东山供水工程DN1000管道选用分析

白亮琴

(山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024)

东山供水工程DN1000管道选用分析

白亮琴

(山西省水利水电勘测设计研究院，山西太原 030024)

本文针对山西省东山供水工程DN1000供水管道工程，简述了预应力钢筒混凝土管及球墨铸铁管的综合性能、施工、安装及事故处理等内容，并对管材选用进行了比较分析。根据管道使用区实际情况，建议选用球墨铸铁管。

东山供水工程;供水管道;选用分析

大型引调水工程，合理选择输水管材非常重要，不仅关系到工程投资的多少，而且关系到工程安全运行。选择管材时，首先需满足管道设计工压、抗外压等高密封性、高抗渗性及防腐蚀要求，同时，要考虑管道运输、安装、事故处理及工程投资等多方面因素。供水工程输水管线可供选择的管材主要包括钢管、球墨铸铁管(简称DIP)、预应力钢筒混凝土管(简称PCCP)等。

1 工程概况

东山供水工程作为山西省大水网工程之一，是一项跨流域、覆盖面广的大型供水工程，供水体系的调出区和调入区涉及晋中市8个县(市)。工程供水管(洞)线全长254.64km，其中分布在调入区的DN1000供水管线长度52.72km，占整个工程总长度的20.70%。其中子洪支线段长11.65km、下梁水库～大沟水库段长13.58km、大沟水库～两渡段长27.49km。供水线路沿线地形条件极为复杂，管道设计工压最高达1.80MPa，最大埋深9m，并多次穿越边山深沟、铁路及高等级公路等障碍物，增加了供水工程调入区DN1000规格供水管道PCCP及DIP选型难度。

2 PCCP与DIP综合性能

PCCP是由薄钢板、承插口钢圈、高标号混凝土、预应力钢丝和高强水泥砂浆等材料经多种工序制作而成的复合管材，具有安全、经济、承受高内压和外荷载、良好的密封性、抗震性及耐久性、安装快速方便、运行费

用低等特点。

DIP是使用18号以上的铸造铁水添加镁球化剂后，经过离心球墨铸铁机高速离心铸造而成的管道，具有强度大、韧性好、管壁薄、金属用量少、承压高及优异的防腐蚀等性能。

2.1 抗内、外压性能

水锤是威胁高压输水管道安全危害之一，通常情况下，当事故停泵时，有压供水工程中的管道瞬间会产生强大水锤压力，这种水锤压力会大于正常管道设计压力的数十倍，因此，在选用管道时，PCCP及DIP不仅能满足管道设计工压，而且能满足管道水锤压力的要求，同时，还要满足管道埋地后，外界对PCCP和DIP的压力，使之抗外压性能满足工程使用条件。

2.2 抗渗性能

PCCP采用薄钢板制作成钢筒，逐节进行了水压试验，基本保证了管身具有较好的抗渗性能;PCCP的承插口采用双胶圈止水，安装完成后须对单个接头进行打压试验，竣工后整段进行水压试验，确保PCCP接口的密封性。PCCP自重较大，管线区域地形起伏较大或存在地基不均匀沉陷时，若外力因素导致接口受力，可能产生接口渗水现象。

DIP的承插口采用单胶圈止水，大口径管道须进行单个节头打压，管线全部安装完毕后根据情况进行分段水压试验，确保接口密封性。

2.3 抗腐蚀性能

PCCP的腐蚀主要与材料因素、施工因素、表面状态和环境因素等有关，其中最主要体现在混凝土及水泥砂浆保护层的密实性，目前，有效的防腐办法是表面涂层配合阴极保护共同抵抗外部腐蚀。

DIP外部一般采用金属锌及沥青涂层保护，部分隔断铁和腐蚀介质的接触，且金属锌具有韧性，可耐较大的冲击和摩擦，锌的电极电位比铁的电极电位低，对铸铁管起到牺牲阳极的保护作用，减缓了管材的表面腐蚀。

2.4 施工性能

同口径的PCCP自重比DIP大，则调运、安装需要的机械设备吨位大，施工台班费用高，施工占地也比较大;PCCP水泥砂浆保护层在运输、装卸过程中难免发生破损，现场修复繁琐，且PCCP的钢制承插口，一旦外力过大产生挤压变形则修复困难;PCCP安装接头的内、外侧缝隙需进行水泥砂浆填充，安装时间需加长，若采用柔性材料填缝密封则成本较大。

工程运行过程中，若供水管线发生事故，DIP可直接切割管道并及时更换;PCCP外包钢箍并包封钢筋混凝土墩，施工困难且工期长。

3 东山供水工程管材选用分析

3.1 综合性能比较

虽然DN1000PCCP与DIP均可以满足工程使用要求，但从管道抗内压性能、抗渗性能、抗腐蚀性能及运输、安装及事故处理等多方面综合分析、比较，DIP其性能较PCCP管道，更适合于东山工程DN1000管道使用。

3.2 投资估算及分析

东山供水工程DN1000管道投资估算采用2014价格水平年，PCCP与DIP两者按相同施工条件考虑，投资分析结果如下。

3.2.1 PCCP投资

投资估算表中，三段DN1000 PCCP设计工压统一按1.20MPa分级，覆土厚度平均按5m考虑，选用PCCP总投资为10548万元。详见下页表1。

3.2.2 DIP投资

根据工压及管道埋深，三段DN1000 DIP分为两种:设计工压≤1.20MPa且埋深≤3m选用K8级DIP;设计工压＞1.20MPa或埋深＞3m选用K9级DIP。结合其他供水工程DIP使用情况，管件投资占管材投资的6.50%，自锚管(K9)占管线长度3%，选用DIP总投资为10071万元。详见下页表2。

表1 东山供水工程 DN1000PCCP投资估算

表2 东山供水工程 DN1000DIP投资估算

3.2.3 经济比对

经过上述分析、计算，在施工条件相同时，DN1000供水管道DIP比PCCP投资节省477万元，因此，选用DIP比较经济。

4 结论

东山供水工程供水管道线路长，调入区DN1000管道占整个供水管线的比例大，根据管道使用区实际情况，考虑DIP具有优良的抗内外压性能、抗渗性、抗腐性能，且运输、安装方便，事故处理难度小，施工占地少且投资相对节省，因此，东山供水工程DN1000管道选用DIP比选用PCCP更经济合理。

Analysis of DN1000 pipeline for Dongshan Water Supply Project

BAI Liangqin
(Shanxi Hydroelectric Investigation＆Design Institute，Taiyuan 030024，China)

This paper deals with overall performance，construction，installation and accident handling of prestress steel cylinder concrete pipe and nodular cast iron pipe for the DN1000 water supply pipeline engineering in Shanxi Dongshan Water Supply Project，and carries out a comparative analysis on selection and use of pipes．It suggests the nodular cast iron pipe should be applied based on the practical situations in the pipe use area．

Dongshan Water Supply Project;water supply pipeline;selection and analysis

TV672+.2

B

1005-4774(2015)06-0051-03