长距离输水工程的管材选用

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长距离输水工程的管材选用

山东茂隆新材料科技有限公司 2020-11-19 1827


 简介:无关键字:选用条件 长距离 输水工程

  1、可选管材的种类

  1.1 钢管

  钢管应用历史较长,范围较广,输水工程一般选用螺旋焊缝与直缝焊接钢管。螺旋焊接钢管采用卷板,利用螺旋管焊接生产线一次成型。国内已可生产DN2540mm螺旋焊接钢管。螺旋焊管受加工工艺影响,管材存在较大残余应力,这部分残余应力与管道运行期间工作应力组合后,降低了管道承受内压的能力。另外,螺旋焊接管的焊缝较直缝焊管的焊缝长,这就意味着薄弱环节多,可靠性差。但由于输水工程管道内压一般不算太高,即使螺旋焊接管存在上述问题也不影响其应用。

  1.2铸铁管

  按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管,由于灰口铸铁管口径不大、材质不稳定,因此事故较多,在输水工程中基本不采用。延性铸铁管也称为球墨铸铁管,其强度比钢管大,延伸率也高出10%.另外,现有些厂家生产的球墨铸铁管没进行退火处理,称为铸态球墨铸铁管,其材质的性能除延伸率低于球墨铸铁管外,其余性能指标均与球墨铸铁管相似,价格也低,应用也较多。

  1.3 预应力混凝土管

  按生产工艺分成两种,一种因加工工艺分为三步,通常称为三阶段预应力混凝土管;另一种方法是一次成型,通常称为一阶段管。预应力混凝土管因加工工艺简单、造价低、较适合我国的经济状况而应用普遍。但管材制作过程中存在弊病,如三阶段管喷浆质量不稳定,易脱落和起鼓;一阶段管在施加预应力时不易控制(特别在插口端部),且因体积重量大造成运输安装都不方便,使其应用受到了限制。预应力混凝土管口径一般在2000mm以下,工压在0.4~0.8MPa.口径大、工压高的工程应用时要慎重。

  1.4 预应力钢筒混凝土管PCCP

  这是一种钢筒与混凝土制作的复合管,管心为混凝土,在其外壁或中部埋入厚1.5mm钢筒,在管芯上缠绕环向预应力,采用机械张拉缠绕高强钢丝,并在其外部喷水泥砂浆保护层。该管的特点是由于钢套筒的作用,抗渗能力非常好。管子的接口采用钢制承插口,尺寸较准确,并设橡胶止水圈(单胶圈或双胶圈),因而止水效果好,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。PCCP管材的行业标准已颁发,设计规范与工程建设标准已在编制,其应用前景广阔。

  1.5 玻璃纤维增强热固树脂夹砂管(玻璃钢管)

  玻璃钢管的特点是强度较高,重量轻,耐腐蚀,不结垢,内壁光滑阻力小,在相同管径、相同流量条件下比其他材质管道水头损失小、节省能耗。玻璃钢管的连接也采用承插式,并设置胶圈,安装很方便。玻璃钢管相对而言壁薄,为柔性管道,对基础与回填要求较高。玻璃钢管行业生产标准已颁发,施工验收标准和设计规范在编制中。玻璃钢管水头计算的内壁粗糙系数设计时现一般取η=0.009,寿命一般为50年。

  2、管材的选用条件

  输水工程中,管材的选择根据工程的具体情况,要做技术、经济、安全、工期等方面分析比较,综合平衡后确定。现依据已实施的大型输水工程实例介绍管材的选用情况。

  2.1 引滦入津工程

  因输水距离长(234 km)、输水规模大(下段规模为50 m3/s),经方案比较后确定在市内段选用两种大口径钢管:

  ①输水规模110×104m3/d(12.73 m3/s),DN2500mm,δ=20 mm,L=10.67 km,工压0.5 MPa.  

  ②输水规模55×104m3/d(6.37 m3/s),DN1800mm,δ=16mm,L=3.67 km,工 压=0.3MPa.引滦入津工程至今运行16年,效果较好。

  2.2 引碧入连三期工程

  引碧入连三期工程输水规模定为67×104m3/d,工作压力为1MPa.管材方案比较时,主要考虑工压较高,管径较大,丘陵地区地形起伏较大,选用承插口预应力混凝土管不安全,而当时国内只能生产DN1000mm以下的球墨铸铁管,不能满足引碧工程的要求,因此就限于对钢管与PCCP管进行调研、分析、比较。当时主要因大口径PCCP管在国内长距离输水工程方面缺少应用实例,对输水安全性不放心,最后确定选用钢管。选用情况为: 

  ①洼子店至三道沟水厂,输水管总长68.336km,规模为27×104m3/d.采用钢管DN1820mm,δ=16mm,长46.924km,工压1.0 MPa;钢管DN1620mm,δ=14mm,长21.42km.

  ②洼子店至长沙沟水厂,输水管总长60.54km,规模40×104m3/d,工压1.0MPa.采用钢管DN2054mm,δ=18mm,长43.678km;钢管DN1820mm,δ=16mm,长16.862km.

  2.3 河北省长距离输水工程

  河北省邯郸羊角输水工程、“引岳济邯”工程、石家庄黄壁水库供水工程、保定西大洋水库供水等大型输水工程都采用预应力混凝土管。这主要因为河北省地形平缓,输水工程工压不高,规模适中,经经济技术比较,预应力混凝土管占优势,既节省投资又可保证输水安全,通水后运行良好。

  2.4 温州市曹平至永强输水工程

  工程特点是输水线路长,计26.84km,沿管线的地质差。据地勘报告,管道大部分都将埋在淤泥土层中,淤泥厚9.7~30m,淤泥土呈饱和、流塑、高压缩性、高灵敏度、承载力低。地下水位较高,一般在地表下0.5~1.3m左右。

  经过比较,认为玻璃钢管重量轻、耐腐蚀、内壁光滑水头损失小、不易淤积和结垢,且FWC接头安装很方便,与

由于防渗土工膜具有拉伸强度好,冲击强度高,防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐磨等特性,防渗土工膜在沿海地区建筑行业得到大量的应用。同时也在江河堤坝、水库、引水隧道、公路、铁路、机场、地下、水下等工程广泛使用。土工膜已成为现代化国民经济建设的重要物资。并介绍有关防渗土工膜的生产技术。随着沿海地区经济建设的飞速发展,房地产开发渐升温,宾馆饭店、豪华住宅、写字办公楼鳞次栉比,层出不穷,海边新建的公寓、疗养院也为数不少。但由于沿海地区地势凹,地下水向上渗透。严重影响建筑施工。采用压延双向拉伸工艺生产的防渗土工膜,由于具有拉伸强度好、冲击强度高、防渗透、耐酸碱、耐热、耐候、耐脚损等特性,被用来阻隔地下水向上渗透。使其在建筑施工中得到人们的应用。施工单位根据建筑工地面积大小,将防渗土工膜用高频焊接或胶带粘合的方法粘成一体,铺在夯好的基础上,上面铺以沙土垫层,土工膜就被留在建筑基础下。从严格意义上讲。防渗土工膜的质量会影响到建筑物的施工质量。

钢管相比造价又低。此工程选管情况如下:输水管长26.84km,输水规模20×104m3/d,工压0.5MPa,采用DN1200玻璃钢管10.272km,刚度10000N/m2;DN1400mm玻璃钢管16.568km,刚度10000N/m2.1998年竣工后运行良好。

  3、各种管材的应用前景

  在给水工程中,管道占投资的比重很大,且因管材选用不当造成事故或增加不必要资金的实例也较多,因此开展输水工程管材的研究对节省投资、方便施工、安全运行意义很大,已引起各有关方面的重视。

  我国地域广阔,各地区的地质、地形、自然状况、经济形势和应用管材的习惯等都不一样,这就形成了输水工程管材应用上的多样性。某一种管材在某个工程被选用,其经济、技术的合理性并不等于在另一地方也一样,这就形成在市场经济的今天各种管材的竞争场面。

  根据笔者20余年来参加设计多项长距离输水工程的经验,选管应从工程的规模、重要性、对管口径及工压的要求、工程地质、地形、外荷载状况、工程的工期要求、资金的控制等方面进行综合分析比较后确定。预应力混凝土管、PCCP管、钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管都是普遍采用的管材,但一般而言,球墨铸铁管、钢管、PCCP管比较安全,特别在工压高、管道口径大的情况下。目前国内大口径(DN>1000mm)球墨铸铁管生产厂家不多,价格较高;钢管要特别注意防腐,因为这直接关系着输水工程的寿命;玻璃钢管应用也在扩大,但特别注意出厂管材的质量检验,注意选择合适的刚度(一般输水工程埋地管道刚度不应<5000N/m2)。预应力混凝土管是最经济的管材,我国应用较广,但为保证安全输水,一般口径不应超过DN2000mm,工作压力一般选用0.4~0.8MPa.

  对口径较大、工压高、管线折点较大的工程应注意安全性。

  目前我国在输水工程管材的生产与应用,管材的行业标准、验收标准、设计规范的制订以及引进开发生产新型管材等方面都有很大的进步,形势是很喜人的,前景是很乐观的。


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