下载文档原格式
建筑材料Construction & Decoration196 建筑与装饰2021年2月下 简议长距离输水管道工程管材综合比选宋双双安徽省城建设计研究总院股份有限公司 安徽 合肥 230051摘 要 依据某工程具体特点及特殊性，对其输水管道的多种供选管材作比选，结合工期、技术可行、运维要求等多项指标做综合比较；最终选择技术成熟，具有极强抗腐性与耐久性的K10级1－DN2400mm球墨铸铁管作为施工管道管材。
关键词 钢管；球墨铸铁管；PCCP管；综合比选引言某工程的正向输水采用6.1m 3/s 的自流方式，向新建调节池输送，再通过新机场连接线管道向新机场水厂输送；反向输水采用4.0m 3/s 泵站加压方式，0.5MPa 的工作压力，即当干渠出现故障，或日常检修时，可通过泵站加压方式供应应急保障水。
该工程由以上两种输水方式构成9种不同工况。
1 管道与管径输水干管按《室外给水设计规范》(GB50013—2006)看，至少要2条，当具备安全供水设备时，仅设1条也可。
因其运水距离较长，2条管道所需成本较大，最终选择单管方案供水，因此要求管道具有更高的输水保证率。
其总水头损失如下：这里的hz 就是管道总水头损失；水头的沿程损失用hf 表示；水头的局部损失则以hj 表示。
Hf按达西公式计算：这里的λ是水头局部损失的系数。
在常供水条件下，按低运行水位进行工况设计时，可将水头设定为16.82m ，在将输水流量Q 设定为6.1m 3/s 时，输水管道水头损失总量正比于管道粗糙程度，反比于管道直径，并在管道末端出口处考虑设置约1.0m 的水头富余量，故水头最大损失量在15.82m 以下，要求水头损失不可过小，否则末端水头剩余值过大，会浪费能量，让工程成本加大，故应为管道选择糙率与直径的最佳匹配。
经分析将输水管道确定为糙率0.011～0.012、直径2.40m 的工程管材[1]。
2 管材比选输水管对管材有着较高的要求，按以往工程经验，依据国内管材现阶段生产、运用的具体情况，对涂塑复合钢管、普通钢管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管做比选。
长距离输水管线的管材比较长距离输水中的管材选择[摘要] 调水、引水工程及大型灌区采用管道输水时，均需选用质量可靠、经济实用的承压大口径管材。
为适应此需要，【关键词】长距离输水大口径管 PCCP FRPM1 前言我国是一个水资源短缺的国家，农业年均受旱面积达3000多万公顷以上，全国有300多个城市用水紧张，其中严重缺水的城市110多个。
近20多年来，一方面持续干旱，另一方面随着经济、社会和城市化的持续发展，水资源供需矛盾日益尖锐，尤其是大中城市缺水十分严重，生态环境也日益恶化。
缺水已成为经济社会发展的主要制约因素。
管道输水是农业节水的有效措施之一，调水则是实现水资源合理配置、缓解缺水地区供需矛盾，促进缺水地区经济社会可持续发展的有效途径。
大型灌区采用管道输水节水及调水中采用管道输水时，管道所占投资比重很大，长距离输水用大口径管材若选用不当会造成事故或增加不必要的投资。
因此PCCP管为预应力钢筒混凝土管的简称。
PCCP管最早由法国邦纳(Bonna)公司研制。
美国从1942年开始研究生产PCCP管。
由于从管材设计、制造、检测到运输、安装、使用等方面均已实现了规范化，所以发展很快。
目前美国已将PCCP管广泛用于长距离输水工程、城市供水工程等方面。
至二十世纪末其敷设长度已超过29000km。
美国公司还在利比亚建厂制造PCCP管，并已将直径4000mm、承受内压可达1.2Mpa的PCCP管用于长距离输水工程。
我国山东电力管道公司于1988年从美国阿麦隆(Ameron)公司引进技术和设备生产了PCCP管，以后无锡、深圳等地的管道公司也相继从美国引进设备建厂。
呼和浩特某公司也以国产设备生产出了PCCP管。
该管已在我国一些大型输水、供水工程中应用，如山西万家寨引黄连接段给水工程已应用直径3000mm、承受内压可达0.7Mpa的PCCP管43.2km，深圳东部引水工程已应用直径2600mm的PCCP管17.3km，哈尔滨磨盘山引水工程已应用直径2200mm的PCCP管134km等。
广西城镇建设32 -浅谈长距离供水工程管材的选择□ 俸荣伟[摘 要] 长距离供水工程具有敷设管道线路长、管径大的特点，供水管材投资占工程总投资的比重较大，因此，工程中选择经济、技术合理的管材至关重要。
结合广西壮族自治区北海市铁山港区原水供水管道改扩建工程实例，从投资经济、管线工程地质、管道安装、管道后期管理维护、使用年限等进行综合分析，为同类型供水工程提供参考。
[关键词] 钢管；球墨铸铁管；PCCP管；管材分析随着城乡一体化的快速推进，长距离供水工程逐年增多。
在长距离供水工程中，供水管材投资占工程总投资的比重也越来越大，因此供水企业如何选择经济合理、技术适用的供水管材是企业不断关注的问题。
本文结合广西壮族自治区北海市铁山港区原水供水管道改扩建工程实例，从投资经济、管线工程地质、管道安装、管道后期管理维护、使用年限等分析，推荐DN1400和DN1600管径使用PCCP管；DN800管采用球墨铸铁管作为输水管材。
1 概述1.1 工程概况北海市铁山港区原水供水管道改扩建工程主要负责供应铁山港自来水厂原水和铁山港工业用原水，设计供水总规模为44.7万m 3/d，现状供水能力仅为8万m 3/d，原水供水工程主要铺设4根DN1200的玻璃钢夹砂管约26km，但由于部分管段多次发生爆管事故，据现场统计，2016—2020年爆管维修记录共计107次，存在极大的运行安全隐患，且抢修维护工程量和费用逐年增加，严重影响铁山港区的供水安全。
另外，根据铁山港区工业园项目的建设进度和发展规划，预测2023年铁山港区计划总需水规模为26.95万m 3/d，现状供水能力无法满足供水要求，因此对供水管道进行升级改造是非常必要的。
工程在隧洞出口的连通井新增2条供水管道，设计输水方式采用有压重力式自流供水。
供水管道设计最高日供水量26.95万m 3/d ，设计引水流量Q=3.43m/s ，经济流速为0.8m/s～1.5m/s，项目供水管网总长约42km，单根管线长约21km。
长距离输水管的要求（水利方面）一、管材及接口输水干管穿越公路时，管道水平及垂直转弯段弯管为钢管，其余采用顶应力筋混凝土管．橡胶圈柔性接口。
预应力混凝土管0+000—9+000选用0.8MPa,其余均采用0.6MPa。
阀门附件与管道采用法兰连接。
管道水平、垂直转弯处设置支墩，镇墩，硷采用c15。
二、施工放线施工单位以建设单位移交的控制桩及桩号、水准桩及桩号为依据，进行管道轴线的定位放线，校对轴线高程及管线长度，遇弯道处测出实际管轴线转角，经建设单位和设计单位验线后方可开挖．分区段的定位放线必须要控制轴线、高程的准确和统一，自检、复检合格后方可进行下一道工序。
三、基槽开挖基槽按设计断面开挖，以区段内设计管道中心线，基底高程为控制，不允许超挖。
如出现超挖，应用与基料土相同的土料回填，并夯实至原土95%以上密实度．本设计管道直接座于原土上，要求管基包角为120度，如有间隙，可有粗沙垫实．可采用机械挖土，但应在设计基底上留有200mm以上的保护层，管道按装前人工清理并夯实至设计标高，并保证原状土层不被扰动。
管基包角及承口部位应局部挖成槽坑。
坑深度及大小应．与承口外形相适应。
施工中如出现土质差异较大或遇有淤泥等异常悄况。
应及时报告建设单位和设计单位．进行基础处理后方可进行下一道施工工序。
管道穿越建筑物时，由方工草位、建设单位和设计单位现场处理。
雨季及有地下水情况时，应有降排水措施，基坑内不允许有积水，以达到干燥施工。
遇有水沟、河道、卤渠或地下水位较高情况时，据现场情况由建设单位、设计单位和施工单位三方现场确定排水降水方案及基础处理措施。
四，管道安装管道安装要求按反水流方向自下而上及承口向前的原则进行施工．管道安装前应清除管道表面浮土和各种杂物，进行外观标志的复查，清理承口、插口工作面及密封圈上粘连的杂物。
长距离重力流输水管道设计问题分析摘要：随着近年来我国城市化进程的不断加快，长距离重力流输水管道已经成为城市供水的重要组成部分之一。
随着长距离输水工程数量的增加，输水管道的设计、施工与使用也越来越受重视。
本文主要围绕长距离重力流输水管道的相关设计问题进行了讨论，期望能够推动我国长距离输水工程设计水平的提升，为广大设计人员提供参考与借鉴。
关键词：长距离；重力流；输水管道；设计；问题在长距离输水工程水量不断增加的今天，重力流输水工程已经成为其中重要的组成部分之一。
重力流输水管道有着节能、节点、成本低、运维简便等诸多优势。
重力流输水管道在应用的过程中对于高程有着一定的要求，要求地形高差必须能够满足相应的水头损失需要，并配置自由水头于管道末端，且地形坡降＞输水水力坡降。
长距离重力流输水管道在设计的过程中还存在着诸多问题需要重视，例如输水道路路线的设计、管道管材与管径的选择、水锤的防护等。
基于此，本文围绕长距离重力流输水管道的相关设计问题进行了讨论，具体内容如下。
1、工程概述甲工程管线总长30000m。
工程的末端土壤具有腐蚀性，施工难度相对较大。
工程的首端地势平坦，便于施工。
该工程的设计流量为3.00m3/s，上下浮动0.20m3/s。
该工程为重力流输水管道，高程差为162m。
甲工程在设计时，存在着落差集中于末端、管道出口处富余水头大的问题。
为了解决上述问题，设计人员在设计时选择了分段分压的方式进行处理。
该工程在建设时，分别选用了用DN1400球墨铸铁管道以及DN1600预应力钢筋混凝土管。
2、长距离重力流输水管道的布线原则管线的布置与走向将直接决定整个工程的投资金额与施工难度。
因此，在布置管线时，要提前做好管道沿线的调查工作，重点对地质、地貌、河流、公路、地下管道（输气管道、输油管道）进行调查。
拟定多种方案，通过比选选择可行性与经济性最好的方案。
在长距离重力流输水管道布线时，应该遵循以下原则：（1）布线时要尽可能避开大起伏、急转弯现象，选择直线缩短管线的长度，使供水系统的布局尽可能合理。
长距离输水工程中对管材设计选择的探讨摘要：随着国内基础设施量的增多，大型引水、输水工程所占的比重也在逐渐增大，要想保证这些输水工程的质量以及低成本，就需要施工企业能够把握管材的质量与成本，从根本材质入手控制工程的质量和成本。
本文即是从技术性和经济性两个方面入手，对如何选择适合长距离、大流量输水工程的管材进行探讨。
关键词：长距离输水工程；管材；选择1引言水资源是每个城市发展的根本，无论是居民生活用水还是工业用水都离不开水。
为了保证城市的正常用水，很多水资源供应缺乏的大城市都会采用大型输水工程设计来解决城市的用水需要。
这些输水工程本身长度长、需要材料管径大、覆土深。
为了保证输水工程的整体施工质量以及降低施工成本，在管材选择设计这一部分应当给予充分重视。
下面笔者就结合自己的经验就管材选择进行分析。
2管材种类及特点比较目前最常用的管材主要包括这四类大口径管材：钢管(SP)、球墨铸铁管(DIP)、预应力钢筒混凝土管(PCCP)及玻璃钢夹砂管(RPMP)。
这四类管材都符合大型长距离输水工程对工作压力、管道口径的要求。
下面笔者就围绕这四种主要大口径管材进行其特点的比较和分析。
2.1管材成本投资若统一按照大开挖、管道覆土均2米深考虑工程施工，结合管材市场材料价格、埋管设计和施工方案的选择对四种管材投资成本的影响分析可见图1。
图1 四种管材单位长度的成本投资分析图1可知，仅预应力钢筒混凝土管和钢管适合工程管径DN2700以上的管道设计，其中又以选择钢管较为合理，而当工程管径在DN1600到DN2600的范围内时，预应力钢筒混凝土管最便宜，钢管和玻璃钢管次之，而管材造价为球墨铸铁管最贵，因此但从单位长度管材成本投资来看，此范围内的工程管径选择预应力钢筒混凝土管较为合适。
2.2管材的使用寿命球墨铸铁管、玻璃钢夹砂管、预应力钢筒混凝土管这三种管材的使用寿命均可达到50年以上。
而钢管的使用寿命则受工程防腐质量以及运行时维护水平的影响，只有除锈和防腐层的质量得以保证，才能保证钢管的使用寿命。
浅谈长距离管道输水工程设计摘要：长距离输水管道目前已在城市供水，农灌泵站等领域中广泛采用，而输水管道设计合理与否，将对工程投资、施工、运行管理等方面产生很大影响。
本文对长距离管道输水工程中管材的选择、输水管道的数量、通气及输水管道的粗糙系数n值选取等技术问题，进行了探讨。
关键词：长距离管道输水；管材管道；选择1长距离输水管道管材的选择合理选择管材对长距离输水工程十分重要。
不仅是输水管道安全运行的关键，而且还决定工程造价的高低。
管材选择应根据管径、内压、外部荷载，管道敷设区的地形、地质、管材的供应，按照施工方便、运行安全、经济合理的原则确定。
在城市长距离输水工程中，管道直径大都在1m以上，管道输水工程常用的管材有球墨铸铁管、钢管、预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、玻璃钢复合管道。
1.1大口径球墨铸铁管大口径球墨铸铁管用于国内输水工程已有10a时间，在生产、使用过程中已经积累了一定经验。
球墨铸铁管的特点是强度高韧性大、耐腐蚀能力强，并且接口采用“t”型接头，施工安装方便，有很强的适应地基变形和抗震能力，但价格较贵。
1.2钢管钢管应用历史悠久，范围广，是一种常用的安全管材。
优点是适应性强，加工灵活方便，可承受较高的内压。
缺点是不宜承受较大的外荷载，一般超过4m时，就要考虑加固处理。
另外，钢管防腐麻烦，总造价高，一旦防腐处理不当，将直接影响其使用寿命和输水能力。
钢管还应根据工程的具体情况考虑伸缩节等措施，以保证输水安全。
1.3预应力钢筋混凝土管预应力钢筋混凝土管在我国应用较为广泛。
一度成为长距离输水工程的主要管材。
其特点是工程总造价低，抗震性能及水力条件好，不需做防腐处理，是一种适合长距离重力流输水的经济管材。
其缺点是笨重、运输及施工不方便。
由于工艺原因存在空鼓或出现承口圆形不规则等，易引起渗漏。
1.4预应力钢筒混凝土管预应力钢筒混凝土管不仅具备预应力钢筋混凝土管及钢管的双重优点，而且弥补了各自的不足之处。
长距离输水管道管材和管径选择探讨
【摘要】随着我国经济发展和城市化进程的加快，城市及工业用水量迅速增加，长距离输水工程是解决用水量迅速增加的主要措施之一。
输水管道在新材料、新技术应用方面有了较大进步。
管道投资占整个输水工程的绝大比重，不同管道材料，其水力学特性、耐久性、安全性、经济性、施工难易等方面均不同。
因此管材、管径的选择尤为重要。
【关键词】长距离输水管道管材管径
中图分类号：f291.1 文献标识码：a 文章编号：
一、管材选择
管材是影响管道工程造价的主要因素，不同管道材料，其水力学特性、耐久性、安全性、经济性、施工难易等方面均不同。
管材的选择应考虑输水管道的重要程度，管道根数和长度、运行方式及有无调节设施、管道直径、正常工作压力和非稳定流极限压力、外部荷载、管道沿线地质条件及地形起伏程度、使用寿命、供货、运输、工期、安装等因素综合确定进行比较。
1、可选管材的种类
对于中等压力、中等口径的长距离输水工程，目前常用管材有：钢管（sp）、球墨铸铁管（dip）、预应力混凝土管（pcp）、预应力钢筒混凝土管(pccp)、玻璃钢管(rpmp)等。
就上述管材选择说明比较如下。
1.1 钢管（sp）
钢管应用历史较长，范围广，是一种传统的输水管材。
分直缝焊管和螺旋焊管。
钢制管道强度高，可承受的压力较高，管材及管件容易加工，管道敷设方便，适应性强，特别是地形、地质复杂的地段，采用钢管比较方便；钢管接口形式比较灵活，可以焊接、法兰等连接，钢制管道适用于各种施工方式。
但钢管的刚度小，内外防腐要求严，必要时需要做阴极保护；钢管造价较其他管材高，寿命短，一般不超过25年。
为延长钢管寿命，需对其进行防腐处理和保护，其方法可采用涂料加牺牲阳极的复合防腐措施。
钢管内、外防腐采用国家卫生部许可的gz-2新型高分子防腐涂料，内壁防腐级别为普通级，采用二底二面，漆膜干膜厚80~100μm；外壁防腐级别为重加强级，采用二布四油，漆膜干膜厚280~300μm；牺牲阳极保护块间隔一定距离通过电缆与钢管连接，加强钢管的抗腐蚀能力。
通过涂料加牺牲阳极的复合防腐措施，可使钢管寿命达50年，但施工复杂，工期长，造价较高，因此在一般情况下，除了小口径管道及特殊工程外不太常用。
1.2 球墨铸铁管（dip）
球墨铸铁管（dip）利用离心力铸造成形，管壁质密，石墨形态为球状，基体以铁素体为主，伸长率大、强度高，性能与钢管相似，具有柔韧性，适应突发力强，且抗弯强度比钢管大，使用过程中管段不易弯曲变形，能承受较大负荷，其接口为柔性接口，具有伸缩性和曲折性，适应基础不均匀沉陷，是比较理想的管材。
球墨铸铁管在生产工艺中经过熔化、脱硫、球化处理，孕育处理、
离心铸造及退火处理等工艺，使管材具有良好的韧性和耐腐蚀性。
无论在海水和不同的土壤中均优于钢管，其电阻抗比钢管大三倍。
同时，根据配套条件可自由选择或配套各种厚度的管子和采用各种橡胶圈柔性接口及管配件，所以能够适应各种类型的地质条件。
采用滑入式和机械柔性接口方式，施工简单，因而能适应各种施工条件（包括在管内施工作业），接口作业不仅所花时间短，而且安全牢靠，且接口作业完毕，可立即回填，从而节省时间。
1.3 预应力混凝土管（pcp）
预应力混凝土管按其生产工艺分两种，一种是一阶段管即一次成型；一种是三阶段管。
预应力混凝土管因加工工艺简单，造价最便宜、使用寿命长，承受外压能力较强，缺点是当管道设计压力大于0.8mpa时，混凝土管就有其一定的局限性，不能承担过高的内压，且管壁糙率较大，过流能力较小，外形尺寸较大，重量大，运输和施工不便，对管床基础要求高，承插口质量差，容易漏水。
1.4 预应力钢筒混凝土管（pccp）
预应力钢筒混凝土管是一种钢筒与混凝土制作的复合管。
管芯为混凝土，在其外壁或中部埋入厚约1.5mm左右钢筒，在管芯上缠绕预应力高强钢丝，并在其外部设有泥浆保护层。
该管抗渗性能较好，接口采用钢制承插口，尺寸较准确，设橡胶止水圈，止水效果较好，安装方便。
预应力钢筒混凝土管的管径一般为dn600～3600 mm，工作压力为0.4～2.0mpa，其中dn1200mm以下一般为内衬式，dn1400mm 以上通常为埋置式。
预应力钢筒混凝土管解决了普通预应力砼管承
担压力较低缺点，同时具备寿命长、承受外压、内压较强的优点，大口径管道具有明显价格优势。
1.5 玻璃钢管（rpmp）
玻璃钢管全称缠绕玻璃纤维增强热固树脂加砂管，该工艺是以树脂为基本材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，以石英砂为填充材料而制成的新型复合管材。
玻璃钢管采用承插式连接，橡胶圈止水，具有耐腐蚀、重量轻、强度高、不结垢，尤其内壁光滑，水力学性能好，造率系数仅为0.009，是钢管的70%，被称为“水力学光滑管”，与钢筋混凝土管、钢管、铸铁管相比具有内壁光滑、防渗效果好、耐腐蚀、重量轻、强度高、运输安装方便等优点，但对管床基础和管周回填土要求较高。
2、管材的选用
现依据靖边能源化工综合利用产业园启动项目供水工程实例介
绍管材的选用情况。
靖边能源化工综合利用产业园启动项目供水工程金鸡沙输水线
路和白城子输水线路都穿越沙漠区，地形起伏不太大，选用管道直径主要是dn1000，且管道工作压力小于1.5mpa。
综合管道的承压能力、经济、接口、耐腐蚀、管材寿命、安全性及市场信誉度等方面的比较，预应力钢筒混凝土管价格相对较高，施工、运输较困难且预应力钢筒砼管管件需采用钢管连接，故不易采用；球墨铸铁管价格最低，连接方式为承插式，施工方便，其最大工作压力一般为1～2mpa；钢管但施工复杂，工期长，造价较高。
故对工作压力小于1.5mpa的管段选用球墨铸铁管道。
因此靖边能源化工综合利用产业园启动项目供水工程金鸡沙输水线路和白城子输水线路管道直径是dn1000，且管道工作压力小于1.5mpa推荐采用球墨铸铁管道。
二、管径选择
管径选择与经济流速、水头损失、水锤压力及水泵选型等有关。
管道流速是管径选择的重要条件，流速高，管道直径小，一次性投资低，但相应流速高、水头损失也大，泵站扬程高，能量消耗大，产生的水锤压力也高；流速低，管道直径大，一次性投资低，但相应流速低，水头损失小，泵站扬程低，能量消耗少。
因此如何确定一个合理的管径，是长距离输水管道设计中的一项十分重要的工作。
依照一般工程经验，本次按年费用最小法进行探讨。
年费用e包括年耗电费e1和年生产费e2（包括管路折旧费和维修管理费）。
不同的管径有不同的年耗电费e1和年生产费e2，年费用e最小值所对应的管径即为经济管径。
其中e1、e2分别采用下列公式计算。
1、年耗电费用（e1）计算公式：
式中：e1—年耗电费，元；
—电价，0.66元/kw·h；
—水的容重；
—管道设计流量，8m3/s；
—设计净扬程，以不同管径对应的水头损失为设计扬程m；
—年运行时间；
—泵站效率。
2、年生产费用（e2）计算公式：
e2=αf2ln
式中：—年生产费用，万元；
—年折旧率；
—管材单价，元/m；
—管长，m；
—管道根数。
3、不同管径年费用计算实例：
已知：输水管道设计流量为8m3/s，管材为预应力钢筒混凝土管，管长按1000m，管压按1.6mpa考虑，管径分别按dn1600、1800、2000、2200、2400、2600进行比较，不同管径损失、年耗电费用、年生产费用和年费用计算结果见表1~表4。
不同管径损失计算表
表1
年耗电费用计算表
表2
年生产费用计算表
表3
不同管径年费用计算表
表4
经比较，管径为dn2400mm的预应力钢筒混凝土管为最经济管径。
参考文献
1、王占杰供水工程管道的选择[期刊论文]—中国水利 2005（17）；
2、陈勇城长距离输水工程的管材选用[期刊论文] —中国给排水1999（8）。
