引水管道工程的管材选择

[摘 要 ]在引水工程中,管道工程投资在工程总投资中占很大的比例,而管道工程总投资中管材费用约占50%以上.输水管道属于地下永久性隐蔽工程设施,要求具有很高的安全可靠性.因此,合理选择管材至关重要.本文从管道的管材种类及管材比较等方面进行论述,并且以工程案例来进行分析对比,合理选择管材.

[关 键 词 ]引水管道 管材 选择

[中图分类号]P756.2 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158（2013）06-0310-01

随着经济的发展,邯郸市城镇用水量在逐年增加,供用水矛盾日益突出,近年来为解决城市缺水问题,兴建了邯郸市岳城水库引水工程、邯峰电厂引水工程,南水北调中线配套工程也正在进行,为了避免水体再次污染、减少输水线路损耗,引水工程都采用了管道输水,从这几项工程的投资分析中可知,管道引水工程中管材费用占总投资的比例最大,约为50%-70%,管材的选择是整个工程投资控制的关键.

一、常用管材介绍

目前我国生产使用的长距离输水管材主要有钢管（SP）、预应力砼管（PCP）、预应力钢筒砼管（PCCP）、球墨铸铁管（DIP）、玻璃钢管（GRP）.

1.钢管（SP）

钢管应用历史较长,范围较广,是一种传统的输水管材,钢管一般选用螺旋焊接与直缝焊接管,具有强度高、承受内外荷载能力强,刚度小、易变形、耐腐蚀性差,抗震性强、需现场焊接、质量检验程序多且复杂,钢管输水最重要的是防腐,使用寿命取决于内外防腐材料和施工质量.

2.预应力砼管（PCP）

预应力混凝土管按其生产工艺分两种,一种是一阶段管即振动挤压预应力混凝土管；一种是三阶段管即管芯缠丝预应力混凝土管.预应力混凝土管因加工工艺简单,造价最低,但管材生产过程中存在弊病,如三阶段喷浆质量不稳定,易脱落和起鼓；一阶段管在施加予应力时不易控制,造成质量不稳定、不均一,维修工作量大,多地有爆管现象,且因重量大造成运输安装不方便,使其应用受到了限制,该管道承受内外荷载能力强、刚度大、抗腐蚀性较强、抗震性较强.

3.预应力钢筒砼管（PCCP）

预应力钢筒混凝土管是一种钢筒与混凝土制作的复合管.管芯为混凝土,在其外壁或中部埋入厚1.5mm钢筒,在管芯上缠绕环向预应力高强钢丝,并在其外部喷水泥砂浆保护层.该管的特点是由于钢套筒的作用,抗渗性能较好,接口采用钢制承插口,尺寸较准确,设橡胶止水圈,止水效果较好、安装方便,该管道承受内外荷载能力强、刚度大、抗腐蚀性较强、抗震性强.

4.球墨铸铁管（DIP）

球墨铸铁管是由经过球化处理的优质铁水用离心铸造工艺生产的,是目前广泛应用的输水管材,具有强度高、承受内外荷载能力强、刚度大、韧性好、延伸率大、耐腐蚀、抗震性强等特点,内壁衬水泥磨光防腐,外壁采用喷锌后涂沥青防腐,采用柔性T型接口,适应变形能力强,止水效果好,是一种较理想的输水管材.

5.玻璃钢管（GRP）

玻璃钢管全称缠绕玻璃纤维增强热固树脂加砂管,该工艺是以树脂为基本材料,玻璃纤维及其制品为增强材料,以石英砂为填充材料而制成的新型复合管材.具有质量轻、强度高、耐腐蚀、不结垢、承受内外荷载能力强、刚度小、易变形、输水能力大,内壁光滑阻力小,在相同管径、相同流量条件下比其他材质管道水头损失小、节省能耗.玻璃钢管的连接采用承插式,并设置胶圈,安装很方便.玻璃钢管相对而言壁薄,为柔性管道,对基础与回填要求较高.

二、管材比较

从安全方面,钢管、球墨铸铁管,预应力钢筒混凝土管比较安全,钢管适用于各种岩土地基,尤其穿越河流、公路、铁路及地形复杂的地段,管线起伏较多的工程中,其实用性强.其他管道适用于一般岩土地基；玻璃钢管特别注意出厂管材的质量检查,选用合适的刚度.

从管材方面,同管径中从高到低排列为钢管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、玻璃钢管、预应力混凝土管.

从使用年限及维修方面,钢管为25～50年,预应力钢筒混凝土管、玻璃钢管和球墨铸铁管为50年,预应力混凝土管为30～40年,钢管和预应力混凝土管维修工作量大,而预应力混凝土管和玻璃钢管常有爆管现象发生.

从抗腐蚀性及抗震性方面,钢管抗腐蚀性弱、玻璃钢管抗腐蚀性最强,钢管、预应力钢简混凝土管和球墨铸铁管抗震性比预应力混凝土管和玻璃钢管强.

从施工安装方面,钢管在施工现场进行焊接安装,施工工作量大,质量检验程序多且复杂,其他管材施工安装比较方便.

从管材来源与管件配套方面,钢管和玻璃钢管的管材及管件易加工、管件配套方便,预应力混凝土管主材来源广泛、建厂费用低,但管件需采用钢制管件,球墨铸铁管本地区生产能力大、管材与管件配套最为齐全.

三、管材选择

选择管材应从工程的规模、供水目标的重要性角度,结合当地经济发展水平考虑管材性能、敷设根数、管径、工作压力、地形地质、施工维修等方面,兼顾市场供应、建设工期、运输距离等因素综合确定.

预应力混凝土管是比较经济的管材,但输水保证率要求高、供水对象重要、工作压力较高,采用单管输水的工程常采用安全性高的球墨铸铁管、钢管、预应力钢筒砼管,近来玻璃钢管的应用也逐渐广泛,但应用中应特别注意出厂管材的质量检验,注意选择合适的刚度.

邯郸市南水北调配套工程水厂以上输水管道工程承担着向邯郸市24个供水目标输送长江水的任务.供水区控制总面积7384 km,多年平均分水量为35202万m.该工程引水线路,总长299.749km,大部分管线采用单排管供水方案,综合以上分析比较管材选择结论为：管径≥1400mm,采用预应力钢筒混凝土管（PCCP）,管径≤1200mm,采用内衬水泥砂浆球墨铸铁管（DIP）.