关于长距离输水工程管道的研究和若干设计问题的探讨

摘 要：随着国家经济的发展,区域开发的力度也越来越大,开发的第一步就要解决水的问题,而长距离管道输水,则是引水方式的首选。通过对市政给水工程中各种管材的特点和适用性的介绍，明确了选用合适管材,决定着工程的安全性和经济性，清楚了选用合适的的输水管材对城市建设和发展具有非常重要的意义。通过介绍设计和现场经验，与业内人士进行相关技术的交流和探讨。

关键词：长距离输水;管材选择;设计要点;施工要点

近年来，随着社会经济不断发展、生活水平不断提高，城市供水量逐年增加，管网增长速度迅速．这对城市供水设施建设水平和各种管材的推广应用、使用水平提出了更高的要求。因此，合理选用技术先进、经济、运行可靠的输水管材对当今城市的建设和发展具有非常重要的意义。现根据在工程设计中的体会，提出若干问题与大家探讨。

一、管材选择

水是大自然赐予人类的宝贵资源，输水工程是城市供水系统中的一个重要环节，其特点是规模和投资费用大、安全稳定性要求高。输水工程中的管材选择一直受到供水企业和各方重视并成为重要的研究课题。通过对各种管材的综合性能的研究，将管材比选提升到一个新的高度和水平。

目前城市里长距离输水工程中常用的大口径管道的管材有球墨铸铁管、钢管、预应力钢筋混凝土管和预应力钢筒混凝土管、玻璃钢夹砂管等，下面就这几种管材分别论述。

（一）钢管（SP）

钢管应用历史较长，范围较广，通常选用Q235-A或Q235-B镇静钢钢板制作，它的强度高，管材和管件容易加工，管厂建设周期短，特殊地段（如过河段）一般都采用钢管。但钢管的刚度小，抗变形能力差，对其内外防腐的要求较高，必要时还需作阴极保护，施工过程中各种钢制管件的组合焊接工作量大，与其他管材相比，造价较高。

（二）球墨铸铁管（DIP）

离心球墨铸铁管由于性能优异，具有优良的抵抗外部荷载能力、能满足各种地质情况要求。球墨铸铁管科承受内压超过2.0MPa以上，它比非金属管材强。安装、运输方便快捷，能够满足施工工期的要求；防腐性能优异，比化学管材及钢管使用寿命长；维修费用低，输水能力强，越来越广泛用于各行各业。离心球墨铸铁管作为一个比较成熟的产品，从制造、设计、施工安装应用等均已形成了系列的国家、国际标准，是输水的首选管材。但大口径的球墨铸铁管铸造难度大，造价较高，管道生产周期长，并且大口径球墨铸铁管管壁薄，承、插口端容易变形，影响施工操作。目前国内球墨铸铁管的生产能力是100万吨/年，口径DN100~DN2200mm，现如今国内厂家对管径大于DN2200的球墨铸铁管还没有生产和应用经验。

（三）预应力钢筋混凝土管（PCP）

预应力钢筋混凝土管按生产工艺分为一阶段管和三阶段管。

三阶段管的制管工艺是把生产过程分为三个阶段：先制造配有纵向预应力钢筋的混凝土管芯，然后在硬化了的混凝土管芯上缠绕环向预应力钢丝，最后是在预应力环向钢丝外敷水泥砂浆保护层。而一阶段制管工艺是将管芯制作、环向预应力钢丝张拉和保护层敷裹在一道工序内同时完成。目前国内生产的最大口径达2m，这种管材的特点是强度和抗渗性较好，管壁较薄。

（四）预应力钢筒混凝土管(PCCP)

预应力钢筒混凝土管（以下简称钢筒混凝土管），以钢筒为管芯，在钢筒内、外缠绕一层或多层钢筋笼，垂直浇筑混凝土，用机械振动成型，是一种钢板和预应力混凝土的复合管材，兼具钢管和混凝土管的特点。它的开发应用已有半个多世纪的历史，这一技术是法国最先研制的。

（五）玻璃纤维增强树脂混凝土管(RPMP)

玻璃纤维增强树脂混凝土管（以下简称树脂混凝土管）是以石英粒料与不饱和聚酯树脂混合料、玻璃纤维为主要原料，按振动工艺方法制成的管道。它结合了钢筋混凝土的强度、陶土的耐腐蚀性及塑料的弹力。它的初期雏形由德国于1956年研制而成，至今已有50余年的发展历史。

1.5各管材综合性能比较参见下表：

由于管材占输水管道工程投资的大部分，因此在长距离输水工程设计时必须进行管材的比选，对节省投资、便于施工、安全运行都具有重要意义。目前预应力钢筋混凝土管在长距离输水管道的设计和应用比较普遍。

二、预应力钢筋混凝土管道设计要点

（一）基础处理

管道工程线路长，沿线地质情况复杂多样，基础至关重要，如果处理不当会造成不均匀沉降，使胶圈脱离工作面而造成漏水事故，设计中要根据不同地质情况提出相应的处理措施。

粘土、岩石地基，要求管道底部及管腔回填粗砂；

软土地基，要求管道底部先铺碎石，后用粗砂填满胸腔，地基土含水量大、沉降量大时要打木桩或砂桩处理，并做混凝土基础；

阀门井、支墩等构筑物按建筑标准进行基础处理，特别是软土地基。

（二）钢管与钢制配件

预应力钢筋混凝土管由于自身结构限制，在阀门、弯管、跨河、排气、排泥等地段要求采用同径钢管，在钢管与预应力钢筋混凝土管连接处用转换接头，简称钢制转换甲管、乙管。转换甲管采用刚性接头，乙管采用柔性接头，保证甲、乙管不漏水；在弯管前后设不小于3~5d(d:管道内径)钢管；在阀门前后设不小于10d钢管；在弯管处设全包抗推支墩。

（三）预应力钢筋混凝土管接口防腐

在沟槽或地下水对胶圈有腐蚀作用的地段，采用沥青麻丝或沥青锯末封闭胶圈接口。

（四）排气、排泥

空气在管路凸起部分形成气囊，减少或阻隔过流断面，而且当外界引起流速骤变时，会造成空气压缩，产生水击，引起管道破裂或出事故，在管线凸起部分安装快速排气阀，起到快速排除空气的作用。

三、施工要点

预应力钢筋混凝土管道在施工中应严格控制以下几个环节：

严格按设计采用基础处理措施，官腔回填土应达到95%的密实度。

（二）管材到现场后，要严格复查承插口细部尺寸，检查管身承接口工作面，如有偏差需提出解决办法，安装时，检查对口间隙，胶圈到位情况。

（三）管道借角要谨慎，每根管道理论上可借角0.5~1.0度，但施工中如不能准确把握，容易造成隐患，施工中以不借角为好。如有借转的接头，应有加固措施。

（四）管道施工完毕后，应进行管道试压验收，一次试压长度一般不宜大于1000米。

预应力钢筋混凝土管目前爆管记录较少，如在设计、施工中加强管理，精心设计、合理施工、严格检查、验收，从目前我国的国情出发，选用此种管材是比较经济实用的。

参考文献

[1]孙飞，大口径输水管道设计若干问题的探讨，当代建设，2003,01，42-43.

[2]城镇给水，给水排水设计手册（第3册），2004.4，第二版，48-52.