陳文陽

(廈門市筼筜湖保護(hù)中心，福建 廈門 361004)

在市政工程進(jìn)行給水管道項(xiàng)目建設(shè)時(shí)，確保供水的安全可靠性，對項(xiàng)目工程有著十分重要的作用和意義，現(xiàn)如今的市場中，管道種類較為繁多，因此在工程建設(shè)前，針對工程特點(diǎn)，對管道進(jìn)行篩選有著決定性的作用，在選擇的過程中要從多方面因素綜合考慮進(jìn)行選擇，才能將管道的安全性和適用性進(jìn)行提升。隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷上升和增長，城鎮(zhèn)建設(shè)化的需要，人民生活水平的攀升，使得市政工程建設(shè)也在不斷加快，對工程的各方面要求也在提升，在進(jìn)行市政工程建設(shè)的過程中，要對給水工程管道提出更高的要求，保證給水管的靈活性、便利性和安全性，這些性能可以直接影響到整體工程的施工質(zhì)量，本文主要對項(xiàng)目中市政給水管道材質(zhì)的應(yīng)用和選擇進(jìn)行分析和研究，以便于對管道材質(zhì)的了解和應(yīng)用等。

1 工程概況

筼筜湖位于廈門島西南部，與廈門西海域相通，具有排洪、景觀、休閑娛樂等多重功能。湖區(qū)水域面積1.6km2，匯水面積37.1km2，庫容380萬m2，湖周邊共有排洪溝36條，主要雨水排放口49處。筼筜湖“西水東調(diào)”生態(tài)補(bǔ)水工程主要是通過沿松柏湖、天地湖新建敷設(shè)一條DN800-DN1400海水補(bǔ)水管道，管道長度約3.3km，更新提升海水補(bǔ)水泵站，泵房設(shè)置三臺(tái)水泵，每臺(tái)水泵設(shè)計(jì)流量為1.05m3/s，總設(shè)計(jì)流量最大為3.15m3/s等(圖1)。進(jìn)一步提升筼筜湖上游區(qū)域松柏湖、天地湖等湖體水動(dòng)力，保障充足水源，總體實(shí)現(xiàn)水質(zhì)改善、水生態(tài)系統(tǒng)自我維持的水環(huán)境綜合整治目標(biāo)。為確保工程質(zhì)量，管道的選用就是項(xiàng)目的重點(diǎn)。

圖1 工程概況圖

2 項(xiàng)目給水管道材質(zhì)選擇原則

(1)耐腐蝕性強(qiáng)(海水環(huán)境)。

(2)水力條件好，在相同條件下，輸水能力長期保持不變。

(3)管材性能可靠，抗震、防暴裂性能好，能承受要求的內(nèi)壓和外壓。

(4)來源可靠，管配件齊全，貨源有保障，運(yùn)輸條件好。

(5)施工方便，工程進(jìn)度快。

(6)使用年限長，壽命≥50年，維修工作量小。

(7)工程造價(jià)低，技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)合理。

3 管道材質(zhì)的比選

目前可采用的給水管管材主要有以下幾種。(1)鋼管。(2)球墨鑄鐵管。(3)鋼筋混凝土(PRC)管。(4)玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管。(5)聚乙烯(PE)管。其性能說明如下(見表1)。

表1 管材綜合比較表

(1)鋼管 鋼管在不同行業(yè)中應(yīng)用是最為廣泛的管材之一，使用較為長久，應(yīng)用較為廣泛，是一種傳統(tǒng)給水管材中的應(yīng)用材料，在城市供水中經(jīng)常會(huì)用到的是Q235B鋼板制作而成的管材，該管材的優(yōu)勢在于有著良好的韌性，使得管道和管件易于加工。

鋼管的主要優(yōu)勢在以下內(nèi)容中。材質(zhì)較輕、強(qiáng)度高、承壓大、韌性好、適應(yīng)性強(qiáng)、安裝簡便、抗沖擊性好，鋼管的焊接接口密封性好，對地基不均勻沉降適應(yīng)能力強(qiáng)。

鋼管的主要缺點(diǎn)為耐防腐性能差，使用壽命一般不超過25年，本項(xiàng)目管道內(nèi)外均為海水環(huán)境，對防腐會(huì)提出更高的要求；為保證管材在使用中壽命得到延長，需要對管材進(jìn)行防腐或者是保護(hù)處理，主要的方式是可以通過涂料對其進(jìn)行保護(hù)，以及加上犧牲陽極的復(fù)合防腐方式等，使得鋼管壽命延長到50年以上，但是該工藝施工較為復(fù)雜，并且焊接接口需要時(shí)間較長，工人焊接技藝要求較高，還需要先用砂子進(jìn)行鋪底，并使用細(xì)砂回填以及夯實(shí)，以防止其過度變形等。

(2)球墨鑄鐵管(DIP) 球墨鑄鐵管(DIP)是使用18號以上的鑄造鐵水經(jīng)過添加入球化劑之后，利用高速離心力鑄造成形，管壁密實(shí)，球狀石墨形態(tài)，以鐵素為主的基體。該管材既具有鐵的本質(zhì)，同時(shí)又含有鋼的性能。其管材的特點(diǎn)在于，防腐性能力較強(qiáng)，延展性較強(qiáng)，安裝較為的簡便，通常用在市政、工業(yè)和礦業(yè)工程項(xiàng)目中進(jìn)行給水輸送和輸送氣體等。該管材在防腐措施中不需要進(jìn)行較為復(fù)雜的工藝，材料本身的耐腐蝕性較好，其材質(zhì)柔韌性較高，可以承受較大的負(fù)荷，有著一定的伸縮性和曲折性，是管材中使用較為廣泛的材料之一，同時(shí)其電阻抗比鋼管大三倍。球墨鑄鐵管使用壽命≥50年。

還由于該管材在管道內(nèi)壁中通常用水泥砂漿進(jìn)行涂抹， 因此在進(jìn)行長時(shí)間的使用之后，可以保證流量和流速不會(huì)產(chǎn)生較大的變化。并且根據(jù)相關(guān)的配套設(shè)施，可以自由的對相應(yīng)厚度的管子和橡圈進(jìn)行配套，可以更好的適應(yīng)不同類型配件，接口方式通常采用較為簡單的滑入方式和機(jī)械柔性接口方式，施工相對簡單。

但是，大口徑球墨鑄鐵管和管件在運(yùn)輸和安裝中難度相對較大，管壁較薄，在承插口端較容易發(fā)生變形，對于基礎(chǔ)較軟弱的區(qū)域，管材和管件接口處容易產(chǎn)生變形，會(huì)影響管道的敷設(shè)質(zhì)量，且該管件本身價(jià)格相對較高。

(3)預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土(PRC)管 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土(PRC)管應(yīng)用廣泛，價(jià)格便宜，施工經(jīng)驗(yàn)豐富，抗震性能好，管壁光滑，水力條件好，耐蝕性良好，爆管率低，對水質(zhì)無影響，使用壽命30年～50年。但是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管重量大而質(zhì)地較脆，裝卸和搬運(yùn)困難，管配件缺乏，日后維修難度大；同時(shí)承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，輸水安全性相對較差。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土(PRC)管工作壓力0.4MPa～0.8MPa，管徑及壓力較大時(shí)使用較少。

(4)玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管 玻璃鋼管按制造工藝不同分為兩種材質(zhì)：一種是離心澆鑄型玻璃鋼管，另一種是纖維纏繞型玻璃鋼管。給水管道應(yīng)用中通常采用的是纖維纏繞型的玻璃鋼夾砂給水管，主要是以玻璃纖維、 石英砂和不飽和聚酯樹脂為原料，在使用纖維纏繞法制成的復(fù)合材料管材，在近些年中，我國應(yīng)用較為居多。而玻璃鋼夾砂給水管規(guī)格在 DN25-3 000mm壓力中的有30多種，一般小于或等于DN400的玻璃鋼管道中是不夾砂。通常使用玻璃鋼管一般壓力范圍在0.1MPa～1MPa，而大于0.6MPa的產(chǎn)量較少。

玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管具有管輕(重量只有鋼管的1/4左右，是預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管的1/5-1/10)、強(qiáng)度好、耐腐蝕、水頭損失小(與同管徑的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管和鑄鐵管相比，過流量要大30%)、密閉性好等優(yōu)點(diǎn)，并且運(yùn)輸、吊裝、連接方便；玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管由于內(nèi)壁光滑，輸送海水時(shí)，海生物不易附著，可長期保持輸水能力，減少維護(hù)成本；玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管價(jià)格較低。由于剛性較低，易損壞，管坑的開挖回填的要求高，專業(yè)性安裝要求高，增加了安裝費(fèi)用。

(5)聚乙烯(PE)管 聚乙烯(PE)管由于其強(qiáng)度高、耐腐蝕、無毒等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于給水管制造領(lǐng)域。聚乙烯(PE)管比重小，熱導(dǎo)率低，壁厚均勻，能夠同時(shí)承受內(nèi)壓和外壓，抗拉、抗壓、抗彎強(qiáng)度較大，物理機(jī)械性能較高；表面光滑、摩阻小，水輸送能力高且可以適應(yīng)較大水量變化；不結(jié)垢、不滋生細(xì)菌；抗腐蝕性能良好，不受潮濕水分和土壤酸、堿、鹽的影響，對高低溫適應(yīng)能力強(qiáng)；具有較低的彈性模量，具有較高的抗外沖擊性，在安裝及運(yùn)輸過程中不易斷裂或損壞，其耐環(huán)境應(yīng)力開裂性能非常突出，同時(shí)具有較低的缺口敏感性、良好的抗剪切強(qiáng)度和優(yōu)異的抗刮痕能力，連接性能可靠、不易漏水，其玻璃化溫度在-60℃，冬季也可完成施工，施工方便、施工費(fèi)用低；使用壽命≥50年，運(yùn)行、維護(hù)方便、費(fèi)用低；聚乙烯管道最常用的連接方式有:熱熔連接、電熔連接、承插式柔性連接、法蘭連接、鋼塑過渡接頭連接等。聚乙烯(PE)管一般應(yīng)用于中小管徑，大管徑應(yīng)用較少。

鋼絲網(wǎng)骨架塑料(聚乙烯)復(fù)合管較普通的聚乙烯(PE)管增加了高強(qiáng)度鋼絲網(wǎng)連續(xù)纏繞內(nèi)襯骨架，在提高了管材抗內(nèi)壓強(qiáng)度和剛度的同時(shí)，同時(shí)保留了柔性管材柔韌性的特點(diǎn)，適應(yīng)變形能力較好，其剛度為8 000N/m2～16 000N/m2，其抗外荷載能力仍較差。

4 結(jié)論和建議

通過比選，預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土(PRC)管對地質(zhì)適應(yīng)性較差、管道重、運(yùn)輸不便、施工強(qiáng)度大、周期長，因此工程項(xiàng)目不予考慮。聚乙烯(PE)管和玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管具有最好的水力條件，同樣的輸水能力，管徑最小，水損最小，可減少泵站的揚(yáng)程，從而降低運(yùn)行費(fèi)用。

筼筜湖“西水東調(diào)”生態(tài)補(bǔ)水工程輸送介質(zhì)為海水，外部環(huán)境也為海水腐蝕性環(huán)境，對防腐蝕要求較高，聚乙烯(PE)管和玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管耐腐性性最強(qiáng)，海生物最不易附著，能長期保持輸送能力，減少后期管養(yǎng)。但考慮工程有數(shù)量較多的管道于湖底敷設(shè)，地質(zhì)情況較為復(fù)雜，施工、維護(hù)及檢修不易，聚乙烯(PE)管易于運(yùn)輸、安裝，使用壽命長，且聚乙烯(PE)管能夠同時(shí)承受內(nèi)壓和外壓，密封性能好，柔韌性好，具有一定的彎曲度，適應(yīng)地基能力強(qiáng)；玻璃鋼連續(xù)纏繞夾砂管較脆、抗壓能力差，對管道基礎(chǔ)要求高，因此必須對生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品質(zhì)量、管道運(yùn)輸、施工質(zhì)量等方面要求高。

現(xiàn)有西水東調(diào)補(bǔ)水管道系統(tǒng)不同區(qū)段采用了鋼管、混凝土管及聚乙烯(PE)管等多種材質(zhì)，結(jié)合現(xiàn)有補(bǔ)水管道系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)維管理，其中以聚乙烯(PE)管運(yùn)行狀況最為良好，運(yùn)行多年未有返修記錄。綜合所述，推薦采用聚乙烯(PE)管作為新建的補(bǔ)水輸水管道。