的安装间隙一般宜控制在25厘米左右，误差控制在10毫米以内。
（4）管道安装采用分班组施工方法，因此，应该按照全过程指标化管理方案，制作每班组施工技术指标评估表、监督表，保障施工技术应用方面的精准性。例如，对于施工测量控制点，应该按照每一个控制点的具体测量数据，对安装轴线、标高数据进行匹配的计算分析。再如，对于爬坡、转变位置的管道安装，应该选择对应的转换管件，严格遵循相对转角的控制标准，将其控制在0.5度以内。对于纵坡方面的管道安装时，应该进行具体测量，当其纵坡坡度大于18%范围时，为了预防管道下滑问题的发生，应该做好相应的固定措施等。
（5）在接头打压检验方面，应该按照分次打压检验办法，遵循3次试验程序。例如，在第一次打压检验时，应该结合管道安装与铺设情况，选择专用加压泵，进行安装后的接头打压检验（包括密封性）。通常按照压水-排气-拧紧螺栓-加压-5分钟压力保持等环节进行具体操作。在第二次打压检验时，应该以3节管道安装为准，进行接缝后的接头打压检验。而最后一闪应该以管顶回填后为准，完成相应的打压检验工作。最后，应该对外部接缝进行灌浆封堵处理。一般采用砂浆灌缝、环氧煤沥青喷涂的方式进行操作。
2.2.3管道隐患探测技术
由于水利管道功能相对较多，在应用环节牵涉到综合效益。因而，在实际的管道施工建设中，会根据实际的隐患排查需求与质量检验技术要求，对其进行相应的管道隐患探测。目前应用较多的技术包括CCTV、三维激光扫描技术。以CCTV技术为例，该探测技术系统由电缆、摄像设备、控制面板、爬行车（或微型无人机）组成，探测过程可以包括无水检测、有水检测。例如，在无水检测方面，主要是对管道内部的数据进行采集、传递、预测分析。在有水检测方面，则将重点集中于打压环节、试运行环节。先在放水涵管口位置设置CCTV探测系统，再通过控制面板进行相应的探测操作。
以三维激光扫描技术为例，主要是通过设置检测点的办法，借助计算机软件建立数据检测数据模型，从而完成相应的探测分析。现阶段，对管道隐患进行检测时，要求先设置10个点、30个检测点，然后，用软件提供的坐标匹配数据。第一步，将10个点数据输入系统、进行拼接处理；第二步，输入检测点数据建立探测模型；第三步，应用模型进行投影，输出存在隐患部位的图形、数据、晕渲图等。
结束语
总之，水利管道工程与国民经济发展、产业结构优化、水利工程转型密切关联。通过近年来的系统性改革，我国水利工程已经发展到了新阶段。而且，在“十四五”规划建议提出新基建与数字化融合发展目标后，水利工程将向着“智慧水利”的方向进一步升级。通过以上初步分析，可以看出现代水利管道施工技术及其应用已经趋于复杂化。一方面，需要从水利工程工业化改革角度，加强对施工技术的全面理解。另一方面，在应用层面，应该将科学型的施工技术与管理型的施工技术匹配起来，从系统性设计、配套性实践相结合角度，对其进行综合应用和专项应用。
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