谈远距离管道输水工程的管材选择

孔令武，赵 谦，周海涛

（南水北调东线山东干线聊城管理局，山东 聊城252000）

近年来，为解决水资源供需矛盾，各地修建了较多远距离调水工程，在这些工程中利用管道输水成为首选。但因管材造价占比较大（40%）。所以对管材选择进行探讨非常必要。

1 承压管的基本属性

1.1 离心球墨铸铁管

球墨铸铁是上世纪中期开发的一种高强度铸铁材料，其强度与韧性以及耐磨性接近于钢材，管壁内所使用的石墨以球状存于其内部，使管道在使用中保留了“铸铁”成分的传统优势，同时增强了其延伸性能和可抗冲击的强度，故又称延性铸铁管。实际应用中球墨铸铁管是最安全的输水理想材料，但是价格也最高。日前很多企业针对成本高的问题也进行了改良，对球墨铸铁管减少“退火”程序，这样生产的管材又叫铸态球墨铸铁管，该管材各项指标和球墨铸铁管差别不大（延伸率少低），但因价格低，使用广泛。

1.2 钢管

钢管使用历史悠久，采用广泛。一般的调水钢管管道工程采用直缝焊和螺旋缝焊两种。螺旋缝焊钢管使用卷板，用螺旋管焊接加工线成型。因受生产过程中施工工艺的影响，钢材存有部分剩余拉力，从而影响了管道承压的强度。相比直缝管，焊缝长，焊口在处理方面存在的薄弱点较多，可靠性小。从整体情况看，虽然价格相对球墨铸铁管偏低，但因腐蚀影响使用寿命成了钢管使用的障碍。

1.3 预应力钢筒混凝土管（PCCP）

该管材是用钢筒、高强混凝土及高强钢丝多种材料复合制作的输水管道，管壁为混凝土，在混凝土管壁中植入一定厚度的钢筒，同时在管芯上部施加高强预应力钢丝环向缠绕，并在上面喷射致密高强均匀水泥砂浆，既是管材的部分结构体，也是缠绕钢丝的保护层。该管材充分发挥了钢材、混凝土两种材料抗拉、抗压优势。形成了耐腐性高、密封功能强、高抗渗、高水头且能承受高覆土等诸多优点的输水管材。单论性价比比球墨铸铁管和钢管低的多，约60%。且生产的管径在60～400 cm，承压在0.4～2.0 MPa 之间，可选余地大，是理想的输水管材。

1.4 预应力混凝土管

预应力混凝土管依据施工工艺分成两种，其中之一由于操作工序分三道工序，故称三阶段管。另一种，是一道工序，直接成型，故叫一阶段管。一阶段管因生产简捷，成本较小，社会认可度较高，目前应用较多。从总体情况看，一阶段管的抗压能力强过三阶段管，但这类管材的抗折和抗外力冲击的能力都较低，这在选材时要引起使用者的重视。因在运输、倒运、安装等环节要求严格，破损率高，随着技术的发展，其它管材的应用，已成逐渐淘汰之势。

1.5 玻璃钢管

玻璃钢管的主要原材料是“玻璃纤维”和“不饱和聚脂树脂”加上“石英砂”三种，其加工工艺是用缠绕方式加工。其强度高、质量轻，方便倒运及运输，并且耐腐性能良好，内壁光滑，不易形成附着污垢，糙率小，流速快。与混凝土管相比，糙率系数小于40%，输水量相对较大。两管相连，采用双胶圈承插，施工便捷。因管壁薄，抗外冲击力的性能偏低。因柔性好，其抗折性能较高。故对布管沿线基础处理及回填高度限制要求严格。总体上购置价要比预应力混凝土管略高一些。

2 管材的选择

选择输水管材，一方面不同地域习惯、地形地貌、自然环境改变、经济承受能力的高低等都不相同。另一方面要依据工程的设计规模、重要程度、管径和工作压力及施工承载等因素，还有施工现场的地质条件、地形状况、工程周期、资金状况等全方位综合比对后才可最终确定。

假若资金有保证，那就首选球墨铸铁管和钢管。但选择球墨铸铁管要受到管径的制约，因目前国内企业大多数可生产“DN1000mm”以下的球墨铸铁管，能生产DN1000mm-DN2000mm 之间的企业很少，并且购置价格较高。若是选用钢管，要特别考虑分析输水水质和土壤土质对钢管的腐蚀性因素，尚若腐蚀性较强，就必须考虑采取阴极保护和上防腐漆等措施，以确保钢管的使用寿命。

假若资金不足，可以选择预应力钢筒混凝土管、预应力混凝土管和玻璃钢管三者之一。预应力钢筒混凝土管的安全性能要高过预应力混凝土管和玻璃钢管，性价比也高。但要强调的是，选用预应力钢筒混凝土管，承插接口最好要用双胶圈，不仅施工方便，使用运行过程中更放心。在山区丘陵地带，由于土石基础混杂不均，地形变化较大，尽量不选用预应力混凝土管和玻璃钢管。但在平原地区，尤其是以土基为主且地形平坦的区域，可建议选择这两种管材。但在施工时应针对这两种管材的弱点严格施工方式和施工程序。

总体上讲，使用这三种管材，建议在一些特殊、重点部位如：镇墩处、阀门检测井、过河和过路倒虹及分水口等，应考虑钢制短管配合或采取合理的工程措施保护。另外要强调的一点，目前国内玻璃钢管生产厂家，鱼目混杂，质量优劣相差较大，考查厂家要慎之又慎。