東山供水工程DN1000管道選用分析

白亮琴

(山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原 030024)

東山供水工程DN1000管道選用分析

白亮琴

(山西省水利水電勘測設計研究院，山西太原 030024)

本文針對山西省東山供水工程DN1000供水管道工程，簡述了預應力鋼筒混凝土管及球墨鑄鐵管的綜合性能、施工、安裝及事故處理等內容，并對管材選用進行了比較分析。根據管道使用區實際情況，建議選用球墨鑄鐵管。

東山供水工程;供水管道;選用分析

大型引調水工程，合理選擇輸水管材非常重要，不僅關系到工程投資的多少，而且關系到工程安全運行。選擇管材時，首先需滿足管道設計工壓、抗外壓等高密封性、高抗滲性及防腐蝕要求，同時，要考慮管道運輸、安裝、事故處理及工程投資等多方面因素。供水工程輸水管線可供選擇的管材主要包括鋼管、球墨鑄鐵管(簡稱DIP)、預應力鋼筒混凝土管(簡稱PCCP)等。

1 工程概況

東山供水工程作為山西省大水網工程之一，是一項跨流域、覆蓋面廣的大型供水工程，供水體系的調出區和調入區涉及晉中市8個縣(市)。工程供水管(洞)線全長254.64km，其中分布在調入區的DN1000供水管線長度52.72km，占整個工程總長度的20.70%。其中子洪支線段長11.65km、下梁水庫～大溝水庫段長13.58km、大溝水庫～兩渡段長27.49km。供水線路沿線地形條件極為復雜，管道設計工壓最高達1.80MPa，最大埋深9m，并多次穿越邊山深溝、鐵路及高等級公路等障礙物，增加了供水工程調入區DN1000規格供水管道PCCP及DIP選型難度。

2 PCCP與DIP綜合性能

PCCP是由薄鋼板、承插口鋼圈、高標號混凝土、預應力鋼絲和高強水泥砂漿等材料經多種工序制作而成的復合管材，具有安全、經濟、承受高內壓和外荷載、良好的密封性、抗震性及耐久性、安裝快速方便、運行費

用低等特點。

DIP是使用18號以上的鑄造鐵水添加鎂球化劑后，經過離心球墨鑄鐵機高速離心鑄造而成的管道，具有強度大、韌性好、管壁薄、金屬用量少、承壓高及優異的防腐蝕等性能。

2.1 抗內、外壓性能

水錘是威脅高壓輸水管道安全危害之一，通常情況下，當事故停泵時，有壓供水工程中的管道瞬間會產生強大水錘壓力，這種水錘壓力會大于正常管道設計壓力的數十倍，因此，在選用管道時，PCCP及DIP不僅能滿足管道設計工壓，而且能滿足管道水錘壓力的要求，同時，還要滿足管道埋地后，外界對PCCP和DIP的壓力，使之抗外壓性能滿足工程使用條件。

2.2 抗滲性能

PCCP采用薄鋼板制作成鋼筒，逐節進行了水壓試驗，基本保證了管身具有較好的抗滲性能;PCCP的承插口采用雙膠圈止水，安裝完成后須對單個接頭進行打壓試驗，竣工后整段進行水壓試驗，確保PCCP接口的密封性。PCCP自重較大，管線區域地形起伏較大或存在地基不均勻沉陷時，若外力因素導致接口受力，可能產生接口滲水現象。

DIP的承插口采用單膠圈止水，大口徑管道須進行單個節頭打壓，管線全部安裝完畢后根據情況進行分段水壓試驗，確保接口密封性。

2.3 抗腐蝕性能

PCCP的腐蝕主要與材料因素、施工因素、表面狀態和環境因素等有關，其中最主要體現在混凝土及水泥砂漿保護層的密實性，目前，有效的防腐辦法是表面涂層配合陰極保護共同抵抗外部腐蝕。

DIP外部一般采用金屬鋅及瀝青涂層保護，部分隔斷鐵和腐蝕介質的接觸，且金屬鋅具有韌性，可耐較大的沖擊和摩擦，鋅的電極電位比鐵的電極電位低，對鑄鐵管起到犧牲陽極的保護作用，減緩了管材的表面腐蝕。

2.4 施工性能

同口徑的PCCP自重比DIP大，則調運、安裝需要的機械設備噸位大，施工臺班費用高，施工占地也比較大;PCCP水泥砂漿保護層在運輸、裝卸過程中難免發生破損，現場修復繁瑣，且PCCP的鋼制承插口，一旦外力過大產生擠壓變形則修復困難;PCCP安裝接頭的內、外側縫隙需進行水泥砂漿填充，安裝時間需加長，若采用柔性材料填縫密封則成本較大。

工程運行過程中，若供水管線發生事故，DIP可直接切割管道并及時更換;PCCP外包鋼箍并包封鋼筋混凝土墩，施工困難且工期長。

3 東山供水工程管材選用分析

3.1 綜合性能比較

雖然DN1000PCCP與DIP均可以滿足工程使用要求，但從管道抗內壓性能、抗滲性能、抗腐蝕性能及運輸、安裝及事故處理等多方面綜合分析、比較，DIP其性能較PCCP管道，更適合于東山工程DN1000管道使用。

3.2 投資估算及分析

東山供水工程DN1000管道投資估算采用2014價格水平年，PCCP與DIP兩者按相同施工條件考慮，投資分析結果如下。

3.2.1 PCCP投資

投資估算表中，三段DN1000 PCCP設計工壓統一按1.20MPa分級，覆土厚度平均按5m考慮，選用PCCP總投資為10548萬元。詳見下頁表1。

3.2.2 DIP投資

根據工壓及管道埋深，三段DN1000 DIP分為兩種:設計工壓≤1.20MPa且埋深≤3m選用K8級DIP;設計工壓＞1.20MPa或埋深＞3m選用K9級DIP。結合其他供水工程DIP使用情況，管件投資占管材投資的6.50%，自錨管(K9)占管線長度3%，選用DIP總投資為10071萬元。詳見下頁表2。

表1 東山供水工程 DN1000PCCP投資估算

表2 東山供水工程 DN1000DIP投資估算

3.2.3 經濟比對

經過上述分析、計算，在施工條件相同時，DN1000供水管道DIP比PCCP投資節省477萬元，因此，選用DIP比較經濟。

4 結論

東山供水工程供水管道線路長，調入區DN1000管道占整個供水管線的比例大，根據管道使用區實際情況，考慮DIP具有優良的抗內外壓性能、抗滲性、抗腐性能，且運輸、安裝方便，事故處理難度小，施工占地少且投資相對節省，因此，東山供水工程DN1000管道選用DIP比選用PCCP更經濟合理。

Analysis of DN1000 pipeline for Dongshan Water Supply Project

BAI Liangqin
(Shanxi Hydroelectric Investigation＆Design Institute，Taiyuan 030024，China)

This paper deals with overall performance，construction，installation and accident handling of prestress steel cylinder concrete pipe and nodular cast iron pipe for the DN1000 water supply pipeline engineering in Shanxi Dongshan Water Supply Project，and carries out a comparative analysis on selection and use of pipes．It suggests the nodular cast iron pipe should be applied based on the practical situations in the pipe use area．

Dongshan Water Supply Project;water supply pipeline;selection and analysis

TV672+.2

B

1005-4774(2015)06-0051-03