浅谈某水利工程输水管选材.doc

浅谈某水利工程输水管选材作者简介排版保留：黎一鸣(1979. 1-),女，广东江门人，毕业于华北水 利水电学院，工程师，现主要从事水利工程给排水方面的工 作摘要：本文作者根据自己多年的工作经验，结合具体工 程实际，通过对常用管材的介绍，提出管材选择的原则与要 求，对输水工程管材选择相关问题进行分析探讨，并给出了 自己的看法和意见，供同行参考关键词：水利工程；管路；输水管；管材1工程概况某水利输水工程输水干管长48km,支管总长9. 75km, 引水管线穿越的地貌主要为山间盆地，地势总体是西北高、 东南低，主要为堆积地形，浅侵蚀地形也常见引水管线通 过基岩区和第四系洪积堆积碎石土区基岩区未见地下水，第四系覆盖层厚度较薄为1.0m左 右，呈零星分布，由北向南流向的冲洪沟较发育，但规模小, 切割深度浅，均为季节性洪水沟，管底埋深都在冲洪沟底以 下3〜5m,因此冲洪沟对管线影响不大根据岩石试验资料, 砂岩的自由膨胀率小于40%,不具膨胀潜势，泥岩的自由膨 胀率在42〜62%,具有弱膨胀潜势，建议座落在泥岩段的管 线采取抗膨胀措施该段出露的地层主要为第四系洪积堆积碎石土，由砾 石、砂、粉土组成，天然密度1. 87g/cmo天然干密度1. 85g/cm0 含水率1. 33%,相对密度0. 46,自然休止角34.5度，渗透 系数2. 7X10-2cm/s,变形模量25.0,承载力250KPa。

管 线地形较平缓，无较大的冲洪沟发育，无不良物理地质现象, 无构造穿越管线，地下水位埋深大，低于管底高程2选材原则选择管材时应遵循以下原则：管道口径及承受要求的内 压力和外荷载；管道使用性能的安全及维修工程量大小；管 道输水能力一样的前提下造价低；管道能满足工程地质、地 形条件；封闭性能高：供水管网是承压的管网，管道只有良 好的封闭性，才是连续供水的基本保证；水力条件好：供水 管道的内壁不结垢、光滑、管路畅通，才能降低水头损失， 确保服务水头；设备控制灵：供水网管道长度少的有数公里, 多的达数千公里，在大型供水管网中有成千上万个专用设 备，维持着管网的良好运行3输水工程常用管材管材的发展已有多年的历史，各种管材均有其不同的应 用领域及适用范围，初步选用的管材有预应力钢筒從管 (PCCP)、玻璃钢加砂管(GRP)、预应力钢筋從管(PCP)、球墨 铸铁管、钢管(无缝或焊接)等1) 预应力钢筒论管(PCCP) o其特点是：PCCP使用寿命 长；PCCP采用美国供水协会AWWA C304设计标准、AWWA C30150 造标准和AWWA M9混凝土压力管手册，有完整的设计和制造 标准，确保产品质量：管子坚固，不易损坏，不需维修；防 腐性能好，柔和了钢和水泥的长处；可承受高公压，最高可 达2. 5Mpa；可承受深覆土；在使用中的PCCP管道，随时可 带压开孔，与其它支管相接；管子施工方便，采用的是承插 式柔性接口，钢环与"0”形密封圈滑动密封，无漏水现象。

2) 玻璃钢夹砂管(GRP) o玻璃钢管特点是：玻璃钢管的 糙率低，n=0. 0084(厂家提供)；耐腐蚀性能强，特别是化工 系统和污水腐蚀强的管道有显著的特点；重量轻，运输和吊 装比较方便；单节管长，可制作12m；生产厂区占地面积小, 产量高；管子设计相对复杂管线两侧必须同时回填夯实， 夯实的压实度控制在95%以上，在回填至管子外径70%以 前时，管子产生纵向变形(即竖向椭圆)，在完全回填后，纵 向下陷变形一般应控制在1.7%以内3) 预应力混凝土管(简称PCP)O PCP实质上是一种完全 由混凝土制成的管材，承口与插口的结合采用间隙配合，安 装时，0型胶圈沿承插口的工作面滚动，胶圈受压将接头密 封，形成水密性接头从生产工艺看，PCP的水压抗渗试验 是在管材缠丝后才进行的，该水压试验并不能检核混凝土管 芯本身的水密性混凝土作为一种多孔材料，仅提高抗裂性 并不意味着其抗渗性也得到提高，作为压力输水管道用的材 料，在单向压力状态下长期处于水泡状态下的混凝土，不可 避免地会发生局部渗漏，因此，也就影响了管材的耐久性4) 球墨铸铁管球墨铸铁管特点是：它仍然属于金属 管材，腐蚀问题仍然和钢管一样，处理起来工艺复杂、造价 昂贵；球墨铸铁管设计结构复杂，主要是壁厚的确定；依据 国外的有关资料，当管道结构的刚度小于管道周土体结构刚 度时，该管道应按柔性管进行结构分析，不能承受外载的压 力，必须由管外的土壤结构提供支撑，不然管子将下陷；受 管材结构的限制，不能在管壁上开孔，更不能现场带压开孔; 管材的结构无法实现接头偏转；不可能采用限制性接头，管 线出现偏转时，弯头处必须有止推墩。

5) 钢管长期以来，钢管一直在管线输水行业中占主 导地位，主要特点是：钢管不能承受外载的压力，必须由管 外的土壤结构提供支撑，不然管子将下陷；管子的接口必须 在施工现场焊接，这种焊接受天气和地理环境的制约，如在 夏季高温天气、寒冷的冬季都不利于焊接施工，经常会出现 接口焊接开裂等事故；管子本身没有防腐措施，必须在安装 后再进行内外防腐；钢管价格昂贵，不利于输水管线4初选管材通过对预应力钢筒從管(PCCP)、玻璃钢加砂管(GRP)、 预应力钢筋碗管(PCP)、球墨铸铁管、钢管(SP无缝或焊接) 等各种管材的性能及特点的了解，一般情况下管道价格从低 到高的顺序依次为预应力钢筋栓管（PCP）、预应力钢筒観管 （PCCP）、玻璃钢加砂管（GRP）、球墨铸铁管、钢管（SP无缝或 焊接）本输水工程输水管道根据管基地质条件不同，管材 初选管材为预应力钢筒论管（PCCP）和玻璃钢加砂管5预应力钢筒径管（PCCP）和玻璃钢加砂管（GRP）的各自 特点5. 1预应力钢简拄管（PCCP）用于基岩区（1）施工条件：由于管材较重且管径较大，对地基的处 理要求很严格，本次设计岩基基础段采用该管材，底部垫 20cm砂砾石，管道顶部以上回填50cm）砾石，管道中心线以 下夯实，以上松填即可，承插口式活性连接，施工迅速。

2） 使用期：PH=12. 5碱性环境不生锈，设计寿命75年3）输 送水质：对水质无二次污染现象4）建设投资工程造价低, 综合质量高；它的工程综合造价比玻璃钢低，更比钢管低的 多，它的敷设速度、防腐性能好，是大口径输水管材中较为 理想的管材5）自重：自重较重，每米约6吨，施工不方 便，运输必须修运输路，安装过程中采用大型龙门台车或大 型吊车，成本较高，但是施工后可大大增加自身的稳定性， 增强抗及水锤压力的能力，减少镇墩，节约投资6）抗冲 击力：自重较重，每米约6吨，抗冲击能力强7）维护条 件：自重较重，维护不方便8）抗腐蚀性：较差，需采取特殊处理5.2玻璃钢加砂管（GRP）（1）施工条件：刚性结构，管腔回填土要求髙，回填需夯实，本次设计底部垫60cm砂砾石，管道顶部以上回填50cm管道周围回填砂砾石均夯实，承插口设计，施工迅速2）使用期：耐磨性差，设计寿命50年3）输送水 质：输水用的玻璃钢管，它的内衬层应耐磨、有韧性、表面 光洁、厚度适当、树脂固化效果好，不允许存在裂纹否则 影响其抗渗性，结构层的纤维有可能游离至水中，影响输水 的卫生条件4）建设投资低于钢管，在材质有较高要求的 情况下高于PCCP管。

5）自重：管材自重小，沟槽基础处理 简便：玻璃钢夹砂管道自重比混凝土管轻，不但便于运输和 施工下管，而且省却了管底混凝土基础，只需做碎石垫层即 可该项特点，不但减少了基础投资，而且大大缩短了施工 周期6）抗冲击力：自重较轻，施工方便，但是施工后稳 定性较弱，需增加镇墩7）维护条件：自重较轻，维护较 简单8）抗腐蚀性：较强，玻璃钢管与其它塑料管一样， 均存在应变腐蚀问题，玻璃钢管刚度小，管道基础要求较严, 必要时需作砂垫层，玻璃钢管破裂维修，通常采用玻璃钢粘 补它必须在干燥的环境下作业，这是供水管道难以具备 的条件，管材始终存在废旧料的再生回收、焚烧处置的问题, 热塑性塑料管及热固性塑料管的最终焚烧处置大多数对环 境造成不同程度的危害9）不易渗漏：混凝土管接口只有 一道橡胶圈，且観管管节偏短，接口过多，增加了渗漏机会 玻璃钢夹砂管承插式接口采用双0型橡胶圈，接口具有两道 密封圈，不易渗漏10）工程期短：由于玻璃钢夹砂管自重 轻、管节长、接口合理，管道的运输、装卸、施工、贡减、 安装都很方便，各环节的周期都很短，总的工程周期大为缩 短6结束语长距离输水管道的管材选用，一般要根据工程的重要 性、管道的工作压力、输水距离长短、工程的地质条件、工 程资金落实情况及当地施工技术水平、安全等因素综合考 虑，可以是一个工程一种管材，也可以是一个工程多种管材, 如本文所述的引水工程，总而言之要用科学发展的眼光去研 究每个工程，因地制宜，实事求是，选用管材。