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        大中型輸水工程輸水管材比選分析

        2020-05-07 04:54:16伏世紅
        黑龍江水利科技 2020年2期
        關(guān)鍵詞:輸水管線鋼筒輸水管

        伏世紅

        (大連市水利建筑設(shè)計(jì)院有限公司,遼寧 大連 116021)

        1 項(xiàng)目概述

        大伙房水庫輸水應(yīng)急入連工程輸水線路總長201.31km,設(shè)計(jì)輸水量3.0億m3/年,工程等別為Ⅰ等,主要建筑物級(jí)別為1級(jí),該工程是由大伙房輸水二期工程鞍山配水站開始,鋪設(shè)一條165.07km的輸水管線,將水調(diào)入碧流河水庫,經(jīng)碧流河水庫中轉(zhuǎn)后,其中一部分水量利用引碧三期管道富余能力經(jīng)洼子店水庫調(diào)節(jié)后送往大連市區(qū),另一部分水量經(jīng)新鋪設(shè)的36.24km輸水管線送往東風(fēng)水庫高位水池,為瓦房店市及長興島臨港工業(yè)區(qū)供水,滿足大連市2030年需水要求。

        輸水線路全長201.31km,包括輸水管線187.20km、輸水隧洞14.11km,加壓泵站4座、排氣閥井454座、泄水閥井42座、檢修閥井48座等。輸水管線采用管徑DN2800、DN2400預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)壓力管道輸水,隧洞采用城門型無壓洞。本輸水工程穿越遼陽市、鞍山市、營口市、大連市共4個(gè)行政區(qū)域,沿線穿越鐵路6次、高速公路3次、國道及省道11次、大中型河流29次。

        2 管材比較

        目前在國內(nèi)外的輸水工程中,輸水管材主要采用的有鋼管、球墨鑄鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、玻璃鋼管、鋼筋混凝土管和聚乙烯塑料管等,而對(duì)于大管徑、高內(nèi)水壓力輸水管材,主要采用球墨鑄鐵管、玻璃鋼管、鋼管和預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP管),依據(jù)有關(guān)規(guī)程及同類工程經(jīng)驗(yàn),文章選取常用的管材:鋼管、PCCP管、玻璃鋼管和球墨鑄鐵管,進(jìn)行管材比較。

        2.1 工程造價(jià)比較

        結(jié)合工程實(shí)際,對(duì)DN220以上規(guī)格4種管材進(jìn)行工程造價(jià)比較,各種管材比較價(jià)格采用的內(nèi)壓值均為P=0.8MPa。詳見表1。

        表1 四種管材造價(jià)表(為工程建設(shè)當(dāng)初價(jià)格) 元

        續(xù)表1 四種管材造價(jià)表(為工程建設(shè)當(dāng)初價(jià)格) 元

        由表1得知,四種管材中管徑大于DN2200以上球墨鑄鐵管綜合造價(jià)最高,其次是鋼管,最便宜的是PCCP管。

        2.2 管材綜合性能比較

        文章對(duì)四種管材特性及優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行全面比較,各類管材綜合比較見表2。

        表2 管材綜合比較表

        3 管材選定

        經(jīng)上文綜合分析比較,玻璃鋼管其突出優(yōu)點(diǎn)是抗腐蝕性較強(qiáng),但其抗外壓能力較差,需要靠管區(qū)回填土的側(cè)向約束來抵抗外壓,這就要求管區(qū)回填土的品質(zhì)和施工質(zhì)量一定要達(dá)到要求。玻璃鋼管其技術(shù)上是可行的,且抗腐蝕能力強(qiáng),無需進(jìn)行專門的防腐處理,經(jīng)濟(jì)性也較優(yōu),但高工壓、大管徑的玻璃鋼管道目前在國內(nèi)尚未大規(guī)模應(yīng)用,技術(shù)經(jīng)驗(yàn)均不成熟,尚需在工程實(shí)踐中進(jìn)一步驗(yàn)證,且其對(duì)地基處理和施工要求較高,從國內(nèi)的一些輸水工程中來看,玻璃鋼管材質(zhì)的輸水管道在運(yùn)行中發(fā)生漏水的情況較多見,考慮到本工程的重要性,為確保工程萬無一失,不選擇玻璃鋼管作為輸水管材[1]。

        鋼管作為傳統(tǒng)輸水管材,在中小管徑輸水工程中得到了大量應(yīng)用,性能穩(wěn)定適應(yīng)地質(zhì)條件好,但鋼管的抗腐蝕能力較差對(duì)內(nèi)外防腐要求較高,并且大口徑的鋼管直接工程投資與運(yùn)行動(dòng)力費(fèi)都偏高,雖然施工比較方便,但經(jīng)濟(jì)上明顯不具有優(yōu)勢(shì)。

        球墨鑄鐵管因本工程管徑為DN2200以上,通過價(jià)格分析比較這四種管材,球墨鑄鐵管造價(jià)最高,所以在輸水管道中不擬采用。

        PCCP管具有鋼管抗?jié)B、抗拉的優(yōu)點(diǎn),又具有混凝土管耐腐蝕、耐磨損和抗壓的優(yōu)勢(shì),其突出優(yōu)點(diǎn)是抗外壓能力較強(qiáng),且直接工程投資最小,糙率比鋼管小過流能力大,適應(yīng)地形條件較強(qiáng),雖然單根管重量較大,運(yùn)輸、安裝難度偏大,但通過在當(dāng)?shù)亟◤S與合理的施工組織設(shè)計(jì)可以保證施工的順利實(shí)施[2]。同時(shí)經(jīng)過多年的應(yīng)用,目前國內(nèi)對(duì)PCCP管的施工經(jīng)驗(yàn)也比較豐富,并在南水北調(diào)工程(管徑DN4000)、引額濟(jì)烏輸水工程(管徑DN2800)、西江引水工程(DN3600)、磨盤山輸水工程(管徑DN2200)等大型重點(diǎn)工程中已得到實(shí)踐應(yīng)用。因此文中例子工程輸水管線采用管徑DN2800、DN2400預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)壓力管道輸水。

        4 結(jié) 論

        管材的選用應(yīng)結(jié)合工程特點(diǎn)選擇最優(yōu)最適合的管材型式,以上四種管材均有其明顯的特點(diǎn)及適用范圍,在輸水工程中被大量應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益。但根據(jù)前述各管材特點(diǎn),并結(jié)合工程重要性、投資及運(yùn)行管理等,經(jīng)綜合考慮文中項(xiàng)目選用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(PCCP)作為設(shè)計(jì)輸水管材(高壓區(qū)及跨河與公路、鐵路交叉處采用鋼管管材)。以上分析方法及結(jié)論可供同類工程設(shè)計(jì)研究參考借鑒。

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