不同类型大口径管材在西江引水工程中的选用研究_比选

3 管材市场供应情况

本工程规模较大，线路较长，且工期较紧，管材的市场供应能力是管材选用必须考虑的问题之一。

3.1 钢管（SP）

钢管是一种在各行业广泛应用的管材，属市场常见管材。钢管生产厂众多，国内各大城市均有成规模的生产厂，技术成熟可靠，市场成熟，市场供应充足比选，价格可以形成有效竞争。

3.2 球墨铸铁管（DIP）

我国球墨铸铁管生产企业众多，主要集中在辽宁、山东、河北、华东等地区，而华南、西南、西北地区的球管生产企业相对较少。目前国内中小口径球墨铸铁管（DN100～DN1800）技术成熟，已经具备大批量生产能力，使用广泛，管道价格也相对较低，但大口径球墨铸铁管国内生产和使用均较少，价格也较高。

3.3 玻璃钢夹砂管（RPMP）

玻璃钢管自上世纪八十年代引入中国后，经过二十余年的发展，已经成为国内供排水管线常用管材之一。国内的玻璃钢管生产厂众多，生产规模和产品质量参差不齐，主要采用长玻璃纤维加砂缠绕工艺制成，基本规格为DN150～DN4000，工作压力为0.6～4.0MPa，已具备大口径（DN1600～DN4000）生产能力，但实际应用以中小口径为主，缺乏大口径的使用经验。管道配件流水线机械化生产能力还相对薄弱，一般手工制作。

3.4 预应力钢筒混凝土管（PCCP）

我国的PCCP起步较晚，但引进技术、设备起点高，近几年，国内PCCP管迎来了一个大发展。从理论、制造、运输、施工到各种困难的克服处理，都在不断摸索和提高，为PCCP管的推广应用奠定了坚实的基础。从生产企业来看，目前国内较大的PCCP管道制造企业都具备了大规模生产大口径PCCP管的实力，且近年都有较好业绩。

3.5 钢衬钢筋砼压力管

由于钢衬钢筋砼压力管的内衬钢管外包300厚钢筋砼结构，所以管材主要以钢管为主，市场供应情况可参见见本文3.1节钢管。

4 管材施工技术分析

西江引水工程管线口径大，安全性要求高，是否具备成熟可靠的施工技术，也是管材选择必须考虑的重点之一。

4.1 钢管（SP）

钢管施工一般采用现场焊接形式，技术较成熟，由于重量适中，管材特性可方便的切割和连接，管道配件可以按需要进行制作，对复杂现场条件和各种地质条件适应性强，在现场焊接技术得到有效控制的情况下，可以确保不会发生渗漏。钢管敷设时，必须采取适当的钢管内外壁防腐措施，施工过程中，应注意对防腐层的保护。

4.2 球墨铸铁管（DIP）

球墨铸铁管一般采用橡胶圈密封，承插接口比选，密封性好，施工技术成熟，重量适中，对地质条件实用性较强，一般需要做简单的管道基础，施工速度较快。

4.3 玻璃钢夹砂管（RPMP）

玻璃钢管一般采用橡胶圈密封，承插接口，密封性好，施工技术较成熟，重量很轻，对地质条件适用性较强，一般需要做简单的管道基础。玻璃钢管对于施工现场的管理、回填土的粒径要求较高，对于回填质量要求很高，是目前各种管材中要求最高的一种，南方地区一般需用砂回填，使工程费提高论文网。玻璃钢管单根长度较长，且重量小，不需防腐处理，因此施工速度较快。

4.4 预应力钢筒混凝土管（PCCP）

PCCP管一般采用双橡胶圈承插接口，施工技术较成熟，密封性好。由于PCCP管是半柔性接口，要求管道基础局部变形不应过大，对于软弱土地基，一般情况下PCCP管需用砂垫层做管道基础，管道基础下需根据土质状况进行适当的处理，以提高土壤的承载能力，减小管线通水运行后的沉降量。管道两侧管槽回填料的密实度要求低于玻璃钢管，可以使开挖后的土壤得到更多的回填利用，有利于提高工程建设进度、降低工程造价和对环境的影响。

由于PCCP管重量较大，因此对施工机械的要求是几种管材中最高的，目前PCCP管旋工常采用大型龙门吊或大型履带吊车，两者各有利弊，一般根据旋工企业的自身机械设备情况、经验和现场地形条件、土质状况等综合选用，根据目前国内实际情况，大规格的PCCP管道吊装机械已经比较常见，不会成为制约因素。

大口径PCCP采用双O型橡胶圈止水，密封性能高，接口带有试压点，安装后可用每个接头逐一单独试压，有利于保证施工质量。

大口径PCCP管道配件（弯头、排水三通、排气三通等）一般采用现场制作，制作周期相对较长比选，但如果施工管理得当，不会对工期造成影响。

4.5 钢衬钢筋砼压力管

一般情况下，钢衬钢筋砼压力管的施工步骤是：管沟开挖――基础处理――浇筑底板砼――安装（焊接）钢管――扎上部钢筋网片和支模板并浇筑砼――回填。为加快施工速度，可将侧壁钢筋与顶板钢筋整体绑扎，形成钢筋笼，待内衬钢筒安装就位后吊装整个筋笼与底板预留钢筋绑扎连接。

54.6 施工进度比较

西江引水工程工期紧，要求高，管道工程的施工进度将是影响整个进度的一个比较重要的环节。

钢管的连接采用焊接方式，根据以往工程经验，管径在DN2200以上的管道每道焊口焊接时间一般不少于24小时，即使多道焊口同时焊接，施工时间也较长。

玻璃钢管一般采用两道O形密封圈或反力弹性密封环两种连接方式。安装方便、密封性、耐腐性好，接头可在小角度的范围内任意调整管线的方向。

PCCP管接头采用滑动O型胶圈密封，安装时沿承插滑动O型胶圈密封，其钢质承口圈和插口圈，加工尺寸精度高，承口呈钟形，具有安装自定位的作用；插口是带有单凹槽或双凹槽的特制型钢，密封橡胶圈按照与胶槽等断面设计，填充在凹槽内，安装好以后的橡胶圈受双向挤压，形成很好的密封力，PCCP接头安装后，一般都能一次打压成功，滴水不漏。这种型式的接头可以承受高达3．0MPa以上的水压力。根据类似工程经验，每个施工作业面每天可安装PCCP管道约12根，根据不同的管径和管节长度每日安装进度约50～80米，施工速度较快。

通过上述管道连接安装方式的比较可以看出，PCCP管和夹砂玻璃钢管的安装旋工较为方便，施工方式也有保证。钢管的焊接方式耗时长，而且焊接质量易受现场气候因素及施工条件的影响。钢衬钢筋砼压力管施工耗时最长。

5 管材比选及结论

现按照各种管材的特性、口径适应范围、施工造价、施工要求和施工条件以及国内外实际应用的情况、管材制造供货等方面进行综合比较，以合理地选择管材。

5.1 管材特性比较

从水力条件而言，玻璃钢夹砂管最优，糙率系数为0.001；PCCP管居中，内衬水泥砂浆防腐的钢衬钢筋砼压力管、钢管和球墨铸铁管相当，糙率系数约为0.013。从管材的工程力学特点考虑，钢管适用性最强。钢管环向强度、弹性模量较高，可承受较高的内水压力和管顶外荷条件，能适应各种地质条件，一般情况下不需做管道基础处理。钢衬钢筋砼压力管由于浇筑底板砼且外包混凝土，故承受较高的内水压力和管顶外荷条件。球墨铸铁管承受外压的能力比钢管差比选，道路以下埋深相对较浅时应做加固处理，球墨管为柔性接口，管道转弯处需设支墩，以防接口脱落。PCCP管是半柔性接口，要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂石过渡层。玻璃钢管相对而言壁薄，为柔性管道，对基础与回填要求较高。从管道的使用寿命而言，钢衬钢筋砼压力管使用寿命最长，球墨管、玻璃钢夹砂管、PCCP都也可以达到50年以上，钢管的使用寿命取决于防腐层施工质量和运行维护水平等因素，随着现代防腐技术的发展，钢管的使用寿命也得到了极大的提高。从管材的生产运输灵活性而言，钢管及其管配件可工厂生产或现场制作，接口采用就地焊接，运输和施工安装方便。球墨管、玻璃钢管和PCCP管材和管配件都需工厂定做。玻璃钢管重量轻，运输方便。PCCP管自重最大，运输较为困难。

56.2 口径范围、管材制造供货及国内应用实例等比较

钢管设计制作方便，口径范围广，在大量供水工程中得到了广泛应用，在长距离输水工程中钢管的使用积累了最为丰富的经验论文网。

大中口径球墨铸铁管，国内生产规格一般不超过DN2600，实际应用超过DN2200的较少，能制造的厂家也不多，缺乏市场竞争力，价格高。我国城市供水管网中，铸铁管占80％以上，但口径多为DN300～1200mm之内。球墨管在大口径长距离引水工程中使用较少。

玻璃钢夹砂管国内已具备大中口径的生产能力(DNl600～ DN3000)，制造工艺为纤维缠绕型，但在城市给水工程中应用较少，以DN1600及以下口径较为成熟，大于DN1600以上实际应用很少。

预应力钢筒混凝土管（PCCP）国外实际使用最大口径己达6.4m以上。到目前为止，国内PCCP管规格范围从DN600到DN4800，适用工作压力最高达1.6MPa，最大覆土深度达10m以上。近几年国内应用长距离大口径PCCP的主要工程如下表所示。

PCCP管在长距离输水工程应用情况统计表

上述己竣工通水的工程迄今为止未因管道质量问题发生过事故，显示出了该管材的供水可靠性，为长距离输水创造了有利条件。
 

57.3 管材造价比较

根据广东省最近的材料价格、埋管设计和施工方案，钢管（SP）、球墨铸铁管（DIP）、玻璃钢管（RPMP）和预应力钢筒混凝土管（PCCP）4种管材的单位长度埋管的工程造价趋势见下图。

Fig.1 Cost of differentkinds of pipes

58.4 结论

综合以上因素考虑，玻璃钢管应用于压力供水以DNl600及以下口径较为成熟，大于DNl600以上实际应用很少。结合西江引水工程所在地区地形地质状况分析比选，管线沿线地形和地质条件变化复杂，管线沿线障碍较多，玻璃钢夹砂管适应性不强，故此不推荐采用。

由于制造技术、能力等方面原因，国内能生产的大口径球墨铸铁管（DN2200～DN2600）价格居高不下，比钢管和PCCP管要高出许多，国内能制造的厂家也不多，生产能力均有限，市场缺乏竞争力。虽然可以采取国际竞争投标形式，但从国外进口，考虑各种运输费用和相关税费后，价格还会有较大增加，大口径球墨铸铁管经济性不具有优势。

结合本工程特点，从管材性能、管道造价、市场情况和实际使用状况等综合分析，适合的大口径管材（DN3200以上）有钢管和PCCP管。考虑到管线沿线总体来说交通运输条件较好，地质条件也可以满足大口径PCCP管的要求，且PCCP管埋管单位造价较钢管低，因此大口径（>DN3200）输水管道的主管材推荐采用PCCP管，局部穿越障碍（道路、河流）工程采用钢管。

对于配水支线管道，由于管道基本在广州市区道路边缘及道路上敷设，考虑管道的运输及安装条件，配水管道管材均考虑采用钢管。其中DN3200和DN2800管道采用钢衬钢筋砼压力管，DN2400和DN2000采用钢管。

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