潘瓊芝

（丹東市鴨綠江防洪護(hù)岸工程建設(shè)管理局，遼寧 丹東 118000）

1 基本條件

DDSW輸水工程為遼寧省重點工程，輸水管線總長56 km，管道直徑DN1800，設(shè)計工作壓力1.0 MPa，設(shè)計覆土深度2 m。

2 常用管材及特性

目前國內(nèi)外經(jīng)常使用的埋地輸水壓力管道管材主要有鋼管（SP）、球墨鑄鐵管（DIP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）以及玻璃纖維增強(qiáng)熱固樹脂夾砂管（RPMP）四種管材。

2.1 鋼管（SP）

用于城市給水管道工程的鋼管管徑一般大于DN800，最大直徑可達(dá)DN4000。制作鋼材一般采用Q235—A·B碳素鎮(zhèn)靜鋼。這種管材在大口徑、長距離輸水管道中應(yīng)用得最多。鋼管的主要優(yōu)點是：

1）敷設(shè)方便，適應(yīng)性強(qiáng)，可埋設(shè)穿越各種障礙。2）供水安全性高。

3）可不停水焊補漏縫，檢修方便且所需時間短。主要缺點是：管材價格和管道綜合造價較高、需要進(jìn)行防腐處理、用鋼量大。

2.2 球墨鑄鐵管（DIP）

球墨鑄鐵管是由經(jīng)過球化和孕育處理的優(yōu)質(zhì)鐵水用離心鑄造工藝生產(chǎn)，其強(qiáng)度比鋼管高，延伸率大于10%，抗腐能力比鋼管強(qiáng)。球墨鑄鐵管的主要優(yōu)點是：

1）供水安全性高。

2）安裝和檢修方便。

3）有標(biāo)準(zhǔn)配件，可用于配件及支管較多的管段。缺點是：同規(guī)格管道重量較鋼管重，造價較鋼管高。由于工藝的進(jìn)步、制作成本的降低，大口徑球墨鑄鐵管管材價格近年來也有下降的趨勢。目前國內(nèi)生產(chǎn)的球墨鑄鐵管最大口徑已達(dá)到DN2600。

2.3 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）

預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管為鋼筒與混凝土復(fù)合結(jié)構(gòu)，鋼筒鋼板厚度不小于1.5 mm。其有兩種結(jié)構(gòu)形式：即內(nèi)襯式（PCCP-L）和埋置式（PCCP-E），PCCP-L規(guī)格為DN600～DN1200 PCCP-E規(guī)格為DN1400～DN4000。PCCP的主要優(yōu)點是：管體剛度和強(qiáng)度均較高，發(fā)生爆管等嚴(yán)重事故的幾率較低，承受外荷載能力高，抗內(nèi)壓能力及耐腐蝕性強(qiáng)，節(jié)約鋼材。缺點是：

1）單根管道重量大，運輸和檢修不方便，檢修所需時間較長。

2）管材價格相對較高。

3）承插接口精度要求高。

2.4 玻璃纖維增強(qiáng)熱固樹脂夾砂管（RPMP）

玻璃纖維增強(qiáng)熱固樹脂夾砂管，俗稱夾砂玻璃鋼管，是近十幾年國內(nèi)才發(fā)展起來的一種新型管材，國外也在70年代才開發(fā)應(yīng)用。RPMP的優(yōu)點是：

1）具有比熱塑型塑料管更強(qiáng)的耐腐蝕性能和同樣不產(chǎn)生輸送水的二次污染，管道使用壽命長。

2）管道內(nèi)壁光滑，長期輸水內(nèi)壁不結(jié)垢，水力條件好，節(jié)省能耗。

3）重量輕、吊裝運輸容易，施工和維修方便。

4）無電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。缺點：除了管材價格較高外，該種管材剛度較低。為了避免管道在埋設(shè)過程中產(chǎn)生徑向變形，管道安裝對回填土要求高。安裝時要求按其安裝規(guī)范制作管道基礎(chǔ)和管道兩側(cè)的同步回填，分層夯實?；靥钔林胁荒芎谐拗档拇蟮[石、凍土塊和磚頭等硬雜物體，以免損壞夾砂玻璃鋼管外層。由于該工程輸水管線很多路段的地層巖性是花崗巖和碎石土，RPMP管對回填土的高要求導(dǎo)致了其在這些路段沒有競爭優(yōu)勢。

3 綜合比較因素

3.1 供水安全性

有關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，在輸配水工程的運行中供水安全性最佳的是鋼管和球墨鑄鐵管，預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和夾砂玻璃鋼管次之。目前預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在長距離輸水中的應(yīng)用，越來越廣泛。

3.2 施工工藝

由于管道材質(zhì)不同，管道重量和剛度不同，接口方式不同，對管道基礎(chǔ)和回填土的要求不同，防腐層制作的方法和場所不同，所以各種管道的施工安裝方便程度也不同。安裝最快捷的是球墨鑄鐵管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，夾砂玻璃鋼管次之，鋼管由于需要現(xiàn)場焊接，施工速度相對最慢。安裝要求最嚴(yán)格的是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和夾砂玻璃鋼管，其次是鋼管。

3.3 檢修速度

實踐證明，鋼管的檢修速度最快，其次是球墨鑄鐵管和夾砂玻璃鋼管，最慢的是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管。但近期有廠家已經(jīng)研制出快速在線修復(fù)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管備用件，因此此種管材修復(fù)速度慢缺點已經(jīng)克服。

3.4 使用壽命

永久性埋地給水管道必須保證50年以上的使用壽命。在上述4種管材中，鋼管和球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管普及應(yīng)用的年限已經(jīng)很長，50年的使用壽命已經(jīng)被國內(nèi)外的應(yīng)用實踐證明是可以達(dá)到的。但鋼管必須采用具有相應(yīng)壽命的防腐標(biāo)準(zhǔn)。采用無毒環(huán)氧瓷漆防腐層具有附著牢固，極難脫落的特點，據(jù)英國E.WOOD公司提供的資料，采用無毒環(huán)氧瓷漆防腐層的鋼管的預(yù)計使用壽命可超過75年，但必須保證防腐施工質(zhì)量?；瘜W(xué)材質(zhì)的夾砂玻璃鋼管是近幾十年來才發(fā)展起來的新型管材，壽命必須考慮材質(zhì)的時間因素，通過試驗和實踐，對其物理力學(xué)性能的老化現(xiàn)象已經(jīng)掌握，只要按照標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的許可應(yīng)力、應(yīng)變等指標(biāo)進(jìn)行正確設(shè)計計算，采用要求的管材級別，50年的使用壽命也是可以保證的。

3.5 粗糙系數(shù)

粗糙系數(shù)n是輸水管道選擇的一個重要參數(shù)，n值的降低可大大減少管材造價和工程投資，同時優(yōu)化水力條件，降低能耗，減少長期運行費用。采用無毒環(huán)氧磁漆內(nèi)襯的鋼管，n＝0.009 5～0.009 7；采用水泥砂漿內(nèi)襯防腐的鋼管和球墨鑄鐵管，n＝0.012；預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管：PCCP-L型n＝0.012，PCCP-E型n＝0.010 7；夾砂玻璃鋼管管道內(nèi)壁光滑，可保持長期輸水內(nèi)壁不結(jié)垢，n＝0.008～0.009。

3.6 抗腐蝕能力

由于工程所處地區(qū)受海水潮汐影響，輸水管線沿岸土壤的物理化學(xué)性質(zhì)有很大差異，地下水含鹽成分較高，腐蝕能力較強(qiáng)，因此布置在此處的輸水管道應(yīng)具有很強(qiáng)的防腐能力和措施。埋地鋼管不耐腐蝕，必須對其進(jìn)行外壁涂層和內(nèi)壁內(nèi)襯的防腐措施，其使用壽命在很大程度上決定于管材的內(nèi)外防腐層的材料和施工質(zhì)量，必要時還應(yīng)采取電化學(xué)保護(hù)措施才能達(dá)到良好的效果。此外沿線還有多處與其它金屬管道、電線交叉或平行敷設(shè)，如輸水管道采用鋼管，相互干擾影響大，這為電化學(xué)保護(hù)造成了很大困難。球墨鑄鐵管本身的防腐蝕能力比鋼管強(qiáng)，質(zhì)量有保證。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管抗腐蝕能力較強(qiáng)，考慮該工程地下水情況，外防腐采用環(huán)氧煤瀝青。而高分子有機(jī)材質(zhì)的夾砂玻璃鋼管具有比熱塑型塑料管更強(qiáng)的耐腐蝕性能，并且無電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。

3.7 管道綜合造價

各種管材的綜合造價（管道工作壓力為1.0 MPa）見表1。

由表1可見，對于口徑較大的管材，鋼管的綜合造價最高，球墨鑄鐵管次之，再次為夾砂玻璃鋼管，PCCP管最低。

表1 管材綜合造價比較表 萬元/km

4 綜合比較

對上述綜合比較項按4分制進(jìn)行量化賦分：最優(yōu)的4分，最差的1分，允許并列同分。綜合比較見表2。

從上述比較結(jié)果可以看出，鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管和夾砂玻璃鋼管，在工作壓力、抗腐蝕能力、抗震及保證安全運行等主要指標(biāo)方面均可滿足輸水要求，并且這幾種管道的設(shè)計、施工、運行都已有成熟經(jīng)驗，均能保證安全供水。其中預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管綜合比較表現(xiàn)最好。

表2 4種管材綜合比較表

5 管材的選擇

綜合上述比較結(jié)果，在各使用要求都能滿足的情況下，性價比最高的是預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管。結(jié)合該工程沿線的地層巖性特點，該工程輸水管道采用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP管）。