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安阳市引水管线的管材选择寇玉章

发表时间：2020/10/26 来源：《基层建设》2020年第19期作者：寇玉章

[导读]

        安阳市万金渠管理处
        1 前言
        安阳市引岳入安二期工程PPP项目是安阳市2015年度十大建设工程之一，已列入河南省政府第一批29个PPP示范项目，是安阳市首批以PPP模式建设的城市基础设施项目。
        引水管线工程从岳城水库引水至安阳市现状第五水厂和规划的第六水厂，管线沿途经过河北省磁县和河南省安阳县、殷都区、北关区、安阳市城乡一体化示范区。引入安引水管线工程总长度35.8Km，其中主引水管线长21.75Km，主管道设计直径1.6m，主要采用钢管和预应力钢筒混凝土管。主管线设计引水规模为20万m³/d，设计流量2．55m³/s。
        2.管材的选择
        管材的选择是输水管道安装工程的重要内容，现在常用的长距离输水管道管材主要有钢管、球墨铸铁管、PE管和PCCP管等。针对该工程的实际情况，在稳定性，耐腐蚀性、安装方便性和造价等方面，我们对上述几种管材做了分析比较。
        2.1 钢管的使用比较悠久，一般常用的大口径钢管为螺旋焊钢板卷管，较长的螺旋焊缝势必造成受压强度的降低，钢管必须要做好内外防腐，同时在施工时要保证防腐层的完整稳定，砾砂混卵石的基础及回填料对防腐层很容易造成损伤，潮湿的环境便会不断地腐蚀钢管。针对该工程，使用钢管可靠性较差，后期运行费用也必然增高，且钢管采用焊接安装，该工程位于溪坑内，焊接不仅减缓安装速度，增大排水量，还会因为用电原因产生不安全因素，因此钢管不适合在该工程中使用。
        2.2 球墨铸铁管较钢管强度大，跟以前应用的灰口铸铁管相比，又具有一定的韧性，因此应用也比较广泛。球墨铸铁管采用胶圈接口，内部水泥喷浆防腐，其密闭性、防腐性都比较出色，且安装简便，同规格管材，球墨铸铁管的径流量大，后期维护方便，但因该工程具有坡度，安装稳定性存在一定的不足，且相对其他材料价格较高，因此该工程不考虑使用球墨铸铁管。
        2.3 PE管具有柔韧性好、内壁光滑、防腐蚀性突出等优点，特别是小口径PE管价格便宜，性能良好，优于钢管、球墨铸铁管。PE管采用热熔焊接，安装较为方便，稳定性较好。但管体自重较轻，抗浮性较差，强度相对要低一些，安装于砾砂混卵石沟槽内会产生安全隐患，而该工程埋设在溪坑内，因此也不考虑使用PE管。
        2.4 PCCP管作为一种新型复合管材，其结构型式是：带钢制承插口的钢筒，内外混凝土形成管芯，管芯外缠绕预应力钢丝，钢丝外面喷射砂浆形成保护层，管道接口采用承插式接口，双橡胶圈密封。它同时具有钢管的抗渗性和混凝土管的抗腐蚀性，强度上也优于球墨铸铁管，且安装方便，对基础适应性强，稳定性很好，与其他几种管材比较，PCCP管造价最低。
        2.5夹砂玻璃钢管。优点是材料强度高，密封性好。重量轻，管道内壁光滑.相应水头损失小，具有良好的防腐性，管道维修方便快捷。特别是由于管道轻.安装时不需要大型起吊设备，在现场建厂时间短且费用低；
        缺点是管道为柔性管道，抗外压能力相对较差，对沟槽回填要求高，回填料应是粗粒土，回填料的压实度应达到95%该管材多用于压力较低的给排水领域。由于耐压低，用量及用途有限。另外，压力大于1.0MPa价格相对较高。
        2.6钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管。以高密度聚乙烯（PE）为基体，用表面涂敷粘接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕复合成整体的双壁螺旋波纹管。江苏桓通管业专业制造埋地排水用钢带增强聚乙烯（HDPE）螺旋波纹管用连续钢带压成近似^形的螺旋钢肋缠绕在内外两层热熔接的聚乙烯间，把钢材的高钢度、高强度和聚乙烯的柔韧、耐腐、耐磨结合在一起。钢带增强聚乙烯PE螺旋波纹管规格500mm-2200mm、管材长度，分为6m-12m。适用于介质长期温度不大于45℃。生产工艺复杂，价格贵，工程成本较高。
        经过比较，PCCP管在稳定性、适应性、密封性、防腐蚀性方面都比较突出且造价较低，因此决定采用PCCP管为该工程使用管材。

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        3预应力钢筒混凝土管优势
        预应力钢筒混凝土管综合了钢管和预应力混凝土输水管的优点，弥补了各自的缺陷，特别是工作压力高（高抗渗）、承受外荷载大（高承压）、接头密封严密（高密封）、使用寿命长、不污染水质、安装铺设方便、安装费用低、节约钢材等良好的技术经济性能是其他管材不能比拟的，被广泛用于农田水利、城市供水、工业供水等工程建设领域，是目前国内中大口径，中高压力，中长距离输水工程采用的理想管材。
        4管线工程中预应力钢筒混凝土管的应用
        安阳市引岳入安二期工程PPP项目引水管线工程主管线使用的管材为预应力钢筒混凝土管与钢管，其中主要应用预应力钢筒混凝土管，采用DN1600埋置式双胶圈预应力钢筒混凝土管PCCPDE1600×6000，管道外防腐采用环氧煤沥青，厚度大于等于0．4mm。管道安装完毕后，为保护管道接口，外侧接缝采用M30砂浆进行灌浆，内侧接缝采用双组份聚硫密封胶填缝。接口形式为双胶圈接头，采用“O”型橡胶圈密封，管道现场只需对接头进行密封试验，铺设方便，快捷，密封性能良好。
        安阳市引岳入安二期工程PPP项目引水管线工程主管线主要采用钢管和预应力钢筒混凝土管，预应力钢筒混凝土管主要采用PCCP管及JPCCP管，采用开槽施工法安装PCCP管，采用非开挖施工法（手掘式顶管法）安装JPCCP管。
        5结论
        预应力钢筒混凝土管（PCCP管）集中了普通预应力混凝土输水管和钢管两者的优点，也克服了两者最大的缺点，PCCP管是世界上大中型输水工程中广泛使用的一种优良的非金属类管材。
        PCCP管具有承受高的内压和外荷载、良好的抗渗性及耐久性、接头密封好、耐腐蚀性好、较好的过水条件、安装速度快、能够抵抗一定的推力、PCCP管接头对地基适应性好、抗震性好、可以制作各类配件和异性管、工程造价和维护费用低、使用寿命长、不占用耕地等优点。PCCP管克服了钢管的抗腐蚀能力差和混凝土管抗渗能力差的缺点。
        随着城市化建设的不断深入，相信PCCP管能够凭借其卓越的优点在城市供水等基础设施中不断开拓新市场。
        参考文献：
        [1]张国良、高安泽等.《调水工程设计导则》.中国水利水电出版社，2008年，第一版，P21。
        [2]石磊、杨改丽等.《安阳市引岳入安二期工程PPP项目引水管线工程施工图》.河南省豫北水利勘测设计院出版社，2016年，第一版，P3。
        [3]余洪方、李世龙等.《预应力钢筒混凝土管》.中国标准出版社，2005年，第一版，P2。
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        [5]田华、汤文友等.《混凝土输水管试验方法》.中国标准出版社，2017年，第一版，P2。
        [6]晏春波、权录年等.《水电水利工程施工测量规范》.中国电力出版社，2012年，第一版，P26。
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