长兴岛(二期)供水工程输水管材选用分析

2013-10-24李媛媛伊佳倩赵岩松

黑龙江水利科技 2013年2期

李媛媛，伊佳倩，赵岩松

( 大连市水利规划设计院，辽宁大连116021)

1 工程概述

长兴岛( 二期) 供水工程主要采取压力管线输水方式。工程利用已建成的大伙房水库输水入连工程的东风水库高位水池供水，由新建的长兴岛二期供水工程与已建成的长兴岛一期供水工程共同承担输水任务至长兴岛地区。长兴岛二期供水工程输水量为23.86 万m3/d，工程总投资14.86 亿元［1］。

长兴岛( 二期) 供水工程输水线路主要分布于大连北部的低山丘陵区。新建输水管线途经瓦房店市太阳升街道、复州城镇、杨家满族乡、三台子满族乡、泡崖乡、谢屯镇及长兴岛临港工业区的长兴岛街道、交流岛街道。线路总长度74.89 km，采用DN1400 钢管、DN1200 钢管输水。长兴岛线路2 ×DN1400 钢管线路长度35.83 km，2 × DN1200 钢管线路长度39.06 km。

2 管材特性及分析

本次设计对玻璃钢管、钢塑复合管、球墨铸铁管和PCCP 管这4 种管材进行比较:［2］

2.1 玻璃钢管

玻璃钢管也称玻璃纤维缠绕夹砂管( RPM 管) 。主要以玻璃纤维及其制品为增强材料，以高分子成分的不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料作为主要原料。大连地区主要应用于转角楼至英那河调水工程，东岗核电站引水工程及卧龙水库至湾里净水厂供水工程等。

玻璃钢管主要有以下特点:

1) 耐腐蚀性能好。由于玻璃钢的主要原材料选用高分子成分的不饱和聚脂树脂和玻璃纤维组成，能有效抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀和未经处理的生活污水、腐蚀性土壤、化工废水以及众多化学液体的侵蚀，在一般情况下，能够长期保持管道的安全运行。

2) 抗老化性能和耐热性能好。

3) 抗冻性能好。在零下20 ℃以下，管内结冰后不会发生冻裂。

4) 重量轻、强度高、运输方便。

5) 水力条件好。内壁光滑、输送能力强，不生锈、不结垢、水阻小。

玻璃钢管主要缺点是:

1) 由于密度小，材质轻，在地下水位较高地区安装玻璃钢管极易浮管，必需考虑设置镇墩或雨水径流疏导等抗浮措施。

2) 玻璃钢管防紫外线能力差。

3) 覆土深度要求较高。由于丘陵地带地势起伏地区易产生变形和滑动，需增设镇墩，施工中对基础处理和回填要求较高。

2.2 钢管( 钢塑复合管)

钢塑复合管主体管道采用钢管，管道内壁采用热熔解环氧粉末( PE) 涂料防腐，管道外表面采用热涂覆进口线性低密度聚乙烯( PE) 粉末涂料防腐。

钢管作为输水工程中常用的管材，除具有高强度性、高抗渗性、高密封性和耐久性等特点外，还具有承压能力强、适应复杂地形、抗震性能好、重量较轻、运输方便等特点。在大连地区的输水工程中钢管被广泛应用，特别是在引英入连供水工程中两根约108 km长的管线采用DN1800 钢管，均一次试水成功，且无一处爆管和泄漏，取得良好的经济效益和社会效益。

通过多年的应用，大连市对钢管的设计、加工、施工和运行管理都积累了丰富的经验。采用内环氧外PE 的新型防腐技术后，克服了传统内砂浆外环氧煤沥青防腐技术的缺点，如防腐处理比较复杂、防腐效果较差、水力条件不好等。钢塑复合管的主要缺点是造价较高。

2.3 球墨铸铁管

球墨铸铁管作为输水工程中常用的管材，其特点与钢管较为相似，具有高强度性、高密封性和耐久性等特点，还具有适应复杂地形、抗震性能好、承压能力强等特点，在大连地区的城市输水管网工程中被广泛应用。通过几十年的应用，大连市对球墨铸铁管的设计、加工、施工和运行管理都积累了丰富的经验也对其使用的可靠性较为认可。

球墨铸铁管的主要缺点是造价高，单管重量大，管道接头较多，转弯处需设镇墩，施工进度较慢，其糙率与传统钢管相似，一般在0.012 左右。受成本限制，小管径中( 小于DN1200) 应用较广。

2.4 PCCP 管道( 预应力钢筒混凝土管)

预应力钢筒混凝土管是国内近十多年发展起来的新型管道材料，目前国内已发布并实施了其国家标准( GB/T19685—2005) 。该管道是一种具有高强度、高抗渗性和高密度性的复合型管材，其集合了薄钢板、异型钢、普通钢筋、高强度预应力钢丝、高强混凝土、高强砂浆和橡胶密封圈等原辅材料制造而成。该管道材料不仅综合了普通预应力混凝土输水管和钢管的优点，而且尤其适用于大口径( 大于DN1400) 、高工压和高覆土的工程环境。

短短10 多年时间，国内已经建成四十多条生产线，年设计生产能力达1 000 km 以上，管道规格DN 1 200 mm ～DN 4 800 mm。目前，已被运用在国家重点工程南水北调部分标段以及辽宁省内东水西调工程的部分标段中。

PCCP 管道作为以混凝土为主体的管材，不可避免的也暴露出诸如单管重量大，管道接头较多，施工进度较慢的一些缺点。

2.5 管材比较汇总

4 种管材基本特点比较见表1，单价比较见表2，总投资比较见表3。

3 结论

以上几种管材各有明显的特点，在各种工程应用中取得了良好的社会效益与经济效益。

通过以上比较可以看出，玻璃钢管无论采用何种工艺，制管及制做管件的过程中，质量控制手段和检测手段的完善都是至关重要的，否则难以保证质量，同时玻璃钢管属于柔性管，刚度较差，对地基处理和施工要求较高，增加了施工难度。本线路所穿越的多为低山丘陵区，地形复杂，起伏变化多，不适合在重要的输水工程中使用，不予选用。PCCP 管性能稳定，造价适中。在敷设承插式预应力钢筒混凝土管时，允许每个接口有较小的转角。对预应力钢筒混凝土管，设计手册规定的最大转角每个接口为1.0°～1.5°，由于输水线路地处丘陵地带，输水管线沿途地形起伏较大。在施工时，前段往往难以按设计均匀分配转角，致使管线曲率逐渐积累，容易导致接口难以密封衔接。同时，线路主要分布在山区，由于该管单位重量大，施工中运输难度也较大。综合分析，不推荐使用该管材。球墨铸铁管造价最高且无特殊于其它管材的明显优势，不推荐选用。

钢管作为传统输水管材，性能稳定，适应地形条件好，在应用中的经验丰富，供水保证率高，并且投资造价低于球墨铸铁管，结合工程的重要性与投资等，经综合考虑选用钢管作为设计输水管材。