供水工程管材選擇對比

大冶市王英水庫引水工程 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，管材的選擇一般要根據(jù)工程的規(guī)模、管道的工作 壓力、輸水距離的長短、工程的進度與重要性以及工程所在地的地形、地貌、 地質(zhì)情況，當?shù)毓懿牡纳a(chǎn)狀況，應用管材的習慣，特別是工程的資金落實情 況，進行技術(shù)、經(jīng)濟、安全等方面的綜合比較后確定。 管材選擇的要求如下： ①、管材應符合現(xiàn)行國家標準《生活飲用輸配水設備及防護材料的安全性 的規(guī)定。 GB/T 17219評價標準》 ②、輸水管道必須具有足夠的強度，以承受外部的荷載和內(nèi)部的水壓，并 要有一定的使用壽命。 ③、輸水管道必須具有抵抗原水中雜質(zhì)的沖刷和磨損的作用，同時應有抗 腐蝕的性能。 ④、輸水管道接口必須不滲水，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)壁應整齊光滑，使水流阻力盡量減小。 ⑥、輸水管道應盡量就地取材，并考慮到預制管件及快速施工的可能，減 少運輸和施工費用。 現(xiàn)結(jié)合目前國內(nèi)管材生產(chǎn)和管網(wǎng)使用的實際情況，根據(jù)本工程管線的外部 荷載、內(nèi)水壓力、設計流量、環(huán)境介質(zhì)、使用壽命等特點，進行技術(shù)經(jīng)濟比選。 二、管材類型 1. 大冶市王英水庫引水工程 、）（FRPME程上常用的長距離輸水管材主要有鋼管（SP）、玻璃鋼夾砂管 。PCCP及鋼筒混凝土管 球墨鑄鐵管（DIP ,從陽新55-60km本項目原水輸水管及清水輸水管距離較長，單向長度約 縣王英水庫到大冶城區(qū)，沿線地質(zhì)情況、地貌變化較大，有湖塘、山地、平原 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 PCCP等。鑒 搶修困難；本設計不，需特殊加工；運輸、安裝困難容易破損，無標準配件， 管材，以下就鋼管、玻璃鋼夾砂管、球墨鑄鐵管進行技術(shù)經(jīng)濟比 Pee巧慮采用 較。 ⑴、鋼管 ）鋼材具有極好的力學性能，鋼板焊制的輸水管道可以承受極高鋼管（ SP 口徑一般在 的內(nèi)壓和較高的外壓。用于城市輸水管道工程的 SP 。DN4000mme圍，最大口徑可達 DN600mmDN2000mm 的制作中技術(shù)和焊接技術(shù)已經(jīng)相當成熟，各種檢驗手段也日臻完善。在 SP 碳素結(jié)構(gòu)鋼，口徑小于 Q235 SP的取材也很方便，制管鋼材一般采用工程中 一 的SP的SP 一般可用工廠制造的螺旋縫埋弧焊管，大于 DN2000mmDN1800mm 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 還能夠靠自身抗拉強度 有很強的適應性。一般情況下，SP形復雜的地段時，SP 來抵消軸向力，這是其它管材所不具備的優(yōu)勢。 輸水最重要的問題是防止腐蝕，必須做好管 不耐腐蝕。使用SP但埋地SP 使用壽命在很大程度上取決于內(nèi)外防腐層的材料和 SP道內(nèi)、外壁的防腐處理， 施工質(zhì)量。 的內(nèi)防腐通常采用水泥砂漿涂襯，防腐效果較好。水泥砂漿內(nèi)襯對水的 SP 2. 大冶市王英水庫引水工程 阻力也較小，但要采取相應措施，確保施工質(zhì)量，防止水泥砂漿內(nèi)襯在管道吊 現(xiàn)場焊接、 運、施工期間因管道彈性變形而引用開裂、剝落。相比較而言， SP 焊縫處的內(nèi)外防腐及檢驗等現(xiàn)場施工的工作量較大。 ⑵、球墨鑄鐵管 ）在生產(chǎn)工藝中經(jīng)過熔化、脫硫、球化處理，預處理、離 DIP球墨鑄鐵管（ 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，耐壓強度比鋼管高。止匕外，還由于管子內(nèi)壁 涂以水泥砂漿，所以長時間使用后，流量和流速幾乎不會有什么變化。同時， 根據(jù)配套條件可自由選擇配套各厚度的管子和采用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，適應基礎不均勻沉陷。所以能 夠適應各種類型的地質(zhì)條件。采用滑入式和機械柔性接口方式，施工簡單，因 ,接口作業(yè)完畢，可立即回填，而能適應各種施工條件（包括在管內(nèi)施工作業(yè)） 從而節(jié)省時間。 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。根據(jù)實際使用經(jīng)驗，球墨鑄鐵管在腐蝕性較強的土壤中埋設，容易腐蝕穿 孔，因而管外壁必須噴鋅后作防腐涂層或用塑料薄膜包裹，才能達到鑄鐵管的 使用年限。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。 球墨鑄鐵管的缺點是大口徑管道價格昂貴，超過鋼管。 ⑶、玻璃鋼管 50年在美國申請專利。1946玻璃鋼纖維纏繞技術(shù)始于上世紀 40年代， 3. 大冶市王英水庫引水工程 余年的歷史。 年代初期，開始制作玻璃鋼管道，距今已有 70 年，當時主要是為“兩彈一機”國防建設服 1958我國纖維纏繞工藝始于 務的。最早應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，也未能在大范圍內(nèi)推廣使用＜ 年代中期，我國首次90 80年代末，我國首次引進玻璃鋼管道定長纏繞設備, 引進全自動電腦控制的連續(xù)纏繞玻璃鋼管生產(chǎn)線，從此，我國玻璃鋼管道工業(yè) 開始有了較快的發(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。 學資學習網(wǎng)——提供考研資料—— 定長纏繞管的加砂采用的是裹砂工藝，即用玻璃纖維布將石英砂包裹在里 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，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，且分布不夠均勻，造成其耐壓強度 不夠穩(wěn)定，從近幾年國內(nèi)使用經(jīng)驗看，離心澆筑玻璃鋼夾砂管的應用逐漸減少。 連續(xù)纏繞玻璃鋼管克服了離心澆筑工藝的缺點，在管道結(jié)構(gòu)上進行了優(yōu)化。 在結(jié)構(gòu)層中，石英砂和短切纖維一起均勻添加到結(jié)構(gòu)層每一個小的層間，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，這一特點完全不同于往復管的裹砂工藝。短切纖維的層間聯(lián)系特點： 短切纖維的添加一方面增強管軸向強度，另一方面起著管壁層間聯(lián)系的作用。 4. 大冶市王英水庫引水工程 短切纖維吸附樹脂的能力強，是層間結(jié)合的最佳介面。在路通管管壁每個小的 層間由于短切纖維各向同性的聯(lián)系作用，層間結(jié)合非常牢固。 連續(xù)纏繞玻璃鋼管作為一種性能優(yōu)良的復合管材，除了具有重量輕、強度 高、耐腐蝕、水力性能優(yōu)良、可設計性強、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)濟效益和社會效益亦非常顯著，近年來在我國的市政建設、 石油化工、水利灌溉、消防安全、海底排水、壓力供水、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理 等領(lǐng)域得到了廣泛的應用 三、管材比較 、三種管材性能比較如下：1 管材性能比較表 材管鋼 管 性能 球墨鑄鐵管 連續(xù)澆筑玻璃鋼夾砂管 使用壽命 年30 50年 30年 防腐能力 較弱 強 強 抗?jié)B性 較強 強 強 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 方便 方便 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 頭損失過水能力 0.013水頭損失 一般好 0.014 ?0.013 水 頭損失較大一般 0.0090.008?水頭損失較小最 好 重量管材運輸 重量較大 現(xiàn)場 制作 重量較大運輸 方便 重量較輕 2運輸較麻煩，大口 徑只能堆層 對基礎要求 最低 高 最高 后期維護 簡單、快捷 簡單、快捷 簡單、快捷 破損接口處強度不夠 管配件 可現(xiàn)場制作 型號較多 型號不夠完備 5. 大冶市王英水庫引水工程 抗老化性強強一般 2、經(jīng)濟比較 管材性能比較表 材管 項目 管鋼 球墨鑄鐵管 K9 （） 連續(xù)澆筑玻璃鋼夾砂管 D1220X10 DN1200 DN1000 /m管材價（兀） 1594 2252 1950 /m防腐價（元） 205 0 0 /m運費（元） 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/m141 管道安裝（元/m） 290 130 50 ）/m支墩費用（元，一 般地段過溝渠除外 0 100 100 溝槽開挖（元）/m 雙管溝槽費用 1110 雙管溝槽費用 1110 雙管溝槽費用 2062 管道綜合價）/m （元 DN1200 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、管道試壓費用，地質(zhì)情況較差的地段需再增加基礎處理 費用；其中球墨鑄鐵管支墩按全線支墩數(shù)量和費用除總長，折算到每米） 四、管材評價 1、水力特性分析 采用RPMPt節(jié)能效果最好，SP管、DIP管采用襯里后水力條件相當。 2、施工分析 DIP管、PCCP管由于自身重量較大，F(xiàn)RPMt重量較輕，管道安裝相對來講 玻璃鋼管較簡單；由于本工程地處丘陵地區(qū)，地質(zhì)情況相對較好，因此三種管 材基礎處理要求基本相當，SP管和DIP管由于本身整體性較好，對地基基本不 6. 大冶市王英水庫引水工程 管由于管重小，對地基處理的要求也較低，但需增加埋深 需做特殊處理，RPMP 滿足抗浮的要求。且對回填土料及回填密實度要求相對較高。 、從接口上分析3 除鋼管外的另三種管材采用橡膠圈柔性接口，對于地基的不均勻沉降，接 口通過借轉(zhuǎn)角進行適應，具適應能力有限。鋼管雖為鋼性接口，但因為鋼材本 身的變形能力強，接口強度高，具有很好的整體性，對地基不均勻沉降的適應 性較強。止匕外，采用橡膠圈接口的管道雖然管材本身使用壽命較長，但其接口 的嚴密性受到橡膠圈的質(zhì)量限制，橡膠圈老化、損壞而導致其使用年限可能遠 小于管材本身的使用壽命，從而產(chǎn)生接口漏損。同時，采用柔性接口的管道不 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 置支墩、拖拉墩，也相應增加了管線投資。 、安全性分析4 管一般不易發(fā)生爆管事故，管道滲漏后的修補也較其他管材容易。其他 SP 管材爆管后一般需要換管段，因此維修工期較長。 由于本項目為跨境引水，管道抗破壞性，相對鋼管及球墨鑄鐵管較好，而 玻璃鋼夾砂管容易被破管。 、經(jīng)濟分析5 從每米綜合價來看，鋼管和球墨鑄鐵管價格相當，連續(xù)纏繞玻璃鋼夾砂管 。50%g合價最高，且比鋼管和球墨鑄鐵管每米綜合價高出約 五、管材選擇 綜合以上分析與比較，針對本工程的特點，綜合管材價格、接口性能、管 管。RPMPt、DIPSP!安全性等因素，由好至差排列依次為 、 7. 大冶市王英水庫引水工程 在實際應用中，除采用上述技術(shù)經(jīng)濟比較外，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、 用戶使用經(jīng)驗、維護能力、搶修速度等等許多因素影響。在本工程輸水管道從 、管材工作壓力DN1200mm管徑為 水源至大冶城區(qū)輸水管距離約 40.8 km 3規(guī)模原水時，/d萬ml.5m1.2? 考慮，采用雙管輸水20、覆土厚度按1.0Mpa 三種管材中鋼管和球墨鑄鐵管綜合造價比較適中。 針對本項目原水管道、輸水管道工程管徑大、輸水距離長、輸水安全性要 求高、允許施工周期短的特點，特別是本工程為跨區(qū)域引水，輸水管道安全性 是第一位的，建議優(yōu)先在鋼管和球墨鑄鐵管中選擇。目前鋼材價格進入谷底， 大口徑配水管道宜選用鋼管或球墨鑄鐵管。 學資學習網(wǎng) 提供考研資料 8． 學資學習網(wǎng) 提供考研資料