辛安泉供水改扩建工程输水线路管材比选

魏 霆

（山西省水利建设开发中心，山西 太原 030002）

辛安泉供水改扩建工程地处山西省长治市，主要为黎城县、平顺县、潞城市、屯留县、长治市城区、长治市郊区、长治县和壶关县8个县（市、区）提供农业灌溉、农村人畜饮水、城市生活和工业用水。工程包括取水工程和供水工程，供水工程由总干线、黎城支线、平顺支线、屯留支线和长治支线组成，线路长157.4 km，其中输水管道长141 km。

1 管材选取原则

本工程输水距离长且供水保证率要求高，在管材选取时应综合考虑输水管道可靠性能、抗外界不利因素性能、耐久性能等方面因素。从工程安全性和经济性出发，管材选择应遵循以下原则：一是综合分析工程的规模、输水距离、管道规格、外部荷载、地质地形、地震烈度、管材性能等因素。二是在满足安全耐久、接口可靠、施工方便、维护容易、环保卫生的前提下,优先选用造价相对低的管材。

2 管材性能比较

本工程输水管道管径范围450～2 000 mm，工压范围0.6～2.5 MPa，顶管覆土1.5～8 m，管道规格多样。结合国内管材生产和类似工程的使用情况，在工压高、管径较大的长距离输水工程中较多使用的有钢管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管和预应力钢筋混凝土管5种管材。

2.1 钢管

钢管一般选用螺旋焊接与直缝焊接管，具有强度高、可靠性高、抗地基沉陷适应能力强、局部修复维修时间较短等优点，缺点是抗外荷载能力相对较差、耐腐蚀性差，使用寿命一般不超过30年；为延长钢管寿命，需对管道内、外壁进行除锈和防腐处理，但制作时工艺较复杂，且造价较高。

2.2 预应力钢筒混凝土管

预应力钢筒混凝土管内部嵌置钢筒，在管芯上缠绕环向预应力高强钢丝，外部喷水泥砂浆保护层。该管抗地基沉陷适应能力强、抗渗性能较好，接口采用钢制承插口，尺寸较为准确，设橡胶止水圈，止水效果好，且内壁光滑不结垢。当管径大于1.8 m时，使用寿命超过50年。但由于重量较大，尤其在高覆土、高工压时，需要修建较高等级的施工运输便道，运输成本相对较高。

2.3 球墨铸铁管

球墨铸铁是一种铁、碳、硅的合金，其中碳以球状游离石墨存在。球墨铸铁管具有强度高、韧性好、延伸率大、耐腐蚀、适应变形能力强、抗震性高、止水效果好且内壁光滑不结垢，不生长微生物等优点，使用寿命一般为50年，是一种较理想的输水管材，中小管径的球墨铸铁管，在我国已具备大批量生产能力，使用广泛，但大管径管材价格相对较高。

2.4 玻璃钢管

玻璃钢管主要有玻璃长纤维缠绕夹砂和玻璃短纤维离心浇筑夹砂两种管型。玻璃钢管采用承插式连接，橡胶圈止水，具有耐腐蚀、重量轻、强度高、内壁光滑、水力学性能好等优点，使用寿命一般为50年。但管道敷设需做砂垫层管道基础，为保证管道两侧管槽回填料的密实度，一般应控制在95%左右，因此对工程施工要求高，且为达到回填密实度要求，一般需用砂回填，工程费用较高。

2.5 预应力钢筋混凝土管

预应力钢筋混凝土管采用承插式胶圈柔性接口，能适应各种地基能力，具有施工安装方便、管材防腐能力较强等优点，使用寿命一般为30年。缺点是承插接口的加工精度难以保证，渗漏较大，重量较大，运输和安装不太方便，输水安全性相对较差。

3 管材造价对比

管径为2 000 mm、工作压力为1.0 MPa时，钢管为8 400元/m、预应力钢筒混凝土管为4 300元/m；管径为1 600 mm、工作压力为2.0 MPa时，钢管为5 863元/m、预应力钢筒混凝土管为3 610元/m、球墨铸铁管为4 984元/m、玻璃钢管为2 874元/m；管径为1 200 mm、工作压力为2.0 MPa时，钢管为4 383元/m、预应力钢筒混凝土管为2 807元/m、球墨铸铁管为2 482元/m、玻璃钢管为1 757元/m、预应力钢筋混凝土管为2 050元/m；管径为800 mm、工作压力为0.8 MPa时，钢管为1 948元/m、球墨铸铁管为980元/m、玻璃钢管为880元/m、预应力钢筋混凝土管为780元/m。

4 结论

由上述比较可知，钢管具有强度高、可靠性高、适应性强等优点，但抗外部荷载和耐腐蚀性差，使用年限较低且造价高；玻璃钢管具有糙率小、造价低等优点，但其抗内、外压性能较差，对地基及回填要求高；预应力钢筋钢筋混凝土管具有施工安装方便、投资少等优点，但承插接口的加工精度难以保证，渗漏较大，安全性较差。本工程管道内、外压较高，埋设情况复杂，不适于使用以上管材。

预应力钢筒混凝土管和球墨铸铁管从输水能力、抗内外压、抗地基沉陷、抗腐蚀性及耐久性等方面均能满足该工程的要求，但从管材造价对比可知，当管径大于1.2 m时，球墨铸铁管造价要比预应力钢筒混凝土管高。

根据对以上两种管材性能和造价的比较并结合相关工程的实施及运行情况，推荐本工程输水管线管材使用情况为：管径大于1.2 m时，选用预应力钢筒混凝土管；管径不大于1.2 m时，选用球墨铸铁管。