长距离输水工程的管材选用

长距离输水工程的管材选用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直缝焊 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0.4 2.0MPa,其中DN1200mm以下一般为内衬式，DN1400mm以上通常为 埋置式。PCCPt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、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 m3/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 110 x 104m3/d12.73 m3/s）, DN2500mm, S =20 mrpL=10.67 km,工压 0.5 MPa. 输水规模 55x104m3/（d 6.37 m3/s）， DN1800mm，S =16mm， L=3.67km, 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27 x 104m3/d.采用钢管 DN1820mm, 8 =16mm 长 46.924km,工压 1.0 MPa;钢管DN1620mm, 8 =14mm 长 21.42km. 洼子店至长沙沟水厂，输水管总长 60.54km,规模40 x 104m3/d工压 1.0MPa.采用钢管 DN2054mm,8 =18mm,长 43.678km;钢管DN1820mm, 8 =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，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 10.272km,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、PCCPt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(DN>1000mm) 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&t;5000N/m2 )。预应力混凝土管是最经济的管材，我国应用较 广，但为保证安全输水，一般口径不应超过DN2000mm,工作压力一 般选用0.40.8MPa.对口径较大、工压高、管线折点较大的工程应注意安全性。 目前我国在输水工程管材的生产与应用， 管材的行业标准、 验收标准、 设计规范的制订以及引进开发生产新型管材等方面都有很大的进步， 形势是很喜人的，前景是很乐观的。