浅谈市政给水管道工程中管道材质的选择及运用

陈文阳

(厦门市筼筜湖保护中心，福建 厦门 361004)

在市政工程进行给水管道项目建设时，确保供水的安全可靠性，对项目工程有着十分重要的作用和意义，现如今的市场中，管道种类较为繁多，因此在工程建设前，针对工程特点，对管道进行筛选有着决定性的作用，在选择的过程中要从多方面因素综合考虑进行选择，才能将管道的安全性和适用性进行提升。随着我国经济水平的不断上升和增长，城镇建设化的需要，人民生活水平的攀升，使得市政工程建设也在不断加快，对工程的各方面要求也在提升，在进行市政工程建设的过程中，要对给水工程管道提出更高的要求，保证给水管的灵活性、便利性和安全性，这些性能可以直接影响到整体工程的施工质量，本文主要对项目中市政给水管道材质的应用和选择进行分析和研究，以便于对管道材质的了解和应用等。

1 工程概况

筼筜湖位于厦门岛西南部，与厦门西海域相通，具有排洪、景观、休闲娱乐等多重功能。湖区水域面积1.6km2，汇水面积37.1km2，库容380万m2，湖周边共有排洪沟36条，主要雨水排放口49处。筼筜湖“西水东调”生态补水工程主要是通过沿松柏湖、天地湖新建敷设一条DN800-DN1400海水补水管道，管道长度约3.3km，更新提升海水补水泵站，泵房设置三台水泵，每台水泵设计流量为1.05m3/s，总设计流量最大为3.15m3/s等(图1)。进一步提升筼筜湖上游区域松柏湖、天地湖等湖体水动力，保障充足水源，总体实现水质改善、水生态系统自我维持的水环境综合整治目标。为确保工程质量，管道的选用就是项目的重点。

图1 工程概况图

2 项目给水管道材质选择原则

(1)耐腐蚀性强(海水环境)。

(2)水力条件好，在相同条件下，输水能力长期保持不变。

(3)管材性能可靠，抗震、防暴裂性能好，能承受要求的内压和外压。

(4)来源可靠，管配件齐全，货源有保障，运输条件好。

(5)施工方便，工程进度快。

(6)使用年限长，寿命≥50年，维修工作量小。

(7)工程造价低，技术经济指标合理。

3 管道材质的比选

目前可采用的给水管管材主要有以下几种。(1)钢管。(2)球墨铸铁管。(3)钢筋混凝土(PRC)管。(4)玻璃钢连续缠绕夹砂管。(5)聚乙烯(PE)管。其性能说明如下(见表1)。

表1 管材综合比较表

(1)钢管 钢管在不同行业中应用是最为广泛的管材之一，使用较为长久，应用较为广泛，是一种传统给水管材中的应用材料，在城市供水中经常会用到的是Q235B钢板制作而成的管材，该管材的优势在于有着良好的韧性，使得管道和管件易于加工。

钢管的主要优势在以下内容中。材质较轻、强度高、承压大、韧性好、适应性强、安装简便、抗冲击性好，钢管的焊接接口密封性好，对地基不均匀沉降适应能力强。

钢管的主要缺点为耐防腐性能差，使用寿命一般不超过25年，本项目管道内外均为海水环境，对防腐会提出更高的要求；为保证管材在使用中寿命得到延长，需要对管材进行防腐或者是保护处理，主要的方式是可以通过涂料对其进行保护，以及加上牺牲阳极的复合防腐方式等，使得钢管寿命延长到50年以上，但是该工艺施工较为复杂，并且焊接接口需要时间较长，工人焊接技艺要求较高，还需要先用砂子进行铺底，并使用细砂回填以及夯实，以防止其过度变形等。

(2)球墨铸铁管(DIP) 球墨铸铁管(DIP)是使用18号以上的铸造铁水经过添加入球化剂之后，利用高速离心力铸造成形，管壁密实，球状石墨形态，以铁素为主的基体。该管材既具有铁的本质，同时又含有钢的性能。其管材的特点在于，防腐性能力较强，延展性较强，安装较为的简便，通常用在市政、工业和矿业工程项目中进行给水输送和输送气体等。该管材在防腐措施中不需要进行较为复杂的工艺，材料本身的耐腐蚀性较好，其材质柔韧性较高，可以承受较大的负荷，有着一定的伸缩性和曲折性，是管材中使用较为广泛的材料之一，同时其电阻抗比钢管大三倍。球墨铸铁管使用寿命≥50年。

还由于该管材在管道内壁中通常用水泥砂浆进行涂抹， 因此在进行长时间的使用之后，可以保证流量和流速不会产生较大的变化。并且根据相关的配套设施，可以自由的对相应厚度的管子和橡圈进行配套，可以更好的适应不同类型配件，接口方式通常采用较为简单的滑入方式和机械柔性接口方式，施工相对简单。

但是，大口径球墨铸铁管和管件在运输和安装中难度相对较大，管壁较薄，在承插口端较容易发生变形，对于基础较软弱的区域，管材和管件接口处容易产生变形，会影响管道的敷设质量，且该管件本身价格相对较高。

(3)预应力钢筋混凝土(PRC)管 预应力钢筋混凝土(PRC)管应用广泛，价格便宜，施工经验丰富，抗震性能好，管壁光滑，水力条件好，耐蚀性良好，爆管率低，对水质无影响，使用寿命30年～50年。但是预应力钢筋混凝土管重量大而质地较脆，装卸和搬运困难，管配件缺乏，日后维修难度大；同时承插接口的加工精度难以保证，渗漏较大，输水安全性相对较差。预应力钢筋混凝土(PRC)管工作压力0.4MPa～0.8MPa，管径及压力较大时使用较少。

(4)玻璃钢连续缠绕夹砂管 玻璃钢管按制造工艺不同分为两种材质：一种是离心浇铸型玻璃钢管，另一种是纤维缠绕型玻璃钢管。给水管道应用中通常采用的是纤维缠绕型的玻璃钢夹砂给水管，主要是以玻璃纤维、 石英砂和不饱和聚酯树脂为原料，在使用纤维缠绕法制成的复合材料管材，在近些年中，我国应用较为居多。而玻璃钢夹砂给水管规格在 DN25-3 000mm压力中的有30多种，一般小于或等于DN400的玻璃钢管道中是不夹砂。通常使用玻璃钢管一般压力范围在0.1MPa～1MPa，而大于0.6MPa的产量较少。

玻璃钢连续缠绕夹砂管具有管轻(重量只有钢管的1/4左右，是预应力钢筋混凝土管的1/5-1/10)、强度好、耐腐蚀、水头损失小(与同管径的预应力钢筋混凝土管和铸铁管相比，过流量要大30%)、密闭性好等优点，并且运输、吊装、连接方便；玻璃钢连续缠绕夹砂管由于内壁光滑，输送海水时，海生物不易附着，可长期保持输水能力，减少维护成本；玻璃钢连续缠绕夹砂管价格较低。由于刚性较低，易损坏，管坑的开挖回填的要求高，专业性安装要求高，增加了安装费用。

(5)聚乙烯(PE)管 聚乙烯(PE)管由于其强度高、耐腐蚀、无毒等特点，被广泛应用于给水管制造领域。聚乙烯(PE)管比重小，热导率低，壁厚均匀，能够同时承受内压和外压，抗拉、抗压、抗弯强度较大，物理机械性能较高；表面光滑、摩阻小，水输送能力高且可以适应较大水量变化；不结垢、不滋生细菌；抗腐蚀性能良好，不受潮湿水分和土壤酸、碱、盐的影响，对高低温适应能力强；具有较低的弹性模量，具有较高的抗外冲击性，在安装及运输过程中不易断裂或损坏，其耐环境应力开裂性能非常突出，同时具有较低的缺口敏感性、良好的抗剪切强度和优异的抗刮痕能力，连接性能可靠、不易漏水，其玻璃化温度在-60℃，冬季也可完成施工，施工方便、施工费用低；使用寿命≥50年，运行、维护方便、费用低；聚乙烯管道最常用的连接方式有:热熔连接、电熔连接、承插式柔性连接、法兰连接、钢塑过渡接头连接等。聚乙烯(PE)管一般应用于中小管径，大管径应用较少。

钢丝网骨架塑料(聚乙烯)复合管较普通的聚乙烯(PE)管增加了高强度钢丝网连续缠绕内衬骨架，在提高了管材抗内压强度和刚度的同时，同时保留了柔性管材柔韧性的特点，适应变形能力较好，其刚度为8 000N/m2～16 000N/m2，其抗外荷载能力仍较差。

4 结论和建议

通过比选，预应力钢筋混凝土(PRC)管对地质适应性较差、管道重、运输不便、施工强度大、周期长，因此工程项目不予考虑。聚乙烯(PE)管和玻璃钢连续缠绕夹砂管具有最好的水力条件，同样的输水能力，管径最小，水损最小，可减少泵站的扬程，从而降低运行费用。

筼筜湖“西水东调”生态补水工程输送介质为海水，外部环境也为海水腐蚀性环境，对防腐蚀要求较高，聚乙烯(PE)管和玻璃钢连续缠绕夹砂管耐腐性性最强，海生物最不易附着，能长期保持输送能力，减少后期管养。但考虑工程有数量较多的管道于湖底敷设，地质情况较为复杂，施工、维护及检修不易，聚乙烯(PE)管易于运输、安装，使用寿命长，且聚乙烯(PE)管能够同时承受内压和外压，密封性能好，柔韧性好，具有一定的弯曲度，适应地基能力强；玻璃钢连续缠绕夹砂管较脆、抗压能力差，对管道基础要求高，因此必须对生产厂家的产品质量、管道运输、施工质量等方面要求高。

现有西水东调补水管道系统不同区段采用了钢管、混凝土管及聚乙烯(PE)管等多种材质，结合现有补水管道系统实际的运维管理，其中以聚乙烯(PE)管运行状况最为良好，运行多年未有返修记录。综合所述，推荐采用聚乙烯(PE)管作为新建的补水输水管道。