输水管材选用

1、1可选管材的种类1.1钢管钢管应用历史较长，范围较广，输水工程一般选用螺旋焊缝与百 缝焊接钢管。螺旋焊接钢管采用卷板，利用螺旋管焊接生产线一次成 型。国内已可生产DN2540mm螺旋焊接钢管。螺旋焊管受加工工艺影 响，管材存在较大残余应力，这部分残余应力与管道运行期间工作应 力组合后，降低了管道承受内压的能力。另外，螺旋焊接管的焊缝较 直缝焊管的焊缝长，这就意味着薄弱环节多，可靠性差。但由于输水 工程管道内压一般不算太高，即使螺旋焊接管存在上述问题也不影响 其应用。1.2铸铁管按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管，由于灰口铸铁管口径不 大、材质不稳定，因此事故较多，在输水工程中基本不采用。延性铸

2、 铁管也称为球墨铸铁管，其强度比钢管大，延伸率也高出10%。另外， 现有些厂家生产的球墨铸铁管没进行退火处理，称为铸态球墨铸铁 管，其材质的性能除延伸率低于球墨铸铁管外，其余性能指标均与球 墨铸铁管相似，价格也低，应用也较多。1.3预应力混凝土管按生产工艺分成两种，一种因加工工艺分为三步，通常称为三阶 段预应力混凝土管；另一种方法是一次成型，通常称为一阶段管。预 应力混凝土管因加工工艺简单、造价低、较适合我国的经济状况而应 用普遍。但管材制作过程中存在弊病，如三阶段管喷浆质量不稳定， 易脱落和起鼓；一阶段管在施加预应力时不易控制（特别在插口端 部），且因体积重量大造成运输安装都不方便，使其应用

3、受到了限制。预应力混凝土管口径一般在2000mm以下，工压在0.40.8MPa。 口径大、工压高的工程应用时要慎重。1.4预应力钢筒混凝土管PCCP这是一种钢筒与混凝土制作的复合管，管心为混凝土，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，采用机械张拉 缠绕高强钢丝，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，抗渗能力非常好。管子的接口采用钢制承插口，尺寸较 准确，并设橡胶止水圈（单胶圈或双胶圈），因而止水效果好，安装方 便。预应力钢筒混凝土管的管径一般为DN6003600 mm，工作压力 为0.42.0MPa，其中DN1200mm以下一般为内衬式，DN140

4、0mm以上 通常为埋置式。PCCP管材的行业标准已颁发，设计规范与工程建设 标准已在编制，其应用前景广阔。1.5玻璃纤维增强热固树脂夹砂管（玻璃钢管）玻璃钢管的特点是强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，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。玻璃钢管的连接也采用承插式，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。玻璃钢管行业生产标准已颁发，施工验收标准和设计规范在编制中。玻璃钢管水头计算的内壁粗糙系数设计时现一般取n =0.009, 寿命一般为50年。2管材的选用条件输水工程中，管材的选择根据工程的具体情况，要做技术

5、、经济、 安全、工期等方面分析比较，综合平衡后确定。现依据已实施的大型 输水工程实例介绍管材的选用情况。2.1引滦入津工程因输水距离长(234 km)、输水规模大(下段规模为50 ma/s)，经 方案比较后确定在市内段选用两种大口径钢管：输水规模 110X104ma/d(12.73 ma/s), DN2500mm, 6 =20 mm, L=10.67 km,工压 0.5 MPa。输水规模 55X 104ma/d (6.37 ma/s), DN1800mm, 6 =16mm,L=3.67 km,工 压=0.3MPa。引滦入津工程至今运行16年，效果较好。2.2引碧入连三期工程引碧入连三期工程输水

6、规模定为67X 104m3/d,工作压力为1MPa。管材方案比较时，主要考虑工压较高，管径较大，丘陵地区地形起伏 较大，选用承插口预应力混凝土管不安全，而当时国内只能生产 DN1000mm以下的球墨铸铁管，不能满足引碧工程的要求，因此就限 于对钢管与PCCP管进行调研、分析、比较。当时主要因大口径PCCP 管在国内长距离输水工程方面缺少应用实例，对输水安全性不放心， 最后确定选用钢管。选用情况为：洼子店至三道沟水厂，输水管总长68.336km，规模为27X104m3/d。采用钢管 DN1820mm, 6 =16mm,长 46.924km,工压 1.0 MPa； 钢管 DN1620mm, 6 =

7、14mm,长 21.42km。洼子店至长沙沟水厂，输水管总长60.54km,规模40X 104m3/d, 工压 1.0MPa。采用钢管 DN2054mm, 6 =18mm，长 43.678km；钢管 DN1820mm, 6 =16mm,长 16.862km。2.3河北省长距离输水工程河北省邯郸羊角输水工程、“引岳济邯”工程、石家庄黄壁水库 供水工程、保定西大洋水库供水等大型输水工程都采用预应力混凝土 管。这主要因为河北省地形平缓，输水工程工压不高，规模适中，经 经济技术比较，预应力混凝土管占优势，既节省投资又可保证输水安 全，通水后运行良好。2.4温州市曹平至永强输水工程工程特点是输水线路长，

8、计26.84km，沿管线的地质差。据地勘 报告，管道大部分都将埋在淤泥土层中，淤泥厚9.730m,淤泥土 呈饱和、流塑、高压缩性、高灵敏度、承载力低。地下水位较高，一 般在地表下0.51.3m左右。经过比较，认为玻璃钢管重量轻、耐腐 蚀、内壁光滑水头损失小、不易淤积和结垢，且FWC接头安装很方便， 与钢管相比造价又低。此工程选管情况如下：输水管长26.84km，输 水规模20X 104m3/d,工压0.5MPa,采用DN1200玻璃钢管10.272 km, 刚度 10000N/m2； DN1400mm 玻璃钢管 16.568km,刚度 10000N/m2。1998 年竣工后运行良好。3各种管材

9、的应用前景在给水工程中，管道占投资的比重很大，且因管材选用不当造成 事故或增加不必要资金的实例也较多，因此开展输水工程管材的研究 对节省投资、方便施工、安全运行意义很大，已引起各有关方面的重 视。我国地域广阔，各地区的地质、地形、自然状况、经济形势和应 用管材的习惯等都不一样，这就形成了输水工程管材应用上的多样 性。某一种管材在某个工程被选用，其经济、技术的合理性并不等于 在另一地方也一样，这就形成在市场经济的今天各种管材的竞争场 面。根据笔者20余年来参加设计多项长距离输水工程的经验，选管 应从工程的规模、重要性、对管口径及工压的要求、工程地质、地形、 外荷载状况、工程的工期要求、资金的控制等方面进行综合分析比较 后确定。预应力混凝土管、PCCP管、钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管 都是普遍采用的管材，但一般而言，球墨铸铁管、钢管、PCCP管比 较安全，特别在工压高、管道口径大的情况下。目前国内大口径 (DN1000mm)球墨铸铁管生产厂家不多，价格较高；钢管要特别注意 防腐，因为这直接关系着输水工程的寿命；玻璃钢管应用也在扩大， 但特别注意出厂管材的质量检验，注意选择合适的刚度(一般输水工 程埋地管道刚度不应5000N/m2)。预应力混凝土管是最经济的管材， 我国应用