市政給水管道施工中選材的合理選擇

陳震宇

（廈門市特水集團有限公司，福建 廈門 361000）

1 對管材的要求

輸水管必須具有足夠的強度，以承受外部的荷載和內部的水壓；必須能抵抗沖刷并具有抗腐蝕的能力，特別對某些地下水有腐蝕性的地區；必須不透水，以防止管中水滲漏或地下水滲入；內壁應平整光滑，使水流阻力盡量減??；應盡量就地取材，并考慮到預制管件及快速施工的可能，減少運輸和施工費用。

2 給水管材的類型

2.1 鋼管(SP)

鋼管應用歷史較長，范圍較廣，用于市政輸水管道的管徑一般宜大于DN800，國內最大鋼管直徑可達DN4000。鋼管管材一般采用Q235B(A3)碳素鎮靜鋼。鋼管按其焊接形式分為螺旋縫埋弧焊管和直縫埋弧焊管，后者適用于直徑大于DN2000的鋼管。鋼管的壁厚應根據作用于管道上的內外荷載和埋設條件，按《給水排水工程管道結構設計規范》(GB50332-2002)計算確定，在選用時應根據計算厚度增加2mm腐蝕余量(當采用內外防腐涂層及陰極保護時可不增加腐蝕余量)。埋地鋼管易受腐蝕，必須對其內、外壁作防腐涂層。一般當鋼管的埋地敷設長度大于500m時，還需作陰極保護。正確選擇鋼管的內、外壁涂層并采取陰極保護，可使其使用壽命大大延長，使用年限能達30年或更長。

鋼管一般在工廠制作，因受運輸及裝卸條件的限制，每節鋼管的長度一般為5-10m，因此在現場敷設時鋼管的接頭較多。由于現場施工的接頭焊接及內、外防腐涂層的施工質量較難以達到工廠制作的質量要求，往往會對鋼管的安全運行及使用壽命帶來影響。

近年來，有些地區采用的擴脹成型承插式柔性接口鋼管的制作及施工，較好地解決了上述問題。擴脹成型承插式柔性接口鋼管能適應地基不均勻沉降及管道的伸縮，抗震性能良好，并減少了鋼管的溫度應力[1]。

2.2 鑄鐵管(DW)

按材質可分為灰口鑄鐵管和延性鑄鐵管。灰口鑄鐵管口徑不大、材質不穩定，事故較多，在輸水工程中基本不采用。延性鑄鐵管也稱為球墨鑄鐵管，球墨鑄鐵管具有穩定均勻的金相組織，能保持較高的延伸率。由于其具有較高的抗拉強度和延伸率，而且具有較好的韌性、耐腐蝕、抗氧化、耐高氣壓等優良性能，故被廣泛運用于輸水、輸氣及其他液體的輸送。球墨鑄鐵管采用柔性接口，按接口形式分為機械式、滑入式2種，按標準壁厚的不同分為K8級、K9級、K10級、K12級。球墨鑄鐵管外壁采用噴涂瀝青或噴鋅防腐，內壁襯水泥沙漿防腐。

目前，國內一些球墨鑄鐵管廠生產的產品按ISO2531國際標準要求生產，其最大口徑達DN2200。由于球墨鑄鐵管性能好，且施工方便，不需要在現場進行焊接及防腐操作，加上產量及口徑的增加、管配件的配套供應等，已在國內得到廣泛應用。

2.3 預應力混凝土管(PCP)

預應力混凝土管有震動擠壓(一階段)工藝制造和管芯纏絲(三階段)工藝制造2種。《預應力混凝土輸水管(震動擠壓工藝))(GR5695-1994)中管徑規格為DN400～DN2000；《預應力混凝土輸水管(管芯纏絲工藝)》(GB5696-94)中管徑規格為DN400～DN3000。2種PCP管的靜水壓力均為0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa5個等級，管長為5m。

由振動擠壓(一階段)工藝制造的管道所產生的預應力混凝土蒸養固結過程中的應力損失達20%～30%，且不穩定，故國外大多數國家已不生產和應用[2]。PCP管均為承插式膠圈柔性接頭，可敷設在未擾動的土基上，施工方便。PCP管管材價格低廉，自20世紀60年代以來，為較多城鎮給水工程所采用。PCP管若在軟土地基上敷設，需做好管道基礎，否則易引起管道不均勻沉降，造成管道承插口處膠圈的滑脫并導致漏水。

2.4 預應力鋼筒混凝土管(PCCP)

預應力鋼筒混凝土管屬于管芯纏絲預應力管，其管芯為鋼筒與}昆凝土復合結構。該管有2種結構形式：一種為內襯式(PCCP-L)，即鋼筒在管芯外壁，用離心法工藝澆筑管芯混凝土，其最大管徑可達DN1400；另一種為埋置式(PCCP-E)，即鋼筒埋在管芯混凝土中部，用立式振搗法工藝澆筑混凝土，其最小管徑為DN1200。PCCP連接均采用剛制承插口膠圈柔性接頭。鋼制承插口與管芯鋼筒焊接，使其抗滲性能良好。《預應力鋼筒混凝土管》(JC625-1996)中PCCP-L規格為 DN600～DN1200；PCCP-E規格為DN1400～DN3000，管材內壓等級為0.4～2.0MPa，逢雙數排列9個等級。

PCCP管采用承插口連接，PCCP-E設有凸出承口，現場敷設方便，接口的抗滲漏性能好，加上管材價格比金屬管便宜，因此，已得到較多應用，但管體自重較重，選用時應考慮從制管廠到工地的運輸條件及費用，還應考慮現場的地質情況及施工措施等因素。

2.5 玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管(RPMP)

目前，玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管在國內有2種制管工藝。《離心澆鑄玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂夾砂管》(JC/T695)中，管徑為DN200～DN2400，共20種規格；公稱壓力分為0.4MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa5個等級；剛度(SN)分為2500N/m2、5000N/m2、10000N/m23個等級?！恫ＡЮw維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》(JC/T838)中，管徑為DN100～DN3000，共27種規格；公稱壓力為0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.0MPa5 個等級。剛度(SN)分為 1250N/m2、2500N/m2、5000N/m2、10000N/m24個等級。

ROMP具有比熱塑性料管更強的耐腐蝕性能和耐溫性能，其允許輸送水溫可達80℃，連續工藝纏繞管管長可達20m以上，定長工藝纏繞管管長可達8m以上，一般采用承插式膠圈密封柔性接頭；離心管管長均為6m，采用套簡式膠圈密封柔性接頭。

RPMP摩阻系數小，設計n值為0.01，從而可降低水頭損失，節約能耗。此外，由于不需做內外防腐，質量輕，每節管長可選，運輸方便，施工快捷。在選材中，除考慮RPMP工作壓力外，更應注重管材的剛度及做好管道基礎，減少管道不均勻沉降。

2.6 硬聚氯乙烯管(UPVC)，聚乙烯管(PE)

塑料管的推廣應用主要以UPVC管和PE管為主。

UPVC管由硬聚氯乙烯塑料通過一定工藝制成。UPVC管材不導熱、不導電、阻燃。突出應用于高腐蝕性水質的管道輸送，質量和經濟效果甚佳。

國內的UPVC給水管材主要規格為DN15～DN700，共10多種。管材最高許可壓力為0.6MPa、0.9MPa和1.6MPa3種規格。管道主要連接方法有承插式連接、粘結劑粘結。

給水用PE管口徑為DN30～DN500，公稱壓力為 0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MP a、1.6Mpa。PE管有PE63，PE80和PE1003種強度等級，PE63級承壓較低，不宜用于埋地給水管道。PE管的物理性能：密度為950kg/m3；軸向線膨脹系數為0.22mm/(m·℃)；彈性模量為600脅；拉伸強度為25MPa。

PE管除具有UPVC管的優點外，該管屬柔性管，對小口徑管可用盤管供應，運輸、敷設方便，連接時采用熱熔對接可將管道連接長達數百米進行彈性敷設。為此，可利用PE管的這種特性對已敷設的舊管道進行改造，也就是將PE管連續送入舊管道內作為舊管道的內襯。利用這種方法對舊管道進行改造，施工方便，價格低廉，且可不進行路面開挖。

當塑料管管徑在一定范圍時，與金屬管相比具有經濟優勢，隨著管徑增大，經濟性下降；其次，大口徑塑料管管件由于生產投資大，生產企業很少，容易造成管件與管材不配套，給工程施工帶來不便。因此，市政供水塑料管以DN500以下為主。

據統計，目前，塑料管材在全國各類管道中市場占有率達到60%以上。其中，城市供水管道(DN400以下)60%采用塑料管，村鎮供水管道70%采用塑料管。

[1]程金煦.大中型輸水管道管材選擇探討.給水排水，2001，27(5)：81-85.

[2]魏新宇，馬念尊，李杏敏.預應力鋼筒混凝土管(PCCP)在給水管道工程中的應用.管道技術與設備，2001(2)：30-32.