長興島(二期)供水工程輸水管材選用分析

李媛媛，伊佳倩，趙巖松

( 大連市水利規劃設計院，遼寧 大連116021)

1 工程概述

長興島( 二期) 供水工程主要采取壓力管線輸水方式。工程利用已建成的大伙房水庫輸水入連工程的東風水庫高位水池供水，由新建的長興島二期供水工程與已建成的長興島一期供水工程共同承擔輸水任務至長興島地區。長興島二期供水工程輸水量為23.86 萬m3/d，工程總投資14.86 億元［1］。

長興島( 二期) 供水工程輸水線路主要分布于大連北部的低山丘陵區。新建輸水管線途經瓦房店市太陽升街道、復州城鎮、楊家滿族鄉、三臺子滿族鄉、泡崖鄉、謝屯鎮及長興島臨港工業區的長興島街道、交流島街道。線路總長度74.89 km，采用DN1400 鋼管、DN1200 鋼管輸水。長興島線路2 ×DN1400 鋼管線 路 長 度35.83 km，2 × DN1200 鋼 管 線 路 長度39.06 km。

2 管材特性及分析

本次設計對玻璃鋼管、鋼塑復合管、球墨鑄鐵管和PCCP 管這4 種管材進行比較:［2］

2.1 玻璃鋼管

玻璃鋼管也稱玻璃纖維纏繞夾砂管( RPM 管) 。主要以玻璃纖維及其制品為增強材料，以高分子成分的不飽和聚脂樹脂、環氧樹脂等為基體材料，以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料作為主要原料。大連地區主要應用于轉角樓至英那河調水工程，東崗核電站引水工程及臥龍水庫至灣里凈水廠供水工程等。

玻璃鋼管主要有以下特點:

1) 耐腐蝕性能好。由于玻璃鋼的主要原材料選用高分子成分的不飽和聚脂樹脂和玻璃纖維組成，能有效抵抗酸、堿、鹽等介質的腐蝕和未經處理的生活污水、腐蝕性土壤、化工廢水以及眾多化學液體的侵蝕，在一般情況下，能夠長期保持管道的安全運行。

2) 抗老化性能和耐熱性能好。

3) 抗凍性能好。在零下20 ℃以下，管內結冰后不會發生凍裂。

4) 重量輕、強度高、運輸方便。

5) 水力條件好。內壁光滑、輸送能力強，不生銹、不結垢、水阻小。

玻璃鋼管主要缺點是:

1) 由于密度小，材質輕，在地下水位較高地區安裝玻璃鋼管極易浮管，必需考慮設置鎮墩或雨水徑流疏導等抗浮措施。

2) 玻璃鋼管防紫外線能力差。

3) 覆土深度要求較高。由于丘陵地帶地勢起伏地區易產生變形和滑動，需增設鎮墩，施工中對基礎處理和回填要求較高。

2.2 鋼管( 鋼塑復合管)

鋼塑復合管主體管道采用鋼管，管道內壁采用熱熔解環氧粉末( PE) 涂料防腐，管道外表面采用熱涂覆進口線性低密度聚乙烯( PE) 粉末涂料防腐。

鋼管作為輸水工程中常用的管材，除具有高強度性、高抗滲性、高密封性和耐久性等特點外，還具有承壓能力強、適應復雜地形、抗震性能好、重量較輕、運輸方便等特點。在大連地區的輸水工程中鋼管被廣泛應用，特別是在引英入連供水工程中兩根約108 km長的管線采用DN1800 鋼管，均一次試水成功，且無一處爆管和泄漏，取得良好的經濟效益和社會效益。

通過多年的應用，大連市對鋼管的設計、加工、施工和運行管理都積累了豐富的經驗。采用內環氧外PE 的新型防腐技術后，克服了傳統內砂漿外環氧煤瀝青防腐技術的缺點，如防腐處理比較復雜、防腐效果較差、水力條件不好等。鋼塑復合管的主要缺點是造價較高。

2.3 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管作為輸水工程中常用的管材，其特點與鋼管較為相似，具有高強度性、高密封性和耐久性等特點，還具有適應復雜地形、抗震性能好、承壓能力強等特點，在大連地區的城市輸水管網工程中被廣泛應用。通過幾十年的應用，大連市對球墨鑄鐵管的設計、加工、施工和運行管理都積累了豐富的經驗也對其使用的可靠性較為認可。

球墨鑄鐵管的主要缺點是造價高，單管重量大，管道接頭較多，轉彎處需設鎮墩，施工進度較慢，其糙率與傳統鋼管相似，一般在0.012 左右。受成本限制，小管徑中( 小于DN1200) 應用較廣。

2.4 PCCP 管道( 預應力鋼筒混凝土管)

預應力鋼筒混凝土管是國內近十多年發展起來的新型管道材料，目前國內已發布并實施了其國家標準( GB/T19685—2005) 。該管道是一種具有高強度、高抗滲性和高密度性的復合型管材，其集合了薄鋼板、異型鋼、普通鋼筋、高強度預應力鋼絲、高強混凝土、高強砂漿和橡膠密封圈等原輔材料制造而成。該管道材料不僅綜合了普通預應力混凝土輸水管和鋼管的優點，而且尤其適用于大口徑( 大于DN1400) 、高工壓和高覆土的工程環境。

短短10 多年時間，國內已經建成四十多條生產線，年設計生產能力達1 000 km 以上，管道規格DN 1 200 mm ～DN 4 800 mm。目前，已被運用在國家重點工程南水北調部分標段以及遼寧省內東水西調工程的部分標段中。

PCCP 管道作為以混凝土為主體的管材，不可避免的也暴露出諸如單管重量大，管道接頭較多，施工進度較慢的一些缺點。

2.5 管材比較匯總

4 種管材基本特點比較見表1，單價比較見表2，總投資比較見表3。

3 結 論

以上幾種管材各有明顯的特點，在各種工程應用中取得了良好的社會效益與經濟效益。

通過以上比較可以看出，玻璃鋼管無論采用何種工藝，制管及制做管件的過程中，質量控制手段和檢測手段的完善都是至關重要的，否則難以保證質量，同時玻璃鋼管屬于柔性管，剛度較差，對地基處理和施工要求較高，增加了施工難度。本線路所穿越的多為低山丘陵區，地形復雜，起伏變化多，不適合在重要的輸水工程中使用，不予選用。PCCP 管性能穩定，造價適中。在敷設承插式預應力鋼筒混凝土管時，允許每個接口有較小的轉角。對預應力鋼筒混凝土管，設計手冊規定的最大轉角每個接口為1.0°～1.5°，由于輸水線路地處丘陵地帶，輸水管線沿途地形起伏較大。在施工時，前段往往難以按設計均勻分配轉角，致使管線曲率逐漸積累，容易導致接口難以密封銜接。同時，線路主要分布在山區，由于該管單位重量大，施工中運輸難度也較大。綜合分析，不推薦使用該管材。球墨鑄鐵管造價最高且無特殊于其它管材的明顯優勢，不推薦選用。

鋼管作為傳統輸水管材，性能穩定，適應地形條件好，在應用中的經驗豐富，供水保證率高，并且投資造價低于球墨鑄鐵管，結合工程的重要性與投資等，經綜合考慮選用鋼管作為設計輸水管材。

表1 玻璃鋼管、鋼管、球墨鑄鐵管與PCCP 管基本特點比較表(DN1400)

表2 玻璃鋼管、鋼管、球墨鑄鐵管與PCCP管綜合單價比較表(DN1400) 元/m

表3 玻璃鋼管、鋼管、球墨鑄鐵管與PCCP 管總投資比較表(DN1400)

［1］大連市水利規劃設計院. 長興島臨港工業區二期供水工程初步設計報告［R］. 大連: 大連市水利規劃設計院，2010.

［2］張月云，戚玉彬. 給水工程中供水管材的選用［J］. 山西建筑，2009，35(28) :168 －169.