黃水東調輸水工程管材的選用及防腐設計

鐘承辰，都苑苑

（青島源水投資發展集團有限公司，山東 青島266000）

青島市黃水東調承接工程是為實現青島市雙路供給客水而建設的調水工程，工程等別為Ⅱ等，工程規模為大（2）型。工程包括輸水主線、南線、東線、北線工程。輸水主線工程線路長62.340 km，設計流量為9 m3/s，自山東省黃水東調二期宋莊東延工程管道末端起，在平度市境內，經新建泵站加壓后往東南方向敷設，分為東線工程和南線工程，末端為擬建水庫。

1 管材選型

1.1 常用管材特點

經計算，本工程沿線管道內壓均小于1 MPa，輸水管道常用可選管材有：預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）、涂塑復合鋼管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼管等。

1）預應力鋼筒混凝土管（PCCP管）。由薄鋼板、高強鋼絲和混凝土復合制成，故兼有鋼板的抗拉性能和混凝土的高強度、抗壓、耐腐蝕的優良性能。管材的生產工藝成熟，且國內生產廠商眾多，產品質量、生產時間均有保障。

2）涂塑復合鋼管。機械強度和延伸率高，柔韌性好，承載能力強，安裝方便，單節長度長，對基礎要求較低，施工方式靈活。管材的生產工藝成熟，國內生產廠商選擇性大，有利于質量和生產工期控制。在供水保證率和使用壽命方面有較大優勢，且其延展性強，承受壓力大。

3）球墨鑄鐵管。具有鋼管的強度，良好的塑性、韌性和鑄造性能，承壓能力強，無需采用大量的防腐措施，內襯水泥砂漿，外部噴鋅后涂瀝青，施工較方便。但其價格較高，重量比鋼管重。目前國內生產不出DN2800以上的球墨鑄鐵管。

4）玻璃鋼管。玻璃鋼管主要由高分子不飽和聚脂樹脂構成，又以SiO2、CaCO3作為填料、玻璃纖維為增強材料，在石油、化工等領域廣泛應用。

1.2 管材比選

管材的選擇以相同的開挖邊坡、匹配的管頂覆土深度為計算模型，在基本相同水力條件下，對1 000 m管道的設備投資、施工費用及移民投資等相關費用進行管材比選。不同管材1 000 m長度的綜合費用情況類比見表1。

2 管徑的確定

確定輸水管徑需先確定流速，為防止發生過大水錘現象，最大流速不超過3.0 m/s；工程引黃河水，為避免管內淤積，最小流速應不小于0.6 m/s。根據管線布置情況，采用單根管道輸水。本次采用不同管徑單管輸水（以涂塑復合鋼管為例）的管道方案，進行經濟技術比較，見表2。

3 綜合比較

3.1 管材選用

通過對輸水主管線和分部輸水管線工程管材比選可知，預應力鋼套筒混凝土管（PCCP）投資最省，玻璃鋼管次之，涂塑復合鋼管和球墨鑄鐵管投資相對較大。

表1 各類管材每1 000 m的綜合費用對比表

表2 不同管徑供水的綜合費用粗估對比表

采用PCCP管投資最省，近些年PCCP管經常發生爆管漏水現象；PCCP管自身較重，安裝困難，需要用特殊設備吊裝；本工程部分管段沿線地下水對混凝土有腐蝕性，即使對PCCP管做陰極保護，仍需定期檢測更換陽極包，PCCP管的防腐質量也難以得到保證。本工程管線局部管段覆土較深，覆土壓力大，玻璃鋼管抗外壓能力差，且運輸和施工過程中怕摔碰，采用玻璃鋼管施工速度慢。鑒于本工程輸水管線較長，綜合考慮沿線地形、管道開挖深度等方面的因素，確定輸水主管線、南部輸水管線、東部輸水管線采用涂塑復合鋼管。而考慮到DN1000球墨鑄鐵管和DN1000鋼管單價相差不大，經綜合考慮，確定北部輸水管線全線采用球墨鑄鐵管。

3.2 管徑的確定

通過表2中的經濟技術方案比較，主線方案2最優，故管道選用1根DN3000的管道輸水；南線方案2最優，故管道選用1根DN2000的管道輸水；東線方案2最優，故管道選用1根DN2200的管道輸水。

3.3 防腐設計

1）涂塑復合鋼管。鋼管及管件的表面預處理。埋地鋼管及管件內外防腐前均應進行表面預處理。除銹前應對管道表面所有可見油污、塵土等污物進行擦拭和清洗，并視污物的具體情況選擇處理方法和工藝。除銹等級應達到《涂覆涂料前鋼材表面處理表面清潔度的目視評定》（GB/T8923.1-2011）中規定的指標。

防腐層結構。鋼管及鋼管件外防腐采用內熔結環氧加強級防腐處理，執行標準《埋地鋼質管道聚乙烯防腐層》（GB/T23257-2009），涂塑復合鋼管的結構組成：第一層環氧粉末（FBE120μm），第二層膠粘劑（AD）≥170μm，第三層聚乙烯（PE）≥3.7 mm；鋼管及鋼管件內防腐采用熱熔接環氧樹脂加強級防腐處理（內環氧涂層厚度≥450μm）。

陰極保護防腐措施。鋼管管道沿線鋼管每節（12 m）設1組陽極，每組2個陽極包；1 km設1支測試樁，用于檢測陽極消耗情況；線路閥井根據確定的材質單獨計算陽極用量；頂管段所需陽極數量均勻分布在頂管的兩端；犧牲陽極保護陰極系統設計壽命30年。

2）球墨鑄鐵管。球墨鑄鐵管內壁防腐采用水泥砂漿處理。外防腐采用噴鋅涂料防腐，先在管道外壁噴鋅（130 g/m2），外涂厚瀝青（50μm）。