談遠距離管道輸水工程的管材選擇

孔令武，趙 謙，周海濤

（南水北調東線山東干線聊城管理局，山東 聊城252000）

近年來，為解決水資源供需矛盾，各地修建了較多遠距離調水工程，在這些工程中利用管道輸水成為首選。但因管材造價占比較大（40%）。所以對管材選擇進行探討非常必要。

1 承壓管的基本屬性

1.1 離心球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵是上世紀中期開發的一種高強度鑄鐵材料，其強度與韌性以及耐磨性接近于鋼材，管壁內所使用的石墨以球狀存于其內部，使管道在使用中保留了“鑄鐵”成分的傳統優勢，同時增強了其延伸性能和可抗沖擊的強度，故又稱延性鑄鐵管。實際應用中球墨鑄鐵管是最安全的輸水理想材料，但是價格也最高。日前很多企業針對成本高的問題也進行了改良，對球墨鑄鐵管減少“退火”程序，這樣生產的管材又叫鑄態球墨鑄鐵管，該管材各項指標和球墨鑄鐵管差別不大（延伸率少低），但因價格低，使用廣泛。

1.2 鋼管

鋼管使用歷史悠久，采用廣泛。一般的調水鋼管管道工程采用直縫焊和螺旋縫焊兩種。螺旋縫焊鋼管使用卷板，用螺旋管焊接加工線成型。因受生產過程中施工工藝的影響，鋼材存有部分剩余拉力，從而影響了管道承壓的強度。相比直縫管，焊縫長，焊口在處理方面存在的薄弱點較多，可靠性小。從整體情況看，雖然價格相對球墨鑄鐵管偏低，但因腐蝕影響使用壽命成了鋼管使用的障礙。

1.3 預應力鋼筒混凝土管（PCCP）

該管材是用鋼筒、高強混凝土及高強鋼絲多種材料復合制作的輸水管道，管壁為混凝土，在混凝土管壁中植入一定厚度的鋼筒，同時在管芯上部施加高強預應力鋼絲環向纏繞，并在上面噴射致密高強均勻水泥砂漿，既是管材的部分結構體，也是纏繞鋼絲的保護層。該管材充分發揮了鋼材、混凝土兩種材料抗拉、抗壓優勢。形成了耐腐性高、密封功能強、高抗滲、高水頭且能承受高覆土等諸多優點的輸水管材。單論性價比比球墨鑄鐵管和鋼管低的多，約60%。且生產的管徑在60～400 cm，承壓在0.4～2.0 MPa 之間，可選余地大，是理想的輸水管材。

1.4 預應力混凝土管

預應力混凝土管依據施工工藝分成兩種，其中之一由于操作工序分三道工序，故稱三階段管。另一種，是一道工序，直接成型，故叫一階段管。一階段管因生產簡捷，成本較小，社會認可度較高，目前應用較多。從總體情況看，一階段管的抗壓能力強過三階段管，但這類管材的抗折和抗外力沖擊的能力都較低，這在選材時要引起使用者的重視。因在運輸、倒運、安裝等環節要求嚴格，破損率高，隨著技術的發展，其它管材的應用，已成逐漸淘汰之勢。

1.5 玻璃鋼管

玻璃鋼管的主要原材料是“玻璃纖維”和“不飽和聚脂樹脂”加上“石英砂”三種，其加工工藝是用纏繞方式加工。其強度高、質量輕，方便倒運及運輸，并且耐腐性能良好，內壁光滑，不易形成附著污垢，糙率小，流速快。與混凝土管相比，糙率系數小于40%，輸水量相對較大。兩管相連，采用雙膠圈承插，施工便捷。因管壁薄，抗外沖擊力的性能偏低。因柔性好，其抗折性能較高。故對布管沿線基礎處理及回填高度限制要求嚴格。總體上購置價要比預應力混凝土管略高一些。

2 管材的選擇

選擇輸水管材，一方面不同地域習慣、地形地貌、自然環境改變、經濟承受能力的高低等都不相同。另一方面要依據工程的設計規模、重要程度、管徑和工作壓力及施工承載等因素，還有施工現場的地質條件、地形狀況、工程周期、資金狀況等全方位綜合比對后才可最終確定。

假若資金有保證，那就首選球墨鑄鐵管和鋼管。但選擇球墨鑄鐵管要受到管徑的制約，因目前國內企業大多數可生產“DN1000mm”以下的球墨鑄鐵管，能生產DN1000mm-DN2000mm 之間的企業很少，并且購置價格較高。若是選用鋼管，要特別考慮分析輸水水質和土壤土質對鋼管的腐蝕性因素，尚若腐蝕性較強，就必須考慮采取陰極保護和上防腐漆等措施，以確保鋼管的使用壽命。

假若資金不足，可以選擇預應力鋼筒混凝土管、預應力混凝土管和玻璃鋼管三者之一。預應力鋼筒混凝土管的安全性能要高過預應力混凝土管和玻璃鋼管，性價比也高。但要強調的是，選用預應力鋼筒混凝土管，承插接口最好要用雙膠圈，不僅施工方便，使用運行過程中更放心。在山區丘陵地帶，由于土石基礎混雜不均，地形變化較大，盡量不選用預應力混凝土管和玻璃鋼管。但在平原地區，尤其是以土基為主且地形平坦的區域，可建議選擇這兩種管材。但在施工時應針對這兩種管材的弱點嚴格施工方式和施工程序。

總體上講，使用這三種管材，建議在一些特殊、重點部位如：鎮墩處、閥門檢測井、過河和過路倒虹及分水口等，應考慮鋼制短管配合或采取合理的工程措施保護。另外要強調的一點，目前國內玻璃鋼管生產廠家，魚目混雜，質量優劣相差較大，考查廠家要慎之又慎。