供水工程管材選擇對比

輸配水管道管材選擇一、管材選擇要求在長距離輸配水工程中，管材的選擇一般要依據(jù)工程的規(guī)模、管道的工作壓力、輸水距離的長短、工程的進(jìn)度與重要性以及工程所在地的地形、地貌、地質(zhì)狀況，當(dāng)?shù)毓懿牡纳a(chǎn)狀況，應(yīng)用管材的習(xí)慣，特殊是工程的資金落實(shí)狀況，進(jìn)行技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、平安等方面的綜合比較后確定。

管材選擇的要求如下：①、管材應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《生活飲用輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的平安性評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》GB/T17219的規(guī)定。②、輸水管道必需具有足夠的強(qiáng)度，以承受外部的荷載和內(nèi)部的水壓，并要有肯定的運(yùn)用壽命。③、輸水管道必需具有反抗原水中雜質(zhì)的沖刷和磨損的作用，同時(shí)應(yīng)有抗腐蝕的性能。④、輸水管道接口必需不滲水，以防止污水或地下水滲入而污染原水，或原水滲出而使漏損量增大。⑤、輸水管道的內(nèi)壁應(yīng)整齊光滑，使水流阻力盡量減小。⑥、輸水管道應(yīng)盡量就地取材，并考慮到預(yù)制管件及快速施工的可能，削減運(yùn)輸和施工費(fèi)用?，F(xiàn)結(jié)合目前國內(nèi)管材生產(chǎn)和管網(wǎng)運(yùn)用的實(shí)際狀況，依據(jù)本工程管線的外部荷載、內(nèi)水壓力、設(shè)計(jì)流量、環(huán)境介質(zhì)、運(yùn)用壽命等特點(diǎn)，進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比選。二、管材類型工程上常用的長距離輸水管材主要有鋼管（SP）、玻璃鋼夾砂管（FRPM）、球墨鑄鐵管（DIP）及鋼筒混凝土管PCCP。本項(xiàng)目原水輸水管及清水輸水管距離較長，單向長度約55-60km，從陽新縣王英水庫到大冶城區(qū)，沿線地質(zhì)狀況、地貌改變較大，有湖塘、山地、平原等。鑒于PCCP管道對管道地基處理要求較高，承插接口加工精度要求高，接口簡潔破損，無標(biāo)準(zhǔn)配件,需特殊加工;運(yùn)輸、安裝困難,搶修困難；本設(shè)計(jì)不考慮采納PCCP管材，以下就鋼管、玻璃鋼夾砂管、球墨鑄鐵管進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較。⑴、鋼管鋼管（SP）鋼材具有極好的力學(xué)性能，鋼板焊制的輸水管道可以承受極高的內(nèi)壓和較高的外壓。用于城市輸水管道工程的SP口徑一般在DN600mm～DN2000mm范圍，最大口徑可達(dá)DN4000mm。SP的制作中技術(shù)和焊接技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，各種檢驗(yàn)手段也日臻完善。在工程中SP的取材也很便利，制管鋼材一般采納Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼，口徑小于DN1800mm的SP一般可用工廠制造的螺旋縫埋弧焊管，大于DN2000mm的SP一般為卷制直縫埋弧焊管。鋼材可以加工成各種管件，尤其在穿越障礙較多、地形困難的地段時(shí)，SP有很強(qiáng)的適應(yīng)性。一般狀況下，SP還能夠靠自身抗拉強(qiáng)度來抵消軸向力，這是其它管材所不具備的優(yōu)勢。但埋地SP不耐腐蝕。運(yùn)用SP輸水最重要的問題是防止腐蝕，必需做好管道內(nèi)、外壁的防腐處理，SP運(yùn)用壽命在很大程度上取決于內(nèi)外防腐層的材料和施工質(zhì)量。SP的內(nèi)防腐通常采納水泥砂漿涂襯，防腐效果較好。水泥砂漿內(nèi)襯對水的阻力也較小，但要實(shí)行相應(yīng)措施，確保施工質(zhì)量，防止水泥砂漿內(nèi)襯在管道吊運(yùn)、施工期間因管道彈性變形而引用開裂、剝落。相比較而言，SP現(xiàn)場焊接、焊縫處的內(nèi)外防腐及檢驗(yàn)等現(xiàn)場施工的工作量較大。⑵、球墨鑄鐵管球墨鑄鐵管（DIP）在生產(chǎn)工藝中經(jīng)過熔化、脫硫、球化處理，預(yù)處理、離心鑄造及退火處理等工藝，使管材具有良好的韌性和耐腐蝕性。無論在海水和不同的土壤中均優(yōu)于鋼管，其電阻抗比鋼管大三倍。球墨鑄鐵有接近鋼管的性能，耐壓強(qiáng)度比鋼管高。此外，還由于管子內(nèi)壁涂以水泥砂漿，所以長時(shí)間運(yùn)用后，流量和流速幾乎不會(huì)有什么改變。同時(shí)，依據(jù)配套條件可自由選擇配套各厚度的管子和采納各種橡膠圈柔性接口及管配件，其接口為柔性接口，具有伸縮性和曲折性，適應(yīng)基礎(chǔ)不勻稱沉陷。所以能夠適應(yīng)各種類型的地質(zhì)條件。采納滑入式和機(jī)械柔性接口方式，施工簡潔，因而能適應(yīng)各種施工條件（包括在管內(nèi)施工作業(yè)），接口作業(yè)完畢，可馬上回填，從而節(jié)約時(shí)間。球墨鑄鐵管的常用防腐做法是：在內(nèi)表面襯水泥砂漿，外表面噴鋅再涂瀝青。依據(jù)實(shí)際運(yùn)用閱歷，球墨鑄鐵管在腐蝕性較強(qiáng)的土壤中埋設(shè)，簡潔腐蝕穿孔，因而管外壁必需噴鋅后作防腐涂層或用塑料薄膜包袱，才能達(dá)到鑄鐵管的運(yùn)用年限。而且有些生產(chǎn)廠家在水泥內(nèi)襯上存在一些問題，如不光滑、厚度偏差大、內(nèi)襯收縮引起的裂縫等。球墨鑄鐵管的缺點(diǎn)是大口徑管道價(jià)格昂貴，超過鋼管。⑶、玻璃鋼管玻璃鋼纖維纏繞技術(shù)始于上世紀(jì)40年頭，1946年在美國申請專利。50年頭初期，起先制作玻璃鋼管道，距今已有70余年的歷史。我國纖維纏繞工藝始于1958年，當(dāng)時(shí)主要是為“兩彈一機(jī)”國防建設(shè)服務(wù)的。最早應(yīng)用于民用的玻璃鋼管道以手糊及布帶卷繞為主，這樣生產(chǎn)的玻璃鋼管道防滲性能差，質(zhì)量不穩(wěn)定，雖經(jīng)多次試驗(yàn)，也未能在大范圍內(nèi)推廣運(yùn)用。80年頭末，我國首次引進(jìn)玻璃鋼管道定長纏繞設(shè)備，90年頭中期，我國首次引進(jìn)全自動(dòng)電腦限制的連續(xù)纏繞玻璃鋼管生產(chǎn)線，從今，我國玻璃鋼管道工業(yè)起先有了較快的發(fā)展。目前我國玻璃鋼管生產(chǎn)有三種工藝，即定長纏繞工藝、離心澆鑄工藝和連續(xù)纏繞工藝。定長纏繞管的加砂采納的是裹砂工藝，即用玻璃纖維布將石英砂包袱在里邊。由于其夾砂層夾砂層存在貧膠缺陷，管壁層間結(jié)合力較差，該種工藝玻璃鋼管已經(jīng)淘汰。離心澆鑄管是將短切玻璃纖維、石英砂和樹脂按比例噴到旋轉(zhuǎn)的鋼模中制成的。該工藝方法不用連續(xù)玻璃纖維，機(jī)械性能差，要提高管子的性能，只能靠增加管壁厚度，工作壓力相同時(shí)，離心澆鑄管壁厚最大，故而成本也最高。為了降低成本，其樹脂添加碳酸鈣填料，填料的增加，會(huì)造成撓曲水平降低。離心澆筑玻璃鋼管制管所用玻璃纖維全部是短切纖維，且分布不夠勻稱，造成其耐壓強(qiáng)度不夠穩(wěn)定，從近幾年國內(nèi)運(yùn)用閱歷看，離心澆筑玻璃鋼夾砂管的應(yīng)用漸漸削減。連續(xù)纏繞玻璃鋼管克服了離心澆筑工藝的缺點(diǎn)，在管道結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了優(yōu)化。在結(jié)構(gòu)層中，石英砂和短切纖維一起勻稱添加到結(jié)構(gòu)層每一個(gè)小的層間，與短切纖維、環(huán)向纏繞纖維交織在一起，并得到樹脂充分的浸潤。因此，管壁結(jié)構(gòu)渾然一體，這一特點(diǎn)完全不同于往復(fù)管的裹砂工藝。短切纖維的層間聯(lián)系特點(diǎn)：短切纖維的添加一方面增加管軸向強(qiáng)度，另一方面起著管壁層間聯(lián)系的作用。短切纖維吸附樹脂的實(shí)力強(qiáng)，是層間結(jié)合的最佳介面。在路通管管壁每個(gè)小的層間由于短切纖維各向同性的聯(lián)系作用，層間結(jié)合特別堅(jiān)固。連續(xù)纏繞玻璃鋼管作為一種性能優(yōu)良的復(fù)合管材，除了具有重量輕、強(qiáng)度高、耐腐蝕、水力性能優(yōu)良、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、質(zhì)量穩(wěn)定等其它管材所無法取代的優(yōu)越性外，其綜合經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益亦特別顯著，近年來在我國的市政建設(shè)、石油化工、水利澆灌、消防平安、海底排水、壓力供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。三、管材比較1、三種管材性能比較如下：管材性能比較表管材性能鋼管球墨鑄鐵管連續(xù)澆筑玻璃鋼夾砂管運(yùn)用壽命30年50年30年防腐實(shí)力較弱強(qiáng)強(qiáng)抗?jié)B性較強(qiáng)強(qiáng)強(qiáng)承受內(nèi)外壓可深埋能承受較大內(nèi)壓可深埋能承受較大內(nèi)壓可深埋能承受較大內(nèi)壓施工難易便利便利較難施工方法開挖、頂管開挖、頂管開挖、頂管接口形式現(xiàn)場焊接鋼性接口承插式橡膠圈止水套筒式橡膠圈止水粗糙度（n值）水頭損失過水實(shí)力0.013水頭損失一般好0.013～0.014水頭損失較大一般0.008～0.009水頭損失較小最好重量管材運(yùn)輸重量較大現(xiàn)場制作重量較大運(yùn)輸便利重量較輕運(yùn)輸較麻煩，大口徑只能堆2層對基礎(chǔ)要求最低高最高后期維護(hù)簡潔、快捷簡潔、快捷簡潔、快捷破損接口處強(qiáng)度不夠管配件可現(xiàn)場制作型號較多型號不夠完備抗老化性強(qiáng)強(qiáng)一般2、經(jīng)濟(jì)比較管材性能比較表管材項(xiàng)目鋼管球墨鑄鐵管（K9）連續(xù)澆筑玻璃鋼夾砂管D1220X10DN1200DN1000管材價(jià)（元/m）159422521950防腐價(jià)（元/m）20500運(yùn)費(fèi)（元/m）150已含管材中50接口材料焊接接口0橡膠圈接口0套筒接頭，1個(gè)/m141管道安裝（元/m）29013050支墩費(fèi)用（元/m）過溝渠除外,一般地段0100100溝槽開挖（元/m）雙管溝槽費(fèi)用1110雙管溝槽費(fèi)用1110雙管溝槽費(fèi)用2062管道綜合價(jià)DN1200（元/m）最便宜(3349元/m)貴(3592元/m)最貴(4353元/m)（注：以上不含管道閥門井、管道試壓費(fèi)用，地質(zhì)狀況較差的地段需再增加基礎(chǔ)處理費(fèi)用；其中球墨鑄鐵管支墩按全線支墩數(shù)量和費(fèi)用除總長，折算到每米）四、管材評價(jià)1、水力特性分析

采納RPMP管節(jié)能效果最好，SP管、DIP管采納襯里后水力條件相當(dāng)。2、施工分析DIP管、PCCP管由于自身重量較大，F(xiàn)RPM管重量較輕，管道安裝相對來講玻璃鋼管較簡潔；由于本工程地處丘陵地區(qū)，地質(zhì)狀況相對較好，因此三種管材基礎(chǔ)處理要求基本相當(dāng)，SP管和DIP管由于本身整體性較好，對地基基本不需做特殊處理，RPMP管由于管重小，對地基處理的要求也較低，但需增加埋深滿意抗浮的要求。且對回填土料及回填密實(shí)度要求相對較高。3、從接口上分析除鋼管外的另三種管材采納橡膠圈柔性接口，對于地基的不勻稱沉降，接口通過借轉(zhuǎn)角進(jìn)行適應(yīng)，其適應(yīng)實(shí)力有限。鋼管雖為鋼性接口，但因?yàn)殇摬谋旧淼淖冃螌?shí)力強(qiáng)，接口強(qiáng)度高，具有很好的整體性，對地基不勻稱沉降的適應(yīng)性較強(qiáng)。此外，采納橡膠圈接口的管道雖然管材本身運(yùn)用壽命較長，但其接口的嚴(yán)密性受到橡膠圈的質(zhì)量限制，橡膠圈老化、損壞而導(dǎo)致其運(yùn)用年限可能遠(yuǎn)小于管材本身的運(yùn)用壽命，從而產(chǎn)生接口漏損。同時(shí)，采納柔性接口的管道不能通過接口傳遞沿管線的接力，在管道轉(zhuǎn)彎、分支、末端等處須轉(zhuǎn)換為鋼筋設(shè)置支墩、拖拉墩，也相應(yīng)增加了管線投資。4、平安性分析SP管一般不易發(fā)生爆管事故，管道滲漏后的修補(bǔ)也較其他管材簡潔。其他管材爆管后一般須要換管段，因此修理工期較長。由于本項(xiàng)目為跨境引水，管道抗破壞性，相對鋼管及球墨鑄鐵管較好，而玻璃鋼夾砂管簡潔被破管。5、經(jīng)濟(jì)分析從每米綜合價(jià)來看，鋼管和球墨鑄鐵管價(jià)格相當(dāng)，連續(xù)纏繞玻璃鋼夾砂管綜合價(jià)最高，且比鋼管和球墨鑄鐵管每米綜合價(jià)高出約50%。五、管材選擇綜合以上分析與比較，針對本工程的特點(diǎn)，綜合管材價(jià)格、接口性能、管道平安性等因素，由好至差排列依次為SP、DIP管、RPMP管。

在實(shí)際應(yīng)用中，除采納上述技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較外，管材選擇還受到諸如管材制造質(zhì)量、管徑范圍大小、施工條件、地質(zhì)狀況、施工質(zhì)量、穿越障礙物多少、用戶運(yùn)用閱歷、維護(hù)實(shí)力、搶修速度等等很多因素影響。在本工程輸水管道從水源至