劉海艷

（太谷縣水利局 山西太谷30800）

城市供水工程直接關系著城市的穩(wěn)定和發(fā)展，供水管網(wǎng)是城市供水工程的生命線，通過管網(wǎng)要不間斷地將合格、充足的自來水安全、高效輸送到每個用戶。

1 工程概況

太谷縣集中供水工程水源取自距縣城20 km 的龐莊水庫，經(jīng)過管道輸送至距縣城1 km 的楊家莊水廠，再經(jīng)過常規(guī)處理后送入城市配水管網(wǎng)。在2006年供水工程建設時，從水庫到縣城的部分輸水管道借用了1997年由水利部門埋設的水泥管和波紋管道，使用年限已超過20年。目前輸水管不僅管道老化、供水流量不能滿足要求，而且管道受到內(nèi)外壓力、地面沉降等原因，漏水、爆管、斷水等事件數(shù)次發(fā)生，縣城供水多次中斷，導致全城停水，對供水居民和單位用戶的正常生活生產(chǎn)造成嚴重的困擾，無法滿足縣城正常用水的需求，解決城市供水問題迫在眉睫。

2015年經(jīng)縣批準實施太谷縣集中供水工程，縣城規(guī)劃人口15.67 萬人，重新鋪設的從龐莊水庫至城區(qū)管網(wǎng)，供水保證率90%，供水管線日供水能力31 000 m3/d，年供水量920 萬m3，考慮日、時變化系數(shù)，供水流量為0.39 m3/s。供水管線的取水口位于龐莊水庫發(fā)電洞出口，從發(fā)電洞出口處接出后，沿烏馬河河道右側的灘地向下游鋪設，在下游3.4 km 處跨省道，向西鋪設管線，在回馬村處新建水廠，出水廠后管線途經(jīng)東郭里、南郭里、南杏林、西杏林、石象村，然后進入城分水口，在縣城分水口向西鋪設管線，經(jīng)過山西農(nóng)大校區(qū)，到達銘賢路后分成兩支，一支向西與原DN300 供水管線相接，另一支穿過G108 國道與原DN400 供水管線相接。管道全長20 km。

2 管材選擇

管道工程費用占工程總造價的40%～50%，前期決策工作是工程良好建設管理的基礎，對工程效益發(fā)揮起著舉足輕重的作用。根據(jù)工程設計輸水管道管徑規(guī)格DN600、DN700，管道設計壓力1.2 MPa，在工程選擇輸水管材時，考慮當前國內(nèi)市政供水管材生產(chǎn)使用情況，對目前供水工程使用較多的TPEP 鋼塑復合管、球墨鑄鐵管、PCCP 管、玻璃鋼管四類管材，分別進行管材性能綜合比較，最后確定工程使用管材類型。

1）TPEP 鋼管綜合性能

TPEP 鋼管是新型加強級防腐鋼管，外壁采用熱熔結纏繞底層環(huán)氧樹脂、中間層膠黏劑、外層聚乙烯形成三層結構的外3PE 防腐涂層防腐層，內(nèi)壁采用熱噴涂環(huán)氧粉末防腐方式，將粉末經(jīng)高溫加熱焰結后均勻地涂敷在管體表面上，形成鋼塑復合層[1]。TPEP 鋼管其力學特性是:（1）基體為螺旋鋼管，并且是進行內(nèi)外雙重防腐預處理鋼管，集鋼管的承壓能力和塑料的耐腐蝕能力于一體，外壁涂層耐磨耐磕碰耐酸堿，內(nèi)壁光滑，摩阻系數(shù)0.0086，糙率低，水頭損失小，在相同流量下所需TPEP 鋼管比球墨鑄鐵管、PCCP 管口徑要小。（2）機械性能高，撓度大，適應性強，能夠在不同的地形條件下進行施工，適應復雜地形能力最強，可架空、埋地、穿路過橋。（3）承內(nèi)外壓能力高，抗水錘能力強，不易爆管，安全程度高。（4）衛(wèi)生特性:食品級，可直飲，管道內(nèi)壁采用納米級環(huán)氧樹脂粉末，涂層具有自清潔功能，內(nèi)壁不結垢[1]。（5）單管長度12 m，可切割，接頭少，管件比球墨鑄鐵管、PCCP 管少2/3，接口焊接，不易滲漏，牢固度高，抗震、抗塌陷能力強，管網(wǎng)整體性好，管體重量中，吊裝輕便，安裝方便，施工技術較成熟。管體撓度大，道路、山坡、河道等施工環(huán)境，或地下水位埋深較淺，管底高程低于地下水位時，可采用溝上焊接，管溝開挖斷面小，方便施工，管道對墊層、回填土無特殊要求。（6）使用壽命:長達50年以上；使用壽命長，綜合造價低，運營成本低，一次投入，免維護。（7）綜合性能優(yōu)，環(huán)保，節(jié)能，性價比高。

2）DIP 球墨鑄鐵管綜合性能

DIP 球墨鑄鐵管是鑄鐵管的一種，是使用18 號以上的鑄造鐵水經(jīng)添加球化劑后，經(jīng)過離心球墨鑄鐵機高速離心鑄造成的管材[2]，是一種鐵、碳和硅的合金。球墨鑄鐵管道力學特性是:（1）球墨鑄鐵綜合性能接近于鋼，不僅保持了普通鑄鐵管的抗腐蝕性，還而且具有強度高、韌性好、壁薄、耐沖擊、彎曲性能[3]較大等優(yōu)點，摩阻系數(shù)0.013～0.014，糙率高，對于同樣輸水量、同等管徑的管材，其沿程阻力就高，能耗值大，同時運行費用因耗電量大，也大幅度增加。（2）機械性能高，管道最大偏轉1.5°，管體重量較大，吊裝費力，在管道的彎頭、三通管件和在斜坡上的管道承口后面使用混凝土墩，以阻止管內(nèi)壓力產(chǎn)生的推力。對墊層、回填土要求高。（3）外承壓最高，內(nèi)承壓較低，抗水錘能力一般，不易爆管，安全程度高。（4）輸水使用的球墨鑄鐵管采用鋅加瀝青作為外防腐形式，水泥內(nèi)襯作為內(nèi)防腐形式，在長期水流運動過程中，水泥砂漿襯易裂紋，產(chǎn)生水垢，對水質有一定影響。（5）單管長度3～6 m，重量較大，可切割，接口多；橡膠圈較多，受外力易產(chǎn)生錯位、損壞或產(chǎn)生滲漏，球墨鑄鐵管由于自身重量較輕，采用柔性橡膠圈的接口進行管道接頭，沿水平軸線安裝有3°～5°的偏移角度空間，具有一定的抗震性，對基礎的要求和抗不均勻沉降能力優(yōu)于PCCP 管道。（6）運營成本:高，結垢縮徑，增加能耗。（7）綜合性能:良。

3）PCCP 管綜合性能

PCCP 預應力鋼筒混凝土管是由薄鋼板、高強鋼絲和混凝土構成的復合管材，在帶有鋼筒的高強混凝土管芯上纏繞環(huán)向預應力鋼絲，再在其上噴制致密的水泥砂漿保護層而制成的輸水管[4]。PCCP 管其力學特性是:（1）具有鋼材和混凝土各自的特性，它充分而又綜合地發(fā)揮了鋼材的抗拉、易密封和混凝土的抗壓、耐腐蝕性能，具有高密封性、高強度和高抗?jié)B的特性。PCCP 管材耐腐蝕性能相對較差，在PCCP 管的鋼套筒和鋼制接頭處的pH 值不同，接口處易腐蝕，成為潛在的爆管節(jié)點，管道摩阻系數(shù)0.013，糙率高，水頭損失大，在相同流量下所需管徑要大。（2）管道最大偏轉1.5°，外承壓能力最高，內(nèi)承壓較低，抗水錘能力較強，安全程度一般。（3）衛(wèi)生特性:水泥內(nèi)襯作為內(nèi)防腐形式，易結垢，對水質有一定影響。（4）單管長度4～6 m，重量最大，不能切割，接口多，半柔性連接接頭，水平偏轉角度小于球磨鑄鐵管，承插口采用雙膠圈材質密封，接口抵抗位移能力、抗震、抵抗地面沉降能力差，在外力作用下可能產(chǎn)生滲漏、錯位、損壞，接口和在斜坡上的管道承口后面需加鎮(zhèn)墩固定，對墊層、回填土要求高；適應地形能力差。（5）使用壽命:一般20～25年。運營成本:高，結垢縮徑，增加能耗。（6）綜合性能:良。

4）RPMP 玻璃鋼管綜合性能

RPMP 玻璃鋼管是以玻璃纖維及其制品為增強材料，以不飽和聚酯樹脂等為基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料[5]為填料而制成的復合管材。其力學特性是:（1）采用纖維纏繞的夾砂玻璃鋼管道，耐久性好，具有優(yōu)良的耐腐蝕性和較好的力學性能，內(nèi)壁非常光滑，摩阻系數(shù)0.01，糙率低，水頭損失較小，在相同流量下能耗值小。（2）材質輕，降低了吊裝費用，管道撓度最大偏轉3°，適應地形能力較差，運輸較方便。（3）有一定的脆性，怕碰，怕摔，管道層間剪切強度低，內(nèi)外承壓較低，抗水錘能力低，易爆管，安全程度差。（4）管內(nèi)壁不易結垢，但其內(nèi)襯層破裂后，玻璃纖維進入水中，污染水質，衛(wèi)生性差。（5）每根長度12 m，管體輕，接頭少，比DIP、PCCP 管減少2/3 接頭，采用雙環(huán)橡膠膠圈密封承插連接，施工方便，當受到外力作用時，穩(wěn)定性差，會產(chǎn)生如錯位、滲漏、損壞等問題，接口需要鎮(zhèn)墩固定。又因該管道產(chǎn)品敷設受土體影響，管溝底夯實后需做10～15 cm 厚中粗砂或碎石屑砂墊層，施工專業(yè)技術性強，費用高。（6）絕緣、防酸、堿、鹽等腐蝕，抗靜電，不生銹，不易老化，使用壽命中達50年以上。（7）運營成本:高；綜合性能:一般。

3 結論

本工程地形地質條件復雜，管道線路長，坡度不一，高低起伏大，需穿過道路、山坡、河灘等，供水管道口徑較大，管線順地形埋設，埋設較深，對管道承受內(nèi)壓能力和抗外荷載水平的要求較高。玻璃鋼管內(nèi)外承壓力低于TPEP 管、球墨鑄鐵管、PCCP 管，且玻璃鋼管對基礎及回填的要求較高，施工質量不易控制，TPEP 管、球墨鑄鐵管、PCCP 管性能較玻璃鋼管具有優(yōu)勢。球墨鑄鐵管和PCCP 管造價相差不多，但性能較TPEP 管差，質量不能保證，TPEP 管雖然價格較球墨鑄鐵管、PCCP 管相對要高，但糙率小，耐久性強，運行維護費用低，在耐腐蝕和機械性能上不僅遠大于球墨鑄鐵管、PCCP 管，而且管道使用壽命長，使工程中的投資成本和運營成本大大降低，綜合效益最高，在長距離送水中尤為明顯，經(jīng)綜合考慮選擇TPEP 管做為輸水管道。