渭南市临渭区渭北饮改水工程管理局 714019
摘要：输水管材是影响引水工程造价的主要因素之一。不同管道材料，其水力学特性、耐久性、经济性、施工难易方面是不同的。本文通过对项目常用管材进行了比选分析，选择对项目适合实用的管材类型。
关键词：饮水工程 输水干管 管材比选
1项目概况
渭南市临渭区渭北饮改水工程建于1987年，设计解决临渭区渭河以北14个乡镇236个行政村37.78万人的生活用水，1989年建成通水，原设计供水规模1.54万m3/d，设计供水人口36万人。2012年陕西省水利厅批复实施“临渭区渭北安全饮水工程改造初步设计”投资1.56亿元，对干、支管、机电设备、村网、调蓄池等进行系统全面改造，目前已完成建设内容，改造效益显著，供水保证率进一步提高。本文就输水管管材进行了比选分析。
2常规输水管材
输水管材是影响引水工程造价的主要因素之一。不同管道材料，其水力学特性、耐久性、经济性、施工难易方面是不同的。另外渭南市临渭区渭北饮改水工程项目因为长距离输水，输水流量较大，管道压力0.6～1.0Mpa，对水质要求高。因此如何合理的选用管材，保证输水的安全可靠，对本工程来说至关重要。
常规管材一般有球墨铸铁管（DIP）、钢管（SP）、预应力钢筋砼管（PCP）、玻璃夹砂管（RPMP）、预应力钢筒砼管（PCCP）、聚氯乙烯塑料管（PE）等各种管径的管材。通过对以上各种管径的管材资料的对比后研究分析，推荐适合本工程的经济实用管材。
根据本工程特点，要求所进管材具备以下特点：
（1）能承受一定的工作压力，本工程管道内水流为有压流，最大静水头为44m。
（2）应具备一定的抗外荷载能力，由于工程均采用地下埋管形式，局部管段还要穿越公路，因此需要承受除管顶填土静荷载外，还应承受车辆等动荷载以及管道底部不均匀沉降和管道内外温差引起的集中荷载。
（3）要求管道内壁光滑，输水能力强，长期输水时，输水能力应基本不变。
（4）由于本工程所输送的水主要为生活用水，对水质要求高。因此要求管材长期与水接触时，不应产生对人体有害的化学物质及有毒物质。
（5）管材应具有良好的抗腐蚀性能，对于金属管材等抗腐蚀性能差的管材，应根据具体情况采取必要的防腐措施。
（6）管材应耐老化，使用寿命长。
（7）管材与管材、管材与管件连接方便，连接处应满足工作压力、抗弯折、抗渗漏、强度、刚度及安全等方面的要求。
（8）维修简单、方便。
结合本项目，经比较分析认为：
（1）从水力学性能考虑，PE、PVC管和玻璃钢管平滑的内表面摩阻系数很小，和其他管材相比，具有出色的水力学特性。PE、PVC和玻璃钢管的糙率为0.0095，铸铁管为0.014，钢管为0.013，在同流量（0.25m3/s），同长度、同水头损失的情况下，PE、PVC和玻璃钢管较砼管、铸铁管过水面积可减少22%。
（2）从经济角度来讲，同管径满足设计要求时的钢管价格最高，玻璃钢管最低，预应力钢筋砼管价格较低，预应力钢筒砼管和球墨铸铁管居中，PE管较高。
（3）从管道接口来说，钢管采用焊接，其余管材均为承插口连接、橡胶圈密封；特别是玻璃钢管，单根管长12m，接口较少，PE管采用热熔连接、无接头。
（4）从管道重量及施工方面看，钢管重量较轻，施工方便；PE管重量最轻，施工迅速便捷；预应力钢筋砼管和预应力钢筒砼管重量较重，施工不便。
（5）从耐腐蚀角度出发，钢管耐腐蚀较差；玻璃钢管、PE管耐腐蚀性能最好；球墨铸铁管、预应力钢筋砼管和预应力铡筒砼管耐腐蚀性能良好。
（6）从安全性及市场信誉度来说，钢管承压最高，适应性最广预应力钢筋砼管耐高压性能较差。
（7）从管材的寿命比较，钢管、球墨铸铁管的寿命稍短，其余管材的寿命在50年以上。
3项目输水干管管材选择
结合管材优缺优缺点以及渭北饮改水工程多年运行经验，本阶段对球墨铸铁管及PE管进行施工、安装、赔偿等进行比较，其中，DN630PE管管床底宽1.2m，管沟放坡1：0.3，管底以下分别为砂垫层100mm，3：7灰土300mm，土垫层150mm，管顶覆土1.3m；球墨铸铁管管床底宽2.1m，管沟放坡1：0.3，管底以下分别为C20管床垫层180mm，3：7灰土300mm，土垫层150mm，管顶覆土1.3m。在考虑施工道路、施工赔偿及过流能力后，DN630PE管与DN600球墨铸铁管每km造价见下表。
输水管材方案比较表
4结论
通过上述比较，两个管材的施工总造价相差甚小，由于PE管无接头，具有良好的环保性能、韧性、挠性好，断裂伸长率超过500%，对基础不均匀沉陷和错位的适应能力非常强，从已成工程实例看，即使管基础悬空，也不会断裂。
对施工方便程度分析，球墨铸铁管（970kg/根，DN600）、钢管（143kg/m，Dg630×9）、砼管（DN600，1.6t/根）重量大，需汽吊吊装，存在施工用地宽度大，赔偿大、施工协调费用大，采用PE管，单米重量仅88kg，每根重量为528kg，可人工架子车拉运。
从施工工期分析，安装1.0kmPE管DN630需248个工日，安装1.0km球墨铸铁管需要275个工日，同事球墨铸铁管管床需要经28d养护期，PE管有施工快、施工周期短的优点，故推荐选用PE管作为输水管材。
论文作者:张高莹
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/18
标签：管材论文; 钢管论文; 预应力论文; 渭南市论文; 管道论文; 工程论文; 水力学论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;