魏 霆

（山西省水利建設開發(fā)中心，山西 太原 030002）

辛安泉供水改擴建工程地處山西省長治市，主要為黎城縣、平順縣、潞城市、屯留縣、長治市城區(qū)、長治市郊區(qū)、長治縣和壺關縣8個縣（市、區(qū)）提供農業(yè)灌溉、農村人畜飲水、城市生活和工業(yè)用水。工程包括取水工程和供水工程，供水工程由總干線、黎城支線、平順支線、屯留支線和長治支線組成，線路長157.4 km，其中輸水管道長141 km。

1 管材選取原則

本工程輸水距離長且供水保證率要求高，在管材選取時應綜合考慮輸水管道可靠性能、抗外界不利因素性能、耐久性能等方面因素。從工程安全性和經濟性出發(fā)，管材選擇應遵循以下原則：一是綜合分析工程的規(guī)模、輸水距離、管道規(guī)格、外部荷載、地質地形、地震烈度、管材性能等因素。二是在滿足安全耐久、接口可靠、施工方便、維護容易、環(huán)保衛(wèi)生的前提下,優(yōu)先選用造價相對低的管材。

2 管材性能比較

本工程輸水管道管徑范圍450～2 000 mm，工壓范圍0.6～2.5 MPa，頂管覆土1.5～8 m，管道規(guī)格多樣。結合國內管材生產和類似工程的使用情況，在工壓高、管徑較大的長距離輸水工程中較多使用的有鋼管、預應力鋼筒混凝土管、球墨鑄鐵管、玻璃鋼夾砂管和預應力鋼筋混凝土管5種管材。

2.1 鋼管

鋼管一般選用螺旋焊接與直縫焊接管，具有強度高、可靠性高、抗地基沉陷適應能力強、局部修復維修時間較短等優(yōu)點，缺點是抗外荷載能力相對較差、耐腐蝕性差，使用壽命一般不超過30年；為延長鋼管壽命，需對管道內、外壁進行除銹和防腐處理，但制作時工藝較復雜，且造價較高。

2.2 預應力鋼筒混凝土管

預應力鋼筒混凝土管內部嵌置鋼筒，在管芯上纏繞環(huán)向預應力高強鋼絲，外部噴水泥砂漿保護層。該管抗地基沉陷適應能力強、抗?jié)B性能較好，接口采用鋼制承插口，尺寸較為準確，設橡膠止水圈，止水效果好，且內壁光滑不結垢。當管徑大于1.8 m時，使用壽命超過50年。但由于重量較大，尤其在高覆土、高工壓時，需要修建較高等級的施工運輸便道，運輸成本相對較高。

2.3 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵是一種鐵、碳、硅的合金，其中碳以球狀游離石墨存在。球墨鑄鐵管具有強度高、韌性好、延伸率大、耐腐蝕、適應變形能力強、抗震性高、止水效果好且內壁光滑不結垢，不生長微生物等優(yōu)點，使用壽命一般為50年，是一種較理想的輸水管材，中小管徑的球墨鑄鐵管，在我國已具備大批量生產能力，使用廣泛，但大管徑管材價格相對較高。

2.4 玻璃鋼管

玻璃鋼管主要有玻璃長纖維纏繞夾砂和玻璃短纖維離心澆筑夾砂兩種管型。玻璃鋼管采用承插式連接，橡膠圈止水，具有耐腐蝕、重量輕、強度高、內壁光滑、水力學性能好等優(yōu)點，使用壽命一般為50年。但管道敷設需做砂墊層管道基礎，為保證管道兩側管槽回填料的密實度，一般應控制在95%左右，因此對工程施工要求高，且為達到回填密實度要求，一般需用砂回填，工程費用較高。

2.5 預應力鋼筋混凝土管

預應力鋼筋混凝土管采用承插式膠圈柔性接口，能適應各種地基能力，具有施工安裝方便、管材防腐能力較強等優(yōu)點，使用壽命一般為30年。缺點是承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，重量較大，運輸和安裝不太方便，輸水安全性相對較差。

3 管材造價對比

管徑為2 000 mm、工作壓力為1.0 MPa時，鋼管為8 400元/m、預應力鋼筒混凝土管為4 300元/m；管徑為1 600 mm、工作壓力為2.0 MPa時，鋼管為5 863元/m、預應力鋼筒混凝土管為3 610元/m、球墨鑄鐵管為4 984元/m、玻璃鋼管為2 874元/m；管徑為1 200 mm、工作壓力為2.0 MPa時，鋼管為4 383元/m、預應力鋼筒混凝土管為2 807元/m、球墨鑄鐵管為2 482元/m、玻璃鋼管為1 757元/m、預應力鋼筋混凝土管為2 050元/m；管徑為800 mm、工作壓力為0.8 MPa時，鋼管為1 948元/m、球墨鑄鐵管為980元/m、玻璃鋼管為880元/m、預應力鋼筋混凝土管為780元/m。

4 結論

由上述比較可知，鋼管具有強度高、可靠性高、適應性強等優(yōu)點，但抗外部荷載和耐腐蝕性差，使用年限較低且造價高；玻璃鋼管具有糙率小、造價低等優(yōu)點，但其抗內、外壓性能較差，對地基及回填要求高；預應力鋼筋鋼筋混凝土管具有施工安裝方便、投資少等優(yōu)點，但承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，安全性較差。本工程管道內、外壓較高，埋設情況復雜，不適于使用以上管材。

預應力鋼筒混凝土管和球墨鑄鐵管從輸水能力、抗內外壓、抗地基沉陷、抗腐蝕性及耐久性等方面均能滿足該工程的要求，但從管材造價對比可知，當管徑大于1.2 m時，球墨鑄鐵管造價要比預應力鋼筒混凝土管高。

根據對以上兩種管材性能和造價的比較并結合相關工程的實施及運行情況，推薦本工程輸水管線管材使用情況為：管徑大于1.2 m時，選用預應力鋼筒混凝土管；管徑不大于1.2 m時，選用球墨鑄鐵管。