关于对xx市给水管道管材进行优化选择的建议.doc

关于对xx市给水管道管材进行优化选择的建议关于对xx市给水管道管材进行优化选择的建议1 概述城市供水是城市的重要基础设施之一，是城市赖以生存和发展的重要物质基础。城市管网的好坏直接影响到城市的安宁，好的管材可以防止爆管，防止漏损，节约水资源，是城市能安全稳定持续发展的重要设施。建设好城市供水管网的首要问题是选好管材。根据xx市给水工程规划(20102020)，20112020年，xx市需要新铺配水干管总长度为1073.7公里，需改造的管道总长度为430.143公里，同时未来需户改规模27万户也需要大量给水管道。因此如何对xx市给水工程的管道管材进行优化选择就显得尤为重要，将对xx市供水系统的稳定安全运行起着至关重要的作用。2 关于管道管材选择提出的问题根据xx市给水工程的范围，关于管道管材的优化选择，需要公司能尽快解决以下问题：l 市政配水管道（DN200）的管材选择问题；l 市政非开挖敷设管道（DN200）的管材选择问题；l 小区室外供水小口径管道（DN100200）的管材选择问题；l 小区室外小口径管道（DN1580）的管材选择问题；l 小区地下室管道（DN15200）的管材选择问题；l 小区室内立管（DN15100）的管材选择问题；l 小区分水器的管材选择问题；l 户表部分管道（DN1540）的管材选择问题。3 目前国内外及xx市供水管道管材应用情况3.1 国内供水管道管材应用情况19932003年间全国部分城市供水企业在管材品种及长度上使用情况变化及19881990年30个城市使用管材发生事故情况见下表。表1国内供水管道管材应用情况表大项分项管材各类灰铁管镀锌管预应力管钢管塑料管球墨铸铁管石棉水泥管玻璃钢管19932003年国内部分城市管材统计1993使用长度(km)22054832125877753181639802003使用长度(km)37493101946181660452944595279810年增长倍数1.70 1.23 2.39 8.52 16.65 28.19 2.85 /19881990年30个城市使用管材发生事故情况统计总长度22054 /2587 775 319 163 99 /统计发生事故12209 /1394 457 1494 24 28 /平均事故率(次/km)0.55/0.540.594.680.141.72/注：资料来源于城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标。由上表可知：球墨铸铁管和塑料管在2000年以来在国内增长速度最快，其中，球墨铸铁管的平均事故率最低，塑料管最高。3.2 国外供水管道管材应用情况根据城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标了解到：l 美国每年铺设23万km供水管道，球墨铸铁管占47.7%，硬聚氯乙烯管占38.7%，PCCP管、水泥管占12.5%，即小口径以塑料管为主，大中口径以球墨铸铁管为主，特大口径以PCCP管和水泥管为主；l 日本东京市城市供水管网中，球墨铸铁管约占90%；l 在整个欧洲国家已不采用PP-R塑料管，进户管全部使用PE塑料管；2000年欧洲的饮水管中，使用PE管已占全部塑料管的87%；l 近些年来，由于环保（塑料管裂解、回用较困难，内流水有噪声）、卫生的要求，地震的威胁，国外城市供水管网对塑料管的需求有所降低。3.3 xx市供水管道管材应用情况xx市目前市政管道上使用的管材主要有球墨铸铁管、灰铸铁管、钢筋混凝土管、钢管、UPVC管和PE管等；新设计管道主要采用球墨铸铁管，非开挖敷设使用PE管或钢管；xx市小区庭院管网使用的管材主要有球墨铸铁管、PE管、UPVC管、钢塑复合管、PPR管等；新设计管道主要采用球墨铸铁管和钢塑复合管。4 常用给水管材的分类及优缺点常用给水管材可分为金属管、塑料管、复合管及其它管材。4.1 金属管材4.1.1 灰铸铁管灰铸铁管在我国使用已有百年以上的历史，xx市内仍有大量的灰铸铁管正在使用。由于连续铸造的灰铸铁管存在着强度低、脆性大和易爆管等质量问题，已被建设部列为被淘汰的供水管材。4.1.2 镀锌钢管镀锌钢管在建筑物内供水管道上已应用了近百年，在使用中易产生腐蚀生锈、结垢、泄漏及堵塞等弊病，对水质造成严重的二次污染。已被建设部列为被淘汰的供水管材。4.1.3 离心球墨铸铁管(简称球铁管)球铁管自20世纪40年代发明至今已有近60年历史。从20世纪80年代在我国开始采用后，现已得到广泛使用。与其他管材相比，它具有以下优点：l 力学性能好，其抗拉强度及耐压性能与钢管相当，可承受内水压力起过2.0MPa；l 节省金属，其壁厚为灰铸铁管的1/22/3，比普通灰铸铁管平均重量轻40%；l 施工简便、综合工程造价经济；l 具有很好的抗震性；l 耐腐蚀性能好，使用寿命长，其使用寿命是钢管的23倍，在具有热喷锌和涂沥青的外防腐条件下，使用寿命可达70100年。球铁管在xx市范围内已使用多年，现在已成为市政配水管的主要管材，设计、施工、维修经验丰富，反映良好，可做为进一步新建及改造市政配水管的力推管材。4.1.4 钢管钢管在成品上分无缝钢管和有缝钢管（焊接钢管）两种，在给水管道上使用的多是焊接钢管里的直缝焊接钢管。钢管能耐高压，韧性好，管壁薄，重量轻，运输方便，管身长，接口少，抗震性优及漏水情况少等优点，被广泛应用于供水业中。但钢管耐腐蚀性能差，使用前必须作内外防腐处理，又必须彻底除锈，这项费用较高，且难以在施工过程中得到完全保证。钢管防腐问题仍处于不断改进的过程中，新的技术主要有钢管的工厂化防腐处理及引进国际先进的FBE/3PE防腐技术。4.1.5 铜管铜管具有优良的性能、安装时适配性强、经久耐用和安全卫生等优点。铜管的直径一般在6mm159mm之间，主要用于水、气体的输送和卫生设施。铜管性能优越，价格高是阻碍其普及使用的最大问题。4.1.6 不锈钢管国际上已有许多国家使用于供水管道，我国也有部分城市在住宅建筑中试用。xx市部分高档小区及商业行政大楼也有使用。不锈钢管性能优越，但价格较其他管材贵。目前在我国各类高档小区建筑中逐步推广应用的有一种薄壁不锈钢管，具有美观大方、经久耐用、强度高、使用寿命长等优点。薄壁不锈钢管适合于直饮水系统及高档小区、高档商业行政办公大楼等室内建筑给水使用。4.2 塑料管材塑料管自20世纪60年代问世以来，在国内得到迅速发展。现在xx市内使用的给水塑料管主要有UPVC管、PE（有HDPE和LDPE）管、PP（有PP-R和PP-S）管。塑料管道属于新型化学建材，其优点是质轻、耐腐蚀和管的长度长。塑料管的缺点是刚性、硬度、抗高压等相对较差，而高、低温能力也有待加强。尽管可以添加各种性能的改善剂，但塑料管的力学性能、抗老化性能、稳定和防变形能力，与钢铁材质相比仍有很大的差距。另外，塑料管的老化和再生回用问题，以及在室内安装时管内介质流动产生的噪声和室内防火安全问题，也需要注意。所有塑料管接口中大都是熔接或焊接，在外面工地施工很不方便，难于保证质量。目前在供水管道中常用的塑料管材有：4.2.1 聚氯乙烯管道（PVC）PVC管道作为重要的塑料管道品种，在国内推广使用最早，在xx市内尚有部分正在使用的UPVC管。由于长期以来在加工PVC管材时使用了对人身体有害的铅稳定剂，以及在制备PVC的单体氯乙烯可能会有对人身体有害问题，xx市范围内已不再使用PVC管道。4.2.2 聚乙烯管道（PE）PE管是近几年来发展比较快的管道。其具有如下的优良特性：与金属管及混凝土管比较，它具有可弯曲，小口径可盘卷供货，减少连接工作量；不腐蚀，无水质二次污染；连接方便；摩擦系数低，增加流量，降低能耗；安装管道系统成本低和维护使用成本低等优点；与其它塑料管比较，它具有独特的热熔连接，接着可靠；韧性和延伸性好，适应管基变化，防地震；低温性能好；耐弯曲和寿命长等优点。柔韧又可熔接的聚烯烃管道（PE和PP管道）比较合适应用于非开挖铺设。为适应非开挖铺设，国际上不断在开发多种新型塑料管道，部分在我国也已经起步，如较柔韧适合进行缩径和曲折的HDPE管材和有保护面层的HDPE管材（即外面复合一层抗擦划损伤的材料）。4.2.3 聚丙烯管道（PP）聚丙烯各类包括聚聚丙烯（PP-H）、嵌段共聚聚丙烯（PP-B）和无规共聚聚丙烯（PP-R）三种。市场上用于压力管道的主要是PP-R。PP-R管的应用口径较小。在近年来，xx市对PP-R管的使用情况来看，主要存在以下问题：l 低温条件下，冷脆性高，冬季施工时管子可能发生断裂；l 线性变形系数大，不适宜做为室内给水立管；l 阻燃性性差，对室内防火安全有一定影响；l 存在透光渗氧，易滋生微生物的隐患；l 刚性差、强度差、抗冲击力差；l 施工熔接要求高，易造成热熔缩径，根据户表工程管理部的检测统计的29687户，初检缩径5368户，缩径率高达18%。4.2.4 其它塑料管材其它塑料管材还有交联聚乙烯管道（PEX）、孔网钢带塑料复合管（PSSCP）、工程塑料管（PA、ABS等）、玻璃纤维增强树脂塑料管（GRP）等，因各种原因，在给水方面应用较少。4.3 复合管材近年来，在塑料管发展的基础上，研制开发了各种塑料与金属复合管材，如钢塑复合、铝塑复合、铜塑复合等。塑料与金属复合管材结合了金属管材和非金属管材的优点：既具有金属管材强度韧性高、耐压、抗冲击等特点，又具有非金属管材内壁光滑、耐磨、防腐能力强、水流阻力小等特点。4.3.1 铝塑复合管（PAP）铝塑复合管由中间铝管、内外层PE以及铝管与PE之间的热熔胶共挤复合而成。常用口径为DN12DN75，耐压1.0MPa，具有良好的弯曲性能，施工方便、美观，主要用于室内管道。1998年前后铝塑复合管在我国曾经风行一时，各地盲目投资，生产了大量质量低劣的产品，后来迅速衰退。目前在国内应用量不大，这与国际上铝塑复合管稳定持续增长，在建筑内给水管领域中占的比例逐步增加的态势有明显差别。4.3.2 钢塑复合管钢塑复合管是近几年来发展起来的一种新型复合承压管道，按生产工艺和选用材料的不同分为两类：一类是以镀锌钢管为基础，在其内壁涂塑或衬塑一层聚乙烯或环氯树脂，称为钢塑管；一类是采用镀锌钢带和聚乙烯通过复合胶联成型的产品，称为钢塑复合压力管。钢塑复合管常用口径为DN15200，耐压1.6MPa。钢塑管与钢塑复合压力管在户外工地施工比塑料管有较大的优越性，它既有钢管的强度，在水质、水力条件上又具有塑料管的优点，连接上又可以采用球墨铸铁管的连接方式，并可用电波探测器寻管。钢塑复合管最大的问题是塑料与金属的结合力问题，因为所有厂家实验室做的都是单个管实验，而钢塑复合管出现问题都在接管以后，因此需对钢塑复合管的接口连接进行一系列试验，以考核其钢管与塑料的结合力。4.4 其它管材4.4.1 普通预应力钢筋混凝土管普通预应力钢筋混凝土管在我国使用已有70余年的历史，具有耐腐蚀、不结垢、不污染水质、全部承插胶圈柔口连接、密封性能良好的特点。其具有很好的抗震性能，只是重量大，运输、安装、就位不方便。4.4.2 预应力钢筒混凝土管(PCCP)PCCP管是目前世界上使用非常广泛的一种非金属管材，由钢板、预应力钢丝和混凝土构成的复合管材，综合地发挥了钢材的抗拉、易密封性及混凝土的抗压和耐腐蚀性，并兼有水泥管和钢管的优点。该种管材的综合造价与球铁管较近，故用于球铁管直径达不到的大管径输水线上。其主要优点如下：管体具有较高的强度和刚度；接口密封性好；抗震能力强；具有较高的抗渗性；施工、维护方便；防腐性能好，使用寿命长。4.4.3 玻璃钢管(RPM)玻璃钢管是近几年发展起来的新管材，口径大，重量轻，耐压为1.02.0MPa。原材料为树脂，玻璃纤维（玻璃布）及石英砂。工艺上分为离心法和缠绕法两种。其主要优点有：轻质高强，运输安装方便；摩擦阻力小，输送能力高；耐腐蚀性好。但玻璃钢管也有其弱点：若要增加输送压力，就要增加壁厚，增加成本；它要求敷设有高的管道基础，以防止浮管及不均匀沉降引起的漏水；它的刚度差、承受冲击能力差，不能随较强的剪力和弯扭力，故在穿越道路、桥梁、倒虹管处和在弯头配件处仍需使用金属制品。老化是另一个必须考虑的问题，世界上玻璃纤维生产先导者荷兰Ameron公司，仅建议30年寿命。4.5 几种主要管材的综合分析根据上述对管材性能的分析，综合如下表：表2管材综合分析对比表对比项目金属管塑料管复合管其它管材离心球墨铸铁管钢管薄壁不锈钢管聚乙烯管(PE)聚丙烯管(PP)钢塑复合管普通预应力钢筋混凝土管预应力钢筒混凝土管(PCCP)玻璃钢管标准代号ISO 2531:1998(E)GB/T 13295-2003材质选用 Q235BGB/T 12771-2008GB/T 13663-2000CJJ 101-2004GB/T 18742-2002CJ/ 120-2000CJ/ 136-2001GB/T 4084-1999AWWA C301GB/T 5695-1994GB/T 5696-1994GB/T 5845-1994JC/T 838-1998强度高高高低低高较低较高高重 量较重较轻轻轻轻较重重较重较重市场供应外地采购本地生产外地采购本地、外地外地采购外地采购附近可生产外地采购外地采购防腐成品不需防腐内外壁均需防腐不需防腐不需防腐不需防腐需做防腐修补成品不需防腐成品不需防腐接口处防腐成品不需防腐施工条件安装、运输较方便安装需做防腐；运输较方便安装、运输较方便安装、起吊运输方便安装、运输较方便安装、运输较方便安装、起吊、运输麻烦安装、起吊、运输麻烦安装、运输方便接口形式柔性焊接(刚性)柔性柔性柔性柔性柔性柔性柔性使用经验较丰富丰富尝试阶段较丰富较丰富尝试阶段丰富较丰富尝试阶段使用主要问题难以应用于非开挖敷设内外防腐处理难造价太高老化、噪声、室内防火、变形连接缩径、老化、噪声、室内防火、变形塑料与金属裂开问题重量太重自重较大基础要求高、刚度差及老化问题综合费用较低高很高较低较低高低较低高建议管径使用范围DN1001200DN600DN1540DN300DN160DN1580不建议使用DN1400DN60022005 供水管道选材的建议不同的管材，有不同的特点，从而也有它自己特定的应用场合，用户应根据实际使用要求在市场上选用质优价廉的管材。根据对近几年各种管材的材质特点、价格分析和使用情况，提出不同使用场合、不同管径的供水管道选材的原则和建议性意见。5.1 供水管道选材原则l 管道必须安全、可靠，爆管可能性低；l 管材不会对输送的水质产生污染或某种影响；l 整条管道应具有良好的抗震能力和采取了防范地震的措施；l 整条管道应具有较长使用寿命（50100年），且各部件使用寿命应基本一致；l 管道应安装容易，维修方便；l 通水性能好；l 综合造价相对低。 5.2 市政配水管管材选择市政配水管的管道口径一般在DN2001600之间，可供选择的主要管材有球铁管、钢套筒混凝土管（PCCP）、玻璃钢管。xx市现状新铺市政配水管以球铁管为主，使用情况良好。球铁管平均事故率最低，且在xx市近些年使用的情况反映良好，建议做为DN2001200的首选管材；钢套筒混凝土管（PCCP）做为城市供水行业2010年技术进步发展规划及2020年远景目标的建议大口径管材，可以用于球铁管直径达不到的大管径输水线和配水管上，建议做为管道口径DN1400时的首选管材；玻璃钢管质轻耐腐蚀，但管道基础要求高、刚度差、使用经验不足以及玻璃纤维的老化问题，仅建议做为实验性使用管材。5.3 市政非开挖敷设管道管材选择市政非开挖敷设给水管道在不具备开挖施工条件的情况下使用普遍，其主要的施工工艺有导向钻进铺管技术、气动矛铺管技术、机械顶管技术。非开挖敷设管道工艺相关技术指标对比详见下表：表3非开挖敷设管道工艺技术指标对比表比较项目气动矛导向钻井机械顶管常用管材钢管钢管、PE管、PVC管钢管、钢筋混凝土管、复合管、PE管、陶管管径DN50300DN501000DN2003000一次施工距离2040m一般100m左右，特大型1km左右管径800mm，130m左右；管径800mm，1km以上适用土质软土，在混合层中困难一般土，在砂砾，岩层中困难粘土，砂砾至岩层全土质均可能（且不用井点降水）机械原理采用压缩空气、冲击型先钻进，后扩孔回拖前面刀盘切削土体，后方顶进施工速度0.52m/min25m/min0.070.2m/min施工精度施工中无诱导地面方向有诱导激光定位，机头纠偏曲线施工不能用钻管前方导向板任意曲线，曲率半径可小于50m占地面积小较小较小穿越对象穿一般道路穿路、过河（须设置管内导向）穿路、过河、市区房下顶管非开挖敷设管道管材应根据现场土质条件、地下水位、施工距离等多方面因素确定设施工艺。xx市现状市政非开挖敷设管道管材使用的有钢管、PE管。考虑钢管的现场防腐处理困难，建议非开挖敷设管道管材优先选用PE管，特殊条件下在保证防腐处理时可选用钢管。5.4 庭院管网管材选择本项目庭院管网系指从市政引入管至住宅楼前表井之间的给水系统。庭院管网内的管道口径一般在DN200以下，适合的管材主要有球铁管、PE管、PP-R管、钢塑复合管等。xx市现状庭院管网新铺管道管材口径100mm时以球铁管为主；小于100mm时以内涂外镀锌钢塑复合管（2010年用户报装工程第三次协调会纪要确定）为主。根据xx市近10年的改造经验以及参考外地水司“一户一表”改造情况，建议管材选择如下：当管道口径大于等于100mm时采用球铁管作为建议管材，水泥砂浆内衬，柔性橡胶圈接口，承插连接；当管道口径小于100mm时建议采用钢塑复合管，其它可选择的管材为聚乙管(PE)（建议对小口径PE管进行成品应用试验）、PP-R管。5.5 室内立管及分水器管材选择室内给水立管管道口径一般为DN15100，适合该部分的管材主要有PP-R管、钢塑复合管。现状新设计施工的庭院室内立管管道管材有钢塑复合管、PP-R管。因为塑料管的线性变形系数大，不适宜做为室内给水立管，建议室内给水立管采用钢塑复合管。分水器的管道口径一般为DN50，分支管从38支不等，现状新装分水器主要使用的管材有PP-R管、钢塑复合管。因为钢塑复合管尚无一体成形的分水器，多为数十个管件拼接而成；而PP-R分水器为厂家生产的一体成形的产品，应用时间较长，接口数量少，漏水概率低，无缩径问题，故建议分水器管材选用PP-R管（但如分水器与室内给水立管一体非三通式安装时，分水器管材宜与给水立管一致，选用钢塑复合管）。5.6 户表部分管材选择本项目所说庭院管网系指从住宅楼前集中表井至用户室内部分给水系统，该部分给水管管径以DN20(或De25)为主，适合该部分的管材主要有PP-R管、PE管、钢塑管、薄壁不锈钢管、铝塑管。从xx市的户表改造实际来看，PP-R管在改造前期使用量较大，几乎占到100%，但是经过几年的使用摸索，发现了诸多问题，比如PP-R管缩颈问题、低温冷脆问题等等。从2007年xx市水司开始试用钢塑复合管作为户表改造的管材，试用效果良好。经综合考虑，并结合xx市实际，确定户表部分管材选用如下：户表部分管材选用钢塑管（压力标准为1.25MPa）、PP-R管（压力标准为1.6MPa）作为户表改造用的主要管材，依据所要改造的住宅类型，选择适用的管材，但在钢塑管具备改造施工条件的场合应优先采用钢塑管。6