大中型输水工程输水管材比选分析

伏世红

(大连市水利建筑设计院有限公司，辽宁 大连 116021)

1 项目概述

大伙房水库输水应急入连工程输水线路总长201.31km，设计输水量3.0亿m3/年，工程等别为Ⅰ等，主要建筑物级别为1级，该工程是由大伙房输水二期工程鞍山配水站开始，铺设一条165.07km的输水管线，将水调入碧流河水库，经碧流河水库中转后，其中一部分水量利用引碧三期管道富余能力经洼子店水库调节后送往大连市区，另一部分水量经新铺设的36.24km输水管线送往东风水库高位水池，为瓦房店市及长兴岛临港工业区供水，满足大连市2030年需水要求。

输水线路全长201.31km，包括输水管线187.20km、输水隧洞14.11km，加压泵站4座、排气阀井454座、泄水阀井42座、检修阀井48座等。输水管线采用管径DN2800、DN2400预应力钢筒混凝土管(PCCP)压力管道输水，隧洞采用城门型无压洞。本输水工程穿越辽阳市、鞍山市、营口市、大连市共4个行政区域，沿线穿越铁路6次、高速公路3次、国道及省道11次、大中型河流29次。

2 管材比较

目前在国内外的输水工程中，输水管材主要采用的有钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒混凝土管、玻璃钢管、钢筋混凝土管和聚乙烯塑料管等，而对于大管径、高内水压力输水管材，主要采用球墨铸铁管、玻璃钢管、钢管和预应力钢筒混凝土管(PCCP管)，依据有关规程及同类工程经验，文章选取常用的管材：钢管、PCCP管、玻璃钢管和球墨铸铁管，进行管材比较。

2.1 工程造价比较

结合工程实际，对DN220以上规格4种管材进行工程造价比较，各种管材比较价格采用的内压值均为P=0.8MPa。详见表1。

表1 四种管材造价表(为工程建设当初价格) 元

续表1 四种管材造价表(为工程建设当初价格) 元

由表1得知，四种管材中管径大于DN2200以上球墨铸铁管综合造价最高，其次是钢管，最便宜的是PCCP管。

2.2 管材综合性能比较

文章对四种管材特性及优缺点等进行全面比较，各类管材综合比较见表2。

表2 管材综合比较表

3 管材选定

经上文综合分析比较，玻璃钢管其突出优点是抗腐蚀性较强，但其抗外压能力较差，需要靠管区回填土的侧向约束来抵抗外压，这就要求管区回填土的品质和施工质量一定要达到要求。玻璃钢管其技术上是可行的，且抗腐蚀能力强，无需进行专门的防腐处理，经济性也较优，但高工压、大管径的玻璃钢管道目前在国内尚未大规模应用，技术经验均不成熟，尚需在工程实践中进一步验证，且其对地基处理和施工要求较高，从国内的一些输水工程中来看，玻璃钢管材质的输水管道在运行中发生漏水的情况较多见，考虑到本工程的重要性，为确保工程万无一失，不选择玻璃钢管作为输水管材[1]。

钢管作为传统输水管材，在中小管径输水工程中得到了大量应用，性能稳定适应地质条件好，但钢管的抗腐蚀能力较差对内外防腐要求较高，并且大口径的钢管直接工程投资与运行动力费都偏高，虽然施工比较方便，但经济上明显不具有优势。

球墨铸铁管因本工程管径为DN2200以上，通过价格分析比较这四种管材，球墨铸铁管造价最高，所以在输水管道中不拟采用。

PCCP管具有钢管抗渗、抗拉的优点，又具有混凝土管耐腐蚀、耐磨损和抗压的优势，其突出优点是抗外压能力较强，且直接工程投资最小，糙率比钢管小过流能力大，适应地形条件较强，虽然单根管重量较大，运输、安装难度偏大，但通过在当地建厂与合理的施工组织设计可以保证施工的顺利实施[2]。同时经过多年的应用，目前国内对PCCP管的施工经验也比较丰富，并在南水北调工程(管径DN4000)、引额济乌输水工程(管径DN2800)、西江引水工程(DN3600)、磨盘山输水工程(管径DN2200)等大型重点工程中已得到实践应用。因此文中例子工程输水管线采用管径DN2800、DN2400预应力钢筒混凝土管(PCCP)压力管道输水。

4 结 论

管材的选用应结合工程特点选择最优最适合的管材型式，以上四种管材均有其明显的特点及适用范围，在输水工程中被大量应用，取得了良好的经济效益与社会效益。但根据前述各管材特点，并结合工程重要性、投资及运行管理等，经综合考虑文中项目选用预应力钢筒混凝土管(PCCP)作为设计输水管材(高压区及跨河与公路、铁路交叉处采用钢管管材)。以上分析方法及结论可供同类工程设计研究参考借鉴。