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摘 要:隨著社會的發展和水資源分布不均矛盾的加劇,越來越多的長距離輸水管道在城鄉生活及工農業供水工程中應運而生。在管道工程中,管材的投資一般占工程投資的1/2以上,因此管材選擇至關重要。對不同管材技術特性、經濟性和防腐方式進行對比分析,為同類工程提供參考。
關鍵詞:長距離輸水管道;鋼管;球墨鑄鐵管;預應力鋼筋混凝土管;預應力鋼筒混凝土管
在長距離輸水管道工程中,管材選擇是一項非常重要的工作。要考慮長距離輸水管道工程規模、地質條件、外荷載、工期目標及資金成本等一系列因素,選擇最優的管材,以節約工程投資成本,降低施工難度[1]。
1 不同輸水管材的優缺點
近年來,工程技術日趨成熟,涌現出了一大批新型材料。我國引入了諸多新生產工藝、新型管材等,有效拓展了輸供水工程管材的選擇空間。當前,鋼管(SP)、球墨鑄鐵管(DIP)、預應力鋼筋混凝土管(PCP)、預應力鋼筒混凝土管(PCCP)、玻璃鋼管(GRP)及鋼塑復合管等是輸水管道工程的主要管材類型。由于不同管材在性能、成本等方面存在較大差異,因此要綜合對比不同管材的優缺點,以確定最優管材[2]。
1.1 鋼管(SP)
鋼管應用歷史較長,應用范圍較廣。相較于其他管材,鋼管具有較高的強度、良好的適應性與靈活的接口形式,且糙率與水頭損失較低,單位管長重量較輕,密封性好,對地基不均勻沉降的適應能力強,適用于地形復雜地段,能穿越各種障礙。《城鎮供水長距離輸水管(渠)道工程技術規程》(CECS 193—2005)第4.3.3條規定:“對單條重要的大口徑輸水管道,或地質條件較差、使用壓力較高(1.0 MPa以上)時,宜選用鋼管。當輸水管道穿越河流、鐵路等時宜選擇鋼管。”
鋼管的缺點是價格相對較高,抗腐蝕性較差,易生銹,易導致水質受到污染,需增加內、外防腐及陰極保護工藝。
1.2 球墨鑄鐵管(DIP)
和鋼管相比,球墨鑄鐵管的柔性良好,具有更大的強度與更高的延伸率,且耐腐蝕性的優勢明顯。橡膠圈柔性接頭是球墨鑄鐵管的主要接口方式,能有效適應不同地基,具有較長的使用壽命和較高的管道承受壓力。滲水、漏水及爆管等情況一般不會出現在后續運行過程中。同時,球墨鑄鐵管的運輸、安裝難度較小,施工周期短,能大幅度節約工程安裝成本。目前,它已在城市給排水工程建設中廣泛應用。
但是,球墨鑄鐵管質量大,輸水過程中容易產生腐蝕餾。此外,現階段國內只有較少廠家生產大口徑球墨鑄鐵管,導致其價格高。
1.3 預應力鋼筋混凝土管(PCP)
預應力鋼筋混凝土管目前應用較為普遍,主要原因在于其造價成本低,且加工難度較小。和其他管材相比,PCP管的抗滲性、耐久性優良,施工難度小。管道內壁十分光滑,基本不會出現結垢的情況,具有較強的輸水能力。即便沒有采用防腐處理技術,也不會出現腐蝕。
但是,PCP管的柔性不佳,自重較大,運輸難度大,且無法保證承插接口的加工精度,存在較大的維修難度。此外,部分PCP管存在空鼓、裂縫等問題,易導致滲漏情況的發生。受PCP管管徑及工作壓強的影響,其一般被應用于管徑2 000 mm以下、工作壓強在0.4~0.8 MPa的路段。
1.4 預應力鋼筒混凝土管(PCCP)
預應力鋼筒混凝土管的制作材料為鋼絲、混凝土與鋼筒。其在抗滲性、密封性、抗震能力、耐腐性能與耐久性等方面的優勢較大,且具有較長的使用壽命與較大的管徑使用范圍。現階段,鋼制承插口是PCCP管道的主要接口形式,且應用了橡膠止水圈,具有良好的止水效果,能非常便捷地檢驗接頭滲漏情況,安裝難度小,維修成本低。PCCP管的缺點是造價較高,單位管長質量大,運輸和施工相對不便,管內壁易滋生水生物。
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