Pipeline installation technology in efficient irrigation construction

В то время, когда современные проекты в области сельского хозяйства и водопользования процветают, создание эффективной системы орошения стало ключевой мерой для повышения эффективности использования водных ресурсов и содействия устойчивому развитию сельского хозяйства. Эффективная система орошения подобна «спасательной линии» водного хозяйства сельскохозяйственных угодий. Ее стабильная и эффективная работа напрямую связана со здоровым ростом сельскохозяйственных культур и оптимальным распределением водных ресурсов. Во всей эффективной системе строительства орошения технология монтажа трубопровода занимает центральное место. Она подобна основному компоненту точных приборов. Ее научность и стандартизация не только влияют на стабильность работы системы, но и определяют срок службы системы. Основываясь на богатом опыте инженерной практики, эта статья глубоко анализирует уникальные эксплуатационные характеристики различных труб и тщательно объясняет ключевые технические моменты и меры контроля качества в процессе монтажа трубопровода, стремясь предоставить всеобъемлющую и ценную справочную информацию для связанных инженерных операций.

1. Классификация обычно используемых материалов трубопроводов для эффективных систем орошения

Выбор материалов трубопроводов для эффективных систем орошения подобен строительству краеугольного камня для сложных проектов, и необходимо всесторонне взвесить многие факторы. Масштаб проекта определяет количество воды, которое должен транспортировать трубопровод, сложность рельефа влияет на гибкость и адаптивность трубы, конкретные характеристики качества воды связаны с коррозионной стойкостью трубы, а ожидаемый срок службы является важным показателем для измерения долгосрочной стабильности материала. Принимая во внимание эти факторы, широко используемые материалы труб в основном делятся на следующие категории:

(I) Поливинилхлоридная труба (UPVC)

Поливинилхлоридная труба занимает важное место в системе напорного орошения благодаря своим выдающимся эксплуатационным преимуществам. Ее высокая твердость позволяет ей выдерживать определенное давление и ее нелегко деформировать; ее сильная химическая коррозионная стойкость не боится эрозии различных химических веществ, что обеспечивает долгосрочную стабильную работу в сложных условиях качества воды; его небольшое сопротивление жидкости, как у широкой и ровной магистрали, позволяет воде течь плавно, эффективно снижая потребление энергии. Этот тип труб в основном представлен в виде жесткой трубы, а общий метод соединения зависит от размера диаметра трубы. Когда диаметр трубы DN≥110 мм, соединение с резиновым кольцом становится первым выбором. Резиновое кольцо похоже на плотно прилегающий уплотнительный кожух, чтобы гарантировать герметичность соединения; когда диаметр трубы DN<110 мм, специальное клеевое соединение обеспечивает быструю герметизацию труб малого диаметра с его удобством и эффективностью. Этот вид труб может в полной мере проявить свои преимущества в районах с относительно ровным рельефом и высокими требованиями к жесткости трубы для обеспечения стабильной работы системы орошения.

UPVC (жесткий поливинилхлорид)

1. Характеристики: высокая прочность на сжатие (расчетное давление может достигать 1,6 МПа), стойкость к кислотной и щелочной коррозии, стойкость к УФ-старению, подходит для длительной подземной среды.

2. Ограничения: хрупкий и легко ломается в условиях низких температур, следует избегать механического воздействия.

3. Сценарий применения: сельскохозяйственные водопроводные магистрали и ответвления с номинальным диаметром обычно ≤DN315.

(II) Полиэтиленовая труба (ПЭ)

Полиэтиленовая труба сочетает в себе две характеристики гибкости и устойчивости к низким температурам, как воин, который может сгибаться и растягиваться и не боится холода. В соответствии с фактическим сценарием использования ее можно разделить на два типа: жесткая труба и мягкая труба. Жесткая труба подходит для стационарных оросительных линий, обеспечивая надежную поддержку для долгосрочных и стабильных оросительных операций; мягкая труба очень полезна в мобильных оросительных сценах и районах со сложным и изменчивым рельефом. Ее гибкое тело может легко адаптироваться к различным рельефам, таким как извилистые горные тропы или волнистые холмистые местности. Методы соединения в основном представляют собой электросварное соединение и соединение горячим расплавом. Эти два метода подобны магии, которая заставляет молекулы на границе трубы сплавляться друг с другом, образуя высокопрочный уплотнительный эффект. По этой причине полиэтиленовые трубы широко используются в проектных зонах с большими перепадами рельефа, такими как холмы и горы, что обеспечивает больше возможностей для прокладки эффективных систем орошения.

ПЭ (полиэтилен)

Классификация

1. ПЭВП (полиэтилен высокой плотности): высокая жесткость и износостойкость, подходит для напорных труб (расчетное давление 0,6-1,6 МПа).

2. ПЭНП (полиэтилен низкой плотности): хорошая гибкость и устойчивость к растрескиванию при замерзании, в основном используется для капиллярных труб микроорошения и временных труб.

2. Преимущества: химическая коррозионная стойкость, высокая стойкость к геологической усадке, может быть термоплавким соединением для достижения герметичности.

3. Сценарии применения: водопроводы, системы капельного орошения и временные сооружения для борьбы с засухой в холмистых районах.

(III) Другие трубы

Стальные трубы, с их превосходной прочностью на сжатие, стали единственным выбором для систем орошения высокого давления и магистральных трубопроводов крупномасштабных проектов по охране водных ресурсов. В условиях высокого давления стальные трубы подобны прочным крепостям, которые могут выдерживать огромное давление и обеспечивать стабильный поток воды. Бетонные трубы играют незаменимую роль в проектах реконструкции оросительных каналов и проектах самотечного орошения. Они имеют низкую стоимость и подходят для крупномасштабной прокладки. В то же время они долговечны и выдерживают испытание временем и природной средой, закладывая основу для долгосрочной стабильной работы проектов по охране водных ресурсов.

Стальные трубы

1. Характеристики: высокая несущая способность давления (до 10 МПа и более), высокая механическая прочность, подходят для подачи воды под высоким давлением или преодоления препятствий.

2. Недостатки: легко ржавеют, требуют регулярной антикоррозионной обработки (например, внутреннего и внешнего пластикового покрытия).

3. Сценарии применения: магистральные трубы больших орошаемых территорий, водозаборные и водосбросные трубы насосных станций и кожухи, пересекающие реки/дороги.

Бетонная труба

Классификация

1. Предварительно напряженная бетонная цилиндрическая труба (PCCP): высокая герметичность и герметичность, подходит для подачи воды на большие расстояния.

2. Железобетонная труба: низкая стоимость, износостойкость, в основном используется для дренажа самотеком.

2. Ограничения: большой вес, сложная установка и необходимость в поддерживающем подъемном оборудовании.

Сценарии применения: трансформация облицовки канала, стационарный магистральный канал водоснабжения.

2. Основные моменты технологии монтажа поливинилхлоридных труб (НПВХ)

(I) Соединение труб и выбор фитингов труб

При строительстве системы орошения в зоне проекта процесс соединения резиновых колец UPVC стал ключевым звеном для обеспечения качества соединения труб. Для отводных труб ниже DN110 мм специальное клеевое соединение похоже на быстрый клей, который быстро реализует герметизацию труб малого диаметра и повышает эффективность строительства. С точки зрения соединения трубных фитингов гибкое соединение стало мощным помощником для последующего обслуживания и локальной регулировки благодаря своей уникальной регулируемости. При использовании соединения раструбом очень важно строго контролировать глубину вставки, которая напрямую связана с равномерностью силы резинового кольца. Если глубина вставки неправильная и возникает смещающее давление, уплотнительная способность резинового кольца значительно снижается, что с большой вероятностью может вызвать риск утечки и повлиять на нормальную работу всей системы орошения.

(II) Технические условия на рытье траншей и засыпку

Контроль размера траншеи

Трубы UPVC имеют небольшой вес, около одной пятой веса стальных труб, что делает возможной ручную погрузку, разгрузку и укладку, снижая зависимость строительства от крупногабаритного оборудования. Однако работы по рытью траншей должны строго соответствовать спецификациям. Если взять в качестве примера трубы DN200 мм, стандартная ширина траншеи должна быть больше или равна 0,6 м, а глубина должна определяться комплексными факторами, такими как толщина мерзлого грунта и дорожная нагрузка, как правило, не менее 1,2 м. Когда перекрестное строительство выполняется одновременно с дорожным строительством, метод сегментированной выемки становится эффективным средством для избежания слишком узких траншей. В реальном строительстве появились узкие траншеи шириной 0,4-0,5 м, что не только создает большие трудности для работ по уплотнению засыпки, затрудняя соблюдение стандарта уплотнения, но и может привести к тому, что трубопровод будет подвергаться чрезмерному усилию сдвига во время укладки дороги, что приведет к повреждению трубопровода, серьезно влияя на качество ирригационных систем и дорожного строительства.

Технология обработки фундамента

Если дно траншеи встречает слой скальной породы или гравийное основание, необходимо полностью удалить твердый поверхностный мусор. Это ключевой шаг для создания хорошего основания для прокладки трубопровода. Глубина выемки должна быть увеличена более чем на 200 мм, а затем должен быть засыпан слой подушки из средне-крупного песка толщиной 100 мм, чтобы сформировать гибкое опорное основание. Слой песчаной подушки подобен мягкому матрасу для трубопровода. Его необходимо уплотнять слой за слоем, а степень уплотнения должна достигать более 90%, чтобы обеспечить равномерное напряжение трубопровода во время эксплуатации, избежать растрескивания трубы из-за локальной концентрации напряжений и обеспечить надежную гарантию долгосрочной стабильной работы трубопровода.

(III) Детали установки и контроль качества

Маркировка портов и обработка канавок

Перед установкой яркой красной краской наносится верхняя линия отметки глубины на порте трубы. Эта небольшая линия отметки играет важную роль в строительстве. Особенно во время ночного строительства строители могут быстро определить линию отметки с помощью света фонарика и точно контролировать погрешность глубины вставки в пределах 5 мм. При резке труб специальный режущий станок является необходимым инструментом для обеспечения качества резки. Торцевая поверхность реза должна быть скошена под углом 45°, а ширина скоса должна быть 3-5 мм. Эта операция может показаться простой, но она имеет решающее значение для предотвращения смещения или переворачивания резинового кольца во время установки. Особенно в сложных узловых местах, таких как место пересечения трубы с траншеей, используется калибр для строгой проверки каждой трубы, чтобы гарантировать прямолинейность интерфейса и гарантировать высокое качество трубных соединений.

Требования к испытанию под давлением и засыпке

Испытание под давлением трубопровода представляет собой комплексную проверку качества установки и должно строго проводиться в соответствии с «Строительным кодексом для ирригационной и дренажной техники» (GB 50288-2022). Испытательное давление устанавливается в 1,5 раза больше проектного рабочего давления. Если взять этот проект в качестве примера, то проектное давление составляет 0,9 МПа, испытательное давление — 1,35 МПа, а время стабилизации давления увеличено до 1 часа. В течение этого периода падение давления не должно превышать 0,05 МПа. Электронный регистратор давления используется для мониторинга в режиме реального времени, что похоже на установку «электронного глаза» для контроля качества установки трубопровода. Основное внимание уделяется проверке наличия перелива пузырьков или просачивания воды на границе резинового кольца. После аттестации испытания под давлением работы по засыпке должны выполняться послойно, а толщина каждого слоя не должна превышать 300 мм. В пределах 500 мм от верха трубы запрещается механическое уплотнение, чтобы степень уплотнения достигала более 95%, обеспечивая стабильную окружающую опорную среду для трубопровода.

3. Основные моменты технологии монтажа полиэтиленовых труб (ПЭ)

(I) Свойства материала и процесс соединения

Труба из ПЭ обладает превосходной гибкостью и удлинением при разрыве, превышающим или равным 350%, что позволяет напрямую сгибать ее и укладывать на местности с уклоном менее или равным 15°, с минимальным радиусом изгиба 20D. Это уникальное преимущество производительности сокращает использование колен более чем на 30%, что не только снижает материальные затраты, но и упрощает процесс строительства. Метод соединения тщательно выбирается в зависимости от диаметра трубы: при DN≤110 мм электросварное соединение использует специальную электросварную машину для точного контроля времени нагрева и напряжения, точно так же, как нажатие кнопки «пуск» для молекулярной сварки на границе раздела, чтобы гарантировать полное сплавление поверхности сварного шва; при DN>110 мм термосварное соединение использует машину для стыковой сварки термосварным соединением для контроля температуры нагрева при 210±10℃, а время выдержки под давлением регулируется соответствующим образом в зависимости от толщины стенки трубы. После завершения сопряжения оба метода соединения должны подождать 4 часа, а затем провести проверку внешнего вида после остывания сопряжения. До полного остывания сопряжения категорически запрещено применять внешнюю силу для обеспечения качества сопряжения.

(II) Строительство канавки и защита трубопровода

Строительство гибкого фундамента

По сравнению с трубами UPVC, ширина выемки траншеи для труб PE может быть соответствующим образом сужена, как правило, диаметр трубы плюс 0,3 м, но требования к ровности дна траншеи чрезвычайно высоки, а разница высот должна контролироваться в пределах 20 мм. Если слой представляет собой слой гальки, укладка подушки из тонкого грунта толщиной 50 мм становится необходимой мерой для защиты стенки трубы, чтобы острые частицы не царапали стенку трубы. В процессе транспортировки труб категорически запрещено тащить трубы. Специальные нейлоновые стропы становятся «близким партнером» транспортировки труб. Расстояние между стропами не должно превышать 2 м, чтобы избежать чрезмерной овальности трубы из-за выдавливания внешней силы. Допустимое отклонение контролируется в пределах 5%, чтобы гарантировать, что трубы не будут повреждены во время транспортировки.

Обработка для адаптации к окружающей среде

Когда полиэтиленовые трубы хранятся на открытом воздухе, накрытие солнцезащитной тканью является важным средством предотвращения старения материала, а время воздействия ультрафиолета не должно превышать 7 дней. Во время зимнего строительства трубы должны быть размещены на строительной площадке за 24 часа, а температура окружающей среды на строительной площадке должна поддерживаться выше 5℃, чтобы избежать повышенной хрупкости материала из-за низкой температуры. Когда трубопровод должен пересекать дорогу, установка стального кожуха становится необходимой мерой для защиты трубопровода. Внутренний диаметр кожуха больше или равен диаметру трубы в 1,5 раза, а на обоих концах кожуха используются гибкие уплотнительные материалы для снижения прямой силы нагрузки транспортного средства на трубопровод и продления срока службы трубопровода.

(III) Испытание давления системы и ввод в эксплуатацию

Перед испытанием давления воздух в трубопроводе полностью выпускается выпускным клапаном по секциям. Это является важным условием для обеспечения точности результатов испытания давления. Испытательное давление устанавливается в 1,25 раза больше проектного давления и не должно быть менее 0,8 МПа. Время стабилизации давления составляет 60 минут. Из-за характеристик ползучести полиэтиленовых труб допускается падение давления в пределах 0,1 МПа, но необходимо продолжать внимательно следить за тем, нет ли медленной утечки на интерфейсе. После прохождения испытания давления проводится испытание водой. Путем регулировки напорного клапана проверяется давление каждого водовыпуска, чтобы убедиться, что оно сбалансировано. Отклонение давления должно контролироваться в пределах 10%, а продольное смещение трубопровода в заполненном водой состоянии подробно регистрируется. Нормальное смещение должно контролироваться в пределах 20 мм, чтобы обеспечить стабильную работу системы и надежную гарантию эффективного орошения.

4. Другие ключевые моменты для установки труб

(I) Установка стальных труб

При установке стальных труб в основном применяется сварка или фланцевое соединение. Перед сваркой интерфейс трубы скашивается и полируется под углом 60±5°. Эта операция подобна закладке фундамента для качества сварки. После сварки сварной шов необходимо проверить с помощью радиографической дефектоскопии. Результаты испытаний должны достигать уровня Ⅲ или выше, чтобы быть квалифицированными, чтобы гарантировать безупречное качество сварки. Что касается антикоррозионной обработки, используется эпоксидное каменноугольное покрытие «две ткани и три масла», а толщина покрытия больше или равна 0,6 мм, что создает прочную «антикоррозионную броню» для стальной трубы. Для заглубленных стальных труб устанавливаются устройства катодной защиты, чтобы еще больше продлить их срок службы и обеспечить им стабильную работу под землей в течение длительного времени.

(II) Установка бетонных труб

В бетонных трубах используется интерфейс раструбного типа. Во время установки резиновое уплотнительное кольцо должно быть точно вставлено в канавку, что является ключом к обеспечению герметичности интерфейса. Используйте цепной шкив, чтобы медленно вдавливать, чтобы зазор интерфейса не превышал 3 мм. Фундамент должен быть залит слоем бетонной подушки C15 толщиной 150 мм или более, чтобы обеспечить стабильную опору для трубопровода. При засыпке грунта с обеих сторон трубопровода симметричное уплотнение является важной мерой для предотвращения смещения интерфейса и обеспечения того, чтобы качество монтажа трубопровода соответствовало требованиям.

5. Контроль качества и меры безопасности

Приемка материалов на месте

Каждая партия труб должна предоставлять полный заводской сертификат и профессиональный отчет об испытаниях, который является «удостоверением личности» качества труб. В то же время, с частотой выборки не менее 5%, трубы испытываются на прочность на разрыв, температуру размягчения по Вика и другие испытания, точно так же, как «физический осмотр» качества труб, чтобы убедиться, что качество труб соответствует требованиям и обеспечивает надежные гарантии материалов для последующего строительства.

Система приемки процесса

Ключевые строительные процессы, такие как выкапывание траншеи, подключение трубопровода и засыпка под давлением, должны быть подписаны и подтверждены инженером по надзору, что является важным контрольным пунктом для обеспечения качества строительства. Кроме того, в процессе строительства должны быть сформированы подробный журнал строительства и полный архив данных изображений, точно так же, как и оставление «записи роста» для процесса строительства для последующего просмотра и отслеживания, чтобы гарантировать, что каждое звено строительства имеет прослеживаемый след.

Технические условия безопасности эксплуатации

Для оборудования горячего расплава устанавливается устройство защиты от перегрузки, так же как и «защитное ограждение» для эксплуатации оборудования, чтобы обеспечить безопасность оборудования. Сварщики должны носить изоляционные перчатки во время работы, принимать меры индивидуальной защиты и обеспечивать личную безопасность. Если глубина траншеи превышает 1,5 м, установите ограждения по краям и лестницы, чтобы обеспечить безопасность труда строительных рабочих и избежать несчастных случаев.

Проект установки трубопровода эффективной ирригационной системы имеет высокие технические требования и сильную систематизацию. Это как точное исполнение симфонии, которое требует тесного сотрудничества во всех звеньях. В соответствии с характеристиками различных труб разрабатывается целевой план строительства, чтобы соответствовать им. От первоначального выбора материала до строительства траншеи, реализации процесса соединения и окончательной приемки испытания под давлением каждое звено подобно важной ноте в симфонии и должно строго контролироваться. Только так мы можем гарантировать, что трубопроводная система имеет хорошую герметизацию, устойчивость к давлению и адаптивность к окружающей среде. Благодаря стандартизированным строительным операциям и усовершенствованным моделям управления можно существенно повысить эффективность работы высокоэффективных ирригационных систем, что обеспечит надежные гарантии для современных сельскохозяйственных водосберегающих проектов и строительства инфраструктуры водопользования, а также позволит сыграть прекрасную мелодию эффективного развития сельского хозяйства.