供水工程长距离输水管材的优缺点及选用原则

摘要 在供水工程中，管道占投资的比重很大，因此管材的选择很重要，不同的管材适合不同的工程，应从每种管材的优缺点、性能、安全、性价比等方面综合考虑。总结了常用管材的分类和优缺点，从性能、安全、经济等方面对其进行综合比较，提出供水工程长距离输水管材的选用原则，并分析了选用管材时的注意事项，以期为供水工程长距离输水管材的选用提供参考。

关键词 长距离输水管材；供水工程；选用；优缺点；原则

中图分类号 TU991.36 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2013）05-0206-02

在供水工程中，管道占投资的比重很大，因此管材的选择很重要，不同的管材适合不同的工程，应从每种管材的优缺点、性能、安全、性价比等方面综合考虑。

1 常用管材分类及优缺点比较

输水管材一般分为金属管材、非金属管材和复合管材3个大类。具体分类见图1。现将目前在国内应用广泛、比较认可的几种管材的优缺点进行比较。

1.1 普通焊接钢管（SP）

优点：材质较轻、强度高、承压大、韧性好、适应性强。此外钢管的密封性好，和其他管材的承插式接口相比较，钢管的焊接口密封性最高；且钢管可制成各种折线型，对地基不均匀沉降适应能力强；钢管适用于大于1.6 MPa的中高压力管道，同时抗磨损能力较强；吊装方便。

缺点：耐腐蚀性差，施工复杂，工期长，造价较高。使用寿命较短，一般低于25年，在使用时要对其进行防腐处理和保护，可使寿命达50年；此外施工工艺较复杂，现场焊接比较费时，防腐处理也比较麻烦，还要考虑管道伸缩的问题。

1.2 离心球墨铸铁管（DIP）

优点：内壁衬水泥磨光防腐，外壁采用喷锌后涂沥青防腐。承压性能、抗震性能、耐腐蚀和密封性能较强，耐压强度为4～5 MPa，柔性接口，拆装方便，承受局部沉陷的能力好。现场施工方便，不需要焊接和防腐处理。

缺点：大口径球墨铸铁管及管件的运输和安装难度大，管壁薄，承、插口端容易变形，对于较软弱管基，接口处容易产生变形，影响管道敷设质量；且价格较高。

1.3 夹砂玻璃钢管（RPM）

优点：强度较高，重量轻，耐腐蚀，不结垢，内壁光滑阻力小，输送能力强，损失小、节省能耗。连接采用承插式，不需要考虑管道的伸缩问题。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；安装方便。

缺点：刚度相对较小，承受外荷载能力相对低，对沟槽基础垫层尤其是胸腔回填土和密实度要求较高；管壁薄，脆性大，容易被碰伤，易被重物击碎；同时承受内压的能力强，承受外压的能力弱。

1.4 预应力混凝土管（PCP）

优点：造价低，口径一般在2 000 mm以下，工压在0.4～0.8 MPa。

缺点：承受内压较低，并且重量大，给运输安装造成一定的不方便。

1.5 预应力钢筒混凝土管（PCCP）

优点：钢筒与混凝土复合管，其管径一般为DN600～3 600 mm，工压为0.4～2.0 MPa，其中DN1 200 mm以下一般为内衬式，DN1 400 mm以上通常为埋置式。特点是由于钢套筒的作用，抗渗能力非常好，它既具有PCP的刚性好、兼备SP承压高、安全好的优点。管子的接口采用钢制承插口，并设橡胶止水圈，因而止水效果好；PCCP管较玻璃钢管而言，更能承受外压，也更能承受施工和运行中的碰撞。

缺点：自重大，接口需要特殊处理，需加工特殊管件；运输安装费用较高，中小口径管道优势不大。

1.6 聚乙烯塑料管（PVC-U）

优点：耐腐蚀、重量轻、运输安装较为方便，管径一般≤800 mm，400 mm以下管径较为经济[1]。

缺点：机械强度较低，膨胀系数大。PVC-U的机械强度相当于钢管的1/4，因而施工时易受锐物损伤。

2 综合比较

2.1 性能方面

输水用各种管材性能比较见表1。从表1可以看出，夹砂玻璃钢管和聚乙烯塑料管的耐腐蚀性、水力特性、安装性能最好；普通焊接钢管的密封性能最好；普通焊接钢管和离心球墨铸铁管的力学性能最好；普通焊接钢管、夹砂玻璃钢管和聚乙烯塑料管的抗震性能最好；普通焊接钢管的安全程度最高；除普通焊接钢管的使用寿命只有25年外，其他4种管材的使用寿命均可达到50年。

2.2 安全方面

钢管、球墨铸铁管、PCCP管比较安全，特别在工压高、管径大、管线起伏较多的工程中。钢管要特别注意防腐处理以延长使用寿命；玻璃钢管特别注意出厂管材的质量检查，选用合适的刚度。

2.3 经济方面

各种管材经济比较见表2。从表2可以看出，预应力混凝土管最为经济；400 mm以下管径优先选用PVC-U，其次为玻璃钢管；500～800 mm管径优先选用玻璃钢管，其次为球墨铸铁管；1 000 mm以上管径优先选用钢筒管，球墨铸铁管价格较高。通常管径按照管材综合造价的高低依次为：钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒砼管、玻璃钢夹砂管、PVC-U管、预应力砼管[2]。

3 选用原则及注意事项

3.1 选用原则

一是应根据建设项目的重要程度、输水距离、敷设根数、管道规格、压力大小、外部荷载、地形地质、地震烈度、管材性能以及有无调节设施等综合分析后确定。二是满足安全耐久、经济合理、环保卫生、节约电能、接口可靠、施工方便。三是兼顾市场供应、建设工期、运输距离、施工季节等因素。四是管材性能可靠、来源有保证、配套方便、运费低、性价比高、安装方便、使用年限久[3-4]。

3.2 注意事项

一是钢管由于防腐费用高，施工难度大，尤其接口焊接后防腐困难，对施工环境要求高等诸多因素，在可采用球墨铸铁管的情况下，首先选用球墨铸铁管。二是在相同的条件下，钢管、球墨铸铁管、混凝土管的管径要比PVC-U管和玻璃钢管大。三是根据近些年的成功设计的经验，从工程的规模、工作的压力、管道的直径等方面综合确定管材的类别。对于工作压力比较大的工程，适合采用离心球墨铸铁管、钢管、预应力钢筒砼管。四是由于离心球墨铸铁管的价格较高，因此一般常采用钢管来施工，但是在使用钢管时一定要注意，选择内外均防腐的钢管，否则由于钢管腐化对工程的质量和安全影响非常大。五是虽然预应力混凝土管的性价比比较高，直径≤2 m，工作压力在0.2～0.8 MPa。

近些年来玻璃钢夹砂管在供水工程中广泛使用，但是在使用前要对其进行质量检测，防止选择不合格的产品，对应不同的工程应选择不同刚度的玻璃钢夹砂管，一般输水工程埋地管刚度不应<5 000 N/m2。由于各种管材的优缺点不同，因此在选择管材时一定要避开管材的缺点，选择合适的管材。若是符合要求的管材种类比较多时，可以优先选择安全、经济的管材[1，5-9]。

4 参考文献

[1] 刘凤英.长距离管道输水工程的管材选用[J].河北工程技术高等专科学校学报，2008（3）：8-9.

[2] 王明安，张世功，段伟华，等.长距离输水管道设计中几个问题的探讨[J].黑龙江水利科技，2006，34（2）：92-93.

[3] 王慧琼，李亚维.敷设长距离输水管道应注意的问题[J].科协论坛，2011（5）：37.

[4] 夏丽，夏磊，乔立峰.长距离输水工程有关技术问题的探讨[J].山东水利，2004（6）：48.

[5] 段新禄，郑承勇，谢宏强.长距离输水管线的管材选用[J].新疆石油科技，2006，16（2）：59-60.

[6] 马俊青，鞠厚磊.南水北调配套工程输水管道设计中问题的探讨[J].河南水利与南水北调，2011（7）：34-36.

[7] 奚军.引黄工程连接段管材的设计选择[J].科技情报开发与经济，2004，13（12）：266-267.

[8] 刘凤英，马玉江.长距离管道输水工程设计应注意的问题——以“引大入港管道输水工程”设计为例[J].南水北调与水利科技，2007，5（3）：83-84.

[9] 蒋静慧，赵跃.长距离输水管道工程设计若干问题探讨[J].吉林建材，2005（4）：11-13.

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