铁路工程施工用水方案研究

0 引言        近几年来,铁道部对建设项目施工组织的临时工程设计要求越来越高,并要求有详细的施工组织设计。临时供水工程是施工组织的重要组成部分,工程项目施工能正常的进行,除了安排合理的施工进度外,必须在工程开工之前充分做好各项施工准备工作,以确保工程的顺利实施。所以深入地研究分析临时施工供水工程,形成系统的设计规则,是迫切需要解决的问题。（参考《》）        1 工程概况与水源分布        新建铁路宝鸡—兰州客运专线自西宝客专宝鸡南站引出,经晁峪镇穿越陇山,跨渭河南岸,经天水、秦安、通渭、定西,至兰州枢纽的兰州西站。线路横跨陕西省和甘肃省两省,线路正线建筑长度399. 972 km。线路经过位于渭河冲积平原东南部,南倚秦岭,北临黄河、渭河,总体地势由南而北呈阶梯状递减,西略高于东。        沿线水系为黄河水系,沿线地表水可利用的主要河流有黄河、渭河、宛川河、关川河及其支流清姜河、藉河、葫芦河等,除宛川河、关川河、藉河、葫芦河等属季节性河流外,其余河流均常年有水。沿线地下水主要受大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给,地下水位较浅。施工用水可就近取用地表水或地下水,其中宝鸡南站、天水南站、定西南站、兰州枢纽等城市范围内不允许自建水源取水,可由城市自来水供水系统供水。而秦安—榆中段属于缺水地区,主要河流有关川河及其支流称钩河,为降水型补给型河流。近年,受降水减少及地表水截引、拦蓄的影响,非雨季基本断流,雨季常有山洪暴发,因河水矿化度较高,水质较差,对混凝土具有一定侵蚀性,所以地表水基本没有利用;该段地下水源主要是河、沟谷松散层孔隙水和黄土孔隙裂隙水。        2 施工用水方案研究        2.1 施工用水量的计算        施工总用水量,应包括生活、生产、消防所需要的用水量。Q=QS+Qc+Qx。        2.1.1 生活用水        生活用水是指工程在施工过程中供给施工人员日常生活的用水。        每小时平均生活用水量QS可按下式计算:                其中,q1为生产工人用水量按生产工人用水指标,一般采用0. 06 m3/(人·d);n1为生产工人人数;q2为非生产工人用水量按非生产工人用水指标,一般采用0. 03 m3/(人·d);n2为非生产工人人数。        2.1.2 生产用水        生产用水是指工程在施工过程中建造工程实体消耗的用水。每小时平均生产用水量Qc可按下式计算:                其中,q3为各工程生产用水指标;V为各工程数量; t1为计划工程的工期天数。        根据宝兰客专实际工程的测算推荐如表1所示生产用水指标。                新建铁路宝鸡—兰州客运专线线路正线全长399. 972 km,桥隧比重92. 3%,其中新建双线隧道272. 139 km /88座,隧道占全线的比重就将近70%。所以做好隧道的临时用水设计,是控制本线投资的重要环节。        2.1.3 消防用水        消防用水是用于灭火和控火时的用水。消防用水的储备量Qx可按下式计算:        Qx=3.6q4×t2。        其中,q4为消防消耗水量; t2为灭火经历的时间。一般在通常的工程中生活用水虽然是经常性的,但用水量不大。而消防用水又是偶然的,所以施工用水是工程中用水量最大的部分。控制好施工用水是控制工程投资的重要部分。        2.2 施工用水方案意见        2.2.1 利用地表水        若工程地处水源丰富地区,地表的江河、湖泊、蓄水库等的众多,工程施工用水,应尽量利用附近河流或河流支流等自然水头的地表水,引用高处水池储水(枯水季节,可用机具抽升)。从水源引向高山水池的为给水干管路,管路一般沿地面敷设,水池一般采用石砌。河流作为水源时,应向当地水文站取得该河的流量,洪水、枯水位资料,据以推算施工期间的流量和水位。        对于隧道进出口高程与水点高程(就近取水)差超过60 m的隧道,一般应铺设给水干管路;当临时给水工程需铺设管径100 mm及以上或长度2 km及以上的管路时,应铺设给水干管路;在特殊缺水地区,长度大于1 km以上的隧道或隧道群,自水源点至山上蓄水池应铺设的给水干管路。        新建铁路宝鸡—兰州客运专线的宝鸡南—天水南,线路主要跨越渭河及其支流,所经河流均为常年流水,水量较大,部分支流为季节性流水,水量较小,施工用水可以拟设置高山水池,铺设给水干管路。        铺设给水干管路的管径可按下式计算:                其中,Q为流量, m/s;V为流速,在管道内的流速一般为0. 5 m /s~3 m /s。        水池的设置高度(水池内最低水位至所需最大水头的配水点的高差)可按下式计算:        H≥1.2×需要的最大水头+a×管道内水头损失。        其中,a为系数,计算管道上各种弯头、三通、异径接头、阀门等配件的局部水头损失,按管道总长的水头损失的5%~10%计算,一般a=1. 05~1. 10。        水池的容积可按下式计算:        V=24aC×施工单位的用水量。        其中,a为调节水量系数,一般用1.10~1.2;C为储水系数,一般用1/4~1/8。        2.2.2 利用地下水        地表水不太丰富,平时大多无水流,仅有个别沟谷有泉水汇集水流或时刻采取利用地下水修建浅井、管井等方式取水。而且冬季施工期间,一般采用地下水源的取水方式可以节约防寒费用。新建铁路宝鸡—兰州客运专线的天水南—大神仙梁隧道进口段,渭河两侧为季节性流水沟,平时大多无水流,仅个别沟谷有泉水汇集,但流量很小。而沿线地下水主要受大气降水、河水、人工灌溉地表水体垂直入渗及秦岭山区基岩裂隙水的侧向补给,地下水位较浅。综上所述该地段可以考虑从附近的村镇引水或在河漫滩或工程所在地周围建大口井、浅井、管井等取水,拟设置高山水池,用水泵将水抽升至高山水池,并铺设给水干管路。        2.2.3 无水地段        无水源地区取水可采用罐车运水、汽车运水、火车运水及长距离管道输水等方式供水。        罐车运水:缺水地区,或虽有水源,但是导水及扬水设备建筑费用过大时,可采用罐车由临近给水站运水过渡。        汽车运水:在尚未临管地段的缺水区,可采用汽车运水。长距离管道输水:在规划和设计时应尽量利用重力流或部分重力流输水,并且最好和汽车运水作技术经济比较。管道输水一般采用安装简易、拆迁倒用方便的管材。如果采用长距离管道输水应由给排水专业根据用水量,具体计算水压、确定管径、确定水源地及布管方案。        无水源或缺水源地区,还应该考虑永临结合,与线路所经地区通车运营后的车站用水或水塔结合,尽量做到经济合理,且有长期效应。        严重缺水地段且地下水不合格或不经济,采用汽车短距离或火车长距离运水相结合。        新建铁路宝鸡—兰州客运专线的大神仙梁隧道进口段至兰州西,沿线有少部分季节性河流,非雨季基本断流,雨季常有山洪暴发。且河水矿化度较高,水质较差,对混凝土具有一定侵蚀性。附近村镇居民生活用水也较困难。施工用水建议就近汽车拉水。水源点采用通渭县城自来水、锦屏水库、马营镇自来水、定西县城自来水、靖远车站井水、榆中县城自来水、定远镇泉水、八里窑自来水。汽车运水的价格可以综合放在水价差中处理。        3 结束        在新建和改建铁路施工中,应提前根据工程的具体情况,结合经过地区的自然特征、水源分布等情况,设计和优化工程的临时用水方案,通过技术经济比较后,选择合适的水源和施工用水方案。