魏 霆

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

辛安泉供水改擴(kuò)建工程地處山西省長(zhǎng)治市，主要為黎城縣、平順縣、潞城市、屯留縣、長(zhǎng)治市城區(qū)、長(zhǎng)治市郊區(qū)、長(zhǎng)治縣和壺關(guān)縣8個(gè)縣（市、區(qū)）提供農(nóng)業(yè)灌溉、農(nóng)村人畜飲水、城市生活和工業(yè)用水。工程包括取水工程和供水工程，供水工程由總干線、黎城支線、平順支線、屯留支線和長(zhǎng)治支線組成，線路長(zhǎng)157.4 km，其中輸水管道長(zhǎng)141 km。

1 管材選取原則

本工程輸水距離長(zhǎng)且供水保證率要求高，在管材選取時(shí)應(yīng)綜合考慮輸水管道可靠性能、抗外界不利因素性能、耐久性能等方面因素。從工程安全性和經(jīng)濟(jì)性出發(fā)，管材選擇應(yīng)遵循以下原則：一是綜合分析工程的規(guī)模、輸水距離、管道規(guī)格、外部荷載、地質(zhì)地形、地震烈度、管材性能等因素。二是在滿足安全耐久、接口可靠、施工方便、維護(hù)容易、環(huán)保衛(wèi)生的前提下,優(yōu)先選用造價(jià)相對(duì)低的管材。

2 管材性能比較

本工程輸水管道管徑范圍450～2 000 mm，工壓范圍0.6～2.5 MPa，頂管覆土1.5～8 m，管道規(guī)格多樣。結(jié)合國(guó)內(nèi)管材生產(chǎn)和類似工程的使用情況，在工壓高、管徑較大的長(zhǎng)距離輸水工程中較多使用的有鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼夾砂管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管5種管材。

2.1 鋼管

鋼管一般選用螺旋焊接與直縫焊接管，具有強(qiáng)度高、可靠性高、抗地基沉陷適應(yīng)能力強(qiáng)、局部修復(fù)維修時(shí)間較短等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是抗外荷載能力相對(duì)較差、耐腐蝕性差，使用壽命一般不超過30年；為延長(zhǎng)鋼管壽命，需對(duì)管道內(nèi)、外壁進(jìn)行除銹和防腐處理，但制作時(shí)工藝較復(fù)雜，且造價(jià)較高。

2.2 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管內(nèi)部嵌置鋼筒，在管芯上纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力高強(qiáng)鋼絲，外部噴水泥砂漿保護(hù)層。該管抗地基沉陷適應(yīng)能力強(qiáng)、抗?jié)B性能較好，接口采用鋼制承插口，尺寸較為準(zhǔn)確，設(shè)橡膠止水圈，止水效果好，且內(nèi)壁光滑不結(jié)垢。當(dāng)管徑大于1.8 m時(shí)，使用壽命超過50年。但由于重量較大，尤其在高覆土、高工壓時(shí)，需要修建較高等級(jí)的施工運(yùn)輸便道，運(yùn)輸成本相對(duì)較高。

2.3 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵是一種鐵、碳、硅的合金，其中碳以球狀游離石墨存在。球墨鑄鐵管具有強(qiáng)度高、韌性好、延伸率大、耐腐蝕、適應(yīng)變形能力強(qiáng)、抗震性高、止水效果好且內(nèi)壁光滑不結(jié)垢，不生長(zhǎng)微生物等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命一般為50年，是一種較理想的輸水管材，中小管徑的球墨鑄鐵管，在我國(guó)已具備大批量生產(chǎn)能力，使用廣泛，但大管徑管材價(jià)格相對(duì)較高。

2.4 玻璃鋼管

玻璃鋼管主要有玻璃長(zhǎng)纖維纏繞夾砂和玻璃短纖維離心澆筑夾砂兩種管型。玻璃鋼管采用承插式連接，橡膠圈止水，具有耐腐蝕、重量輕、強(qiáng)度高、內(nèi)壁光滑、水力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命一般為50年。但管道敷設(shè)需做砂墊層管道基礎(chǔ)，為保證管道兩側(cè)管槽回填料的密實(shí)度，一般應(yīng)控制在95%左右，因此對(duì)工程施工要求高，且為達(dá)到回填密實(shí)度要求，一般需用砂回填，工程費(fèi)用較高。

2.5 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管

預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管采用承插式膠圈柔性接口，能適應(yīng)各種地基能力，具有施工安裝方便、管材防腐能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命一般為30年。缺點(diǎn)是承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，重量較大，運(yùn)輸和安裝不太方便，輸水安全性相對(duì)較差。

3 管材造價(jià)對(duì)比

管徑為2 000 mm、工作壓力為1.0 MPa時(shí)，鋼管為8 400元/m、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為4 300元/m；管徑為1 600 mm、工作壓力為2.0 MPa時(shí)，鋼管為5 863元/m、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為3 610元/m、球墨鑄鐵管為4 984元/m、玻璃鋼管為2 874元/m；管徑為1 200 mm、工作壓力為2.0 MPa時(shí)，鋼管為4 383元/m、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為2 807元/m、球墨鑄鐵管為2 482元/m、玻璃鋼管為1 757元/m、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管為2 050元/m；管徑為800 mm、工作壓力為0.8 MPa時(shí)，鋼管為1 948元/m、球墨鑄鐵管為980元/m、玻璃鋼管為880元/m、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管為780元/m。

4 結(jié)論

由上述比較可知，鋼管具有強(qiáng)度高、可靠性高、適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但抗外部荷載和耐腐蝕性差，使用年限較低且造價(jià)高；玻璃鋼管具有糙率小、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，但其抗內(nèi)、外壓性能較差，對(duì)地基及回填要求高；預(yù)應(yīng)力鋼筋鋼筋混凝土管具有施工安裝方便、投資少等優(yōu)點(diǎn)，但承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，安全性較差。本工程管道內(nèi)、外壓較高，埋設(shè)情況復(fù)雜，不適于使用以上管材。

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和球墨鑄鐵管從輸水能力、抗內(nèi)外壓、抗地基沉陷、抗腐蝕性及耐久性等方面均能滿足該工程的要求，但從管材造價(jià)對(duì)比可知，當(dāng)管徑大于1.2 m時(shí)，球墨鑄鐵管造價(jià)要比預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管高。

根據(jù)對(duì)以上兩種管材性能和造價(jià)的比較并結(jié)合相關(guān)工程的實(shí)施及運(yùn)行情況，推薦本工程輸水管線管材使用情況為：管徑大于1.2 m時(shí)，選用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管；管徑不大于1.2 m時(shí)，選用球墨鑄鐵管。