談遠(yuǎn)距離管道輸水工程的管材選擇

孔令武，趙 謙，周海濤

（南水北調(diào)東線山東干線聊城管理局，山東 聊城252000）

近年來，為解決水資源供需矛盾，各地修建了較多遠(yuǎn)距離調(diào)水工程，在這些工程中利用管道輸水成為首選。但因管材造價(jià)占比較大（40%）。所以對管材選擇進(jìn)行探討非常必要。

1 承壓管的基本屬性

1.1 離心球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵是上世紀(jì)中期開發(fā)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其強(qiáng)度與韌性以及耐磨性接近于鋼材，管壁內(nèi)所使用的石墨以球狀存于其內(nèi)部，使管道在使用中保留了“鑄鐵”成分的傳統(tǒng)優(yōu)勢，同時(shí)增強(qiáng)了其延伸性能和可抗沖擊的強(qiáng)度，故又稱延性鑄鐵管。實(shí)際應(yīng)用中球墨鑄鐵管是最安全的輸水理想材料，但是價(jià)格也最高。日前很多企業(yè)針對成本高的問題也進(jìn)行了改良，對球墨鑄鐵管減少“退火”程序，這樣生產(chǎn)的管材又叫鑄態(tài)球墨鑄鐵管，該管材各項(xiàng)指標(biāo)和球墨鑄鐵管差別不大（延伸率少低），但因價(jià)格低，使用廣泛。

1.2 鋼管

鋼管使用歷史悠久，采用廣泛。一般的調(diào)水鋼管管道工程采用直縫焊和螺旋縫焊兩種。螺旋縫焊鋼管使用卷板，用螺旋管焊接加工線成型。因受生產(chǎn)過程中施工工藝的影響，鋼材存有部分剩余拉力，從而影響了管道承壓的強(qiáng)度。相比直縫管，焊縫長，焊口在處理方面存在的薄弱點(diǎn)較多，可靠性小。從整體情況看，雖然價(jià)格相對球墨鑄鐵管偏低，但因腐蝕影響使用壽命成了鋼管使用的障礙。

1.3 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）

該管材是用鋼筒、高強(qiáng)混凝土及高強(qiáng)鋼絲多種材料復(fù)合制作的輸水管道，管壁為混凝土，在混凝土管壁中植入一定厚度的鋼筒，同時(shí)在管芯上部施加高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力鋼絲環(huán)向纏繞，并在上面噴射致密高強(qiáng)均勻水泥砂漿，既是管材的部分結(jié)構(gòu)體，也是纏繞鋼絲的保護(hù)層。該管材充分發(fā)揮了鋼材、混凝土兩種材料抗拉、抗壓優(yōu)勢。形成了耐腐性高、密封功能強(qiáng)、高抗?jié)B、高水頭且能承受高覆土等諸多優(yōu)點(diǎn)的輸水管材。單論性價(jià)比比球墨鑄鐵管和鋼管低的多，約60%。且生產(chǎn)的管徑在60～400 cm，承壓在0.4～2.0 MPa 之間，可選余地大，是理想的輸水管材。

1.4 預(yù)應(yīng)力混凝土管

預(yù)應(yīng)力混凝土管依據(jù)施工工藝分成兩種，其中之一由于操作工序分三道工序，故稱三階段管。另一種，是一道工序，直接成型，故叫一階段管。一階段管因生產(chǎn)簡捷，成本較小，社會認(rèn)可度較高，目前應(yīng)用較多。從總體情況看，一階段管的抗壓能力強(qiáng)過三階段管，但這類管材的抗折和抗外力沖擊的能力都較低，這在選材時(shí)要引起使用者的重視。因在運(yùn)輸、倒運(yùn)、安裝等環(huán)節(jié)要求嚴(yán)格，破損率高，隨著技術(shù)的發(fā)展，其它管材的應(yīng)用，已成逐漸淘汰之勢。

1.5 玻璃鋼管

玻璃鋼管的主要原材料是“玻璃纖維”和“不飽和聚脂樹脂”加上“石英砂”三種，其加工工藝是用纏繞方式加工。其強(qiáng)度高、質(zhì)量輕，方便倒運(yùn)及運(yùn)輸，并且耐腐性能良好，內(nèi)壁光滑，不易形成附著污垢，糙率小，流速快。與混凝土管相比，糙率系數(shù)小于40%，輸水量相對較大。兩管相連，采用雙膠圈承插，施工便捷。因管壁薄，抗外沖擊力的性能偏低。因柔性好，其抗折性能較高。故對布管沿線基礎(chǔ)處理及回填高度限制要求嚴(yán)格?？傮w上購置價(jià)要比預(yù)應(yīng)力混凝土管略高一些。

2 管材的選擇

選擇輸水管材，一方面不同地域習(xí)慣、地形地貌、自然環(huán)境改變、經(jīng)濟(jì)承受能力的高低等都不相同。另一方面要依據(jù)工程的設(shè)計(jì)規(guī)模、重要程度、管徑和工作壓力及施工承載等因素，還有施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、地形狀況、工程周期、資金狀況等全方位綜合比對后才可最終確定。

假若資金有保證，那就首選球墨鑄鐵管和鋼管。但選擇球墨鑄鐵管要受到管徑的制約，因目前國內(nèi)企業(yè)大多數(shù)可生產(chǎn)“DN1000mm”以下的球墨鑄鐵管，能生產(chǎn)DN1000mm-DN2000mm 之間的企業(yè)很少，并且購置價(jià)格較高。若是選用鋼管，要特別考慮分析輸水水質(zhì)和土壤土質(zhì)對鋼管的腐蝕性因素，尚若腐蝕性較強(qiáng)，就必須考慮采取陰極保護(hù)和上防腐漆等措施，以確保鋼管的使用壽命。

假若資金不足，可以選擇預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管、預(yù)應(yīng)力混凝土管和玻璃鋼管三者之一。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的安全性能要高過預(yù)應(yīng)力混凝土管和玻璃鋼管，性價(jià)比也高。但要強(qiáng)調(diào)的是，選用預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管，承插接口最好要用雙膠圈，不僅施工方便，使用運(yùn)行過程中更放心。在山區(qū)丘陵地帶，由于土石基礎(chǔ)混雜不均，地形變化較大，盡量不選用預(yù)應(yīng)力混凝土管和玻璃鋼管。但在平原地區(qū)，尤其是以土基為主且地形平坦的區(qū)域，可建議選擇這兩種管材。但在施工時(shí)應(yīng)針對這兩種管材的弱點(diǎn)嚴(yán)格施工方式和施工程序。

總體上講，使用這三種管材，建議在一些特殊、重點(diǎn)部位如：鎮(zhèn)墩處、閥門檢測井、過河和過路倒虹及分水口等，應(yīng)考慮鋼制短管配合或采取合理的工程措施保護(hù)。另外要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)，目前國內(nèi)玻璃鋼管生產(chǎn)廠家，魚目混雜，質(zhì)量優(yōu)劣相差較大，考查廠家要慎之又慎。