广州市西江引水工程管材应用的探讨

叶国文

[摘要]首先简要介绍广州市西江引水工程管材应用情况，接着对本工程的输水管材从管材性能、施工条件和施工要求、口径范围、管子制造能力及国内实际使用状况等方面进行技术经济比较，最后，指出本工程的输水管材的选择。

[关键词]西江引水工程 钢管 球墨铸铁管 预应力钢筒混凝土管 玻璃钢夹砂管

中图分类号：TB1文献标识码：A文章编号：1671－7597（2009）0320061－01

2010年广州市将举办第16届亚运会，为改善城市总体环境，提高城市供水水质和安全性，市政府建设广州市西江引水工程，以解决城市西北部水厂的水源及城市发展用水问题。在输水工程中，管道工程占70%以上的工程投资，而在管道工程中，管材费用至少占2/3以上。因此必须考虑管道材质的不同对管道工程的综合影响，在设计过程中需要对各种不同的管道材质进行比较，以选用合理的管道材质。

一、工程概况

广州市西江引水规模350万m3/d，工程总体系统方案为：自佛山市三水区西江思贤滘下陈村附近的西江取水，设取水泵站经中途泵站增压后送入配水泵站，再通过配水泵站增压后分别输送至江村水厂（40万m3/d）、石门水厂（80万m3/d）和西村水厂（100万m3/d），并预留今后新建北部水厂（100万m3/d）的水泵位置及管道接口。

以佛山市三水区西江思贤滘下陈村取水泵站为起点，穿越北江、铁路、白坭水道后，至鸦岗村附近，主线长约48.7km，口径DN3600，双管并行。在鸦岗村附近设置配水泵站，管线出配水泵站后分为四路：一路向北预留接口（至规划北部水厂）；一路向东，沿规划道路接入江村二厂（江村支线），管线长约12.7km，口径DN2400，单管运行；一路向南，沿广清高速公路、增槎路至卫生河附近折向西接入西村水厂取水泵站（西村支线），采用DN3200单管敷设，长度7.85km；另一路向南，沿广清高速公路、海口涌西－北侧敷设并连接规划道路至石门水厂（石门支线），其中与西村支线并行段长2.35km，采用DN2800单管敷设；后段采用DN2000双管并行敷设，长度2.75km。拟建西村水厂新取水泵站作为西村支线单管故障情况的备用泵站。

二、管材比较

选择管材的基本原则是：能承受要求的内压和外荷载；使用性能可靠，维修工作量少，施工方便；使用年限长；内壁光滑，输水能力可基本保持不变；能适合本地地质和各种实际情况的需要；造价较低。

（一）管材特性比较。从水力条件而言，玻璃钢夹砂管最优，糙率系数为0.01，PCCP管居中，内衬水泥砂浆防腐的钢管和球墨铸铁管相当，糙率系数约为0.013。

从管材的工程力学特点考虑，钢管适用性最强，钢管环向强度、弹性模量较高，可承受较高的内水压力和管顶外荷条件，能适应各种地质条件，一般情况下不需做管道基础处理；球墨铸铁管承受外压的能力比钢管差，道路以下埋深相对较浅时应做加固处理，球墨铸铁管为柔性接口，管道转弯处需设支敦，以防接口脱落；PCCP管是半柔性接口，它要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂夹石过渡层，使管道敷设过程中较少产生局部应力集中；玻璃钢夹砂管相对而言壁薄，为柔性管道，对基础与回填要求较高。

（二）施工条件和施工要求比较。钢管及其管配件可工厂生产或现场制作，接口一般采用就地焊接，运输和施工安装方便。顶管施工工艺中钢管使用最为广泛。球墨铸铁管管材和管配件都需工厂定做，由于球墨铸铁管为外突型承插接口，所以不能采用顶管施工。玻璃钢夹砂管比重约为1.6左右，运输较为方便，管材及管配件需工厂定做，不如钢管方便，在长距离顶管中目前还没有应用实例。PCCP管自重最大，运输和安装较为困难。压力流长距离顶管也缺乏实际经验。

（三）口径范围、管子制造供货及国内应用实例等比较。钢管设计制作方便，口径范围广。至目前为止，钢管在大量输水工程中得到了广泛利用，在长距离输水工程中钢管的使用积累了最为丰富的经验。

我国城市供水管网中，铸铁管占80％以上，但口径多为DN300～1200mm之内。球墨铸铁管在大口径长距离引水工程中使用较少，南洲水厂原水管工程采用DN2200球墨铸铁管10km，迄今为止未因管道质量问题发生过事故。是成功经验。

玻璃钢夹砂管国内已具备大中口径的生产能力（DN1600～DN3000），制造工艺为纤维缠绕型，但在城市给水工程中应用较少，以DN1600及以下口径较为成熟，大于DN1600以上实际应用很少。南洲水厂原水管工程采用DN2200玻璃钢管8km，迄今为止，曾发生两次爆管，温州市曹平至永强输水工程采用DN1200和DN1400玻璃钢管10.272km和16.568km，刚度10 000N/m2，1998年竣工后运行良好。1994年，长9km的大庆西水源至宏伟化工区所用DN800mm输水管线、1995年，长5km的自贡供水工程及北京市政工程约70km的DN900mm、DN700mm、DN600mm管线以及其它如杭州市区DN600mm主输水管线等均为玻璃钢制造。综合上述，用于给水领域的玻璃钢管道大多为中、小口径。

预应力钢筒混凝土管（PCCP），国外已经发展了五十多年，以美国、加拿大两国的生产使用最为广泛。据有关资料介绍，国外实际使用最大口径已达6.4m以上。PCCP在国内的发展大约有10多年的历史，通过吸收消化国外的生产制造技术，从无到有，到目前为止，国内已建成了四十多条生产线，生产能力1000km以上，涉及管子规格范围从DN600到DN4800，适用工作压力最高达1.6MPa，最大覆土深度达10m以上。最近几年国内应用长距离大口径PCCP的主要工程有：南水北调工程中线北京段，使用管径4.0m的PCCP管单线长约55公里（双排管）尚未通水；山西省万家寨引黄工程，使用管径3m的PCCP管长约43.5公里，2003年10月26日通水投产；新疆乌鲁木齐洪水工程10公里倒虹吸工程，使用了管径2.8m的PCCP约15公里；深圳东深供水工程，使用了管径2.6m的PCCP长约9.5公里，2003年6月竣工，上述已竣工通水的工程迄今为止未因管道质量问题发生过事故。

三、结束语

从管材性能、施工条件和施工要求、口径范围、管子制造能力及国内实际使用状况等综合分析，适合的大口径管材（DN2400以上）有钢管和PCCP管。考虑到管线沿线总体来说交通运输条件较好，地质条件也可以满足大口径PCCP管的要求，且PCCP管埋管单位造价较钢管低，因此在DN2400以上的长距离输水工程埋管管材推荐采用PCCP管，穿越障碍如顶管和沉管的管材推荐采用钢管。

参考资料：

[1]戚盛豪、汪洪秀、王家华主编，给水排水设计手册，中国建筑工业出版社，2004年.

[2]戚盛豪、冯一军、吴一蘩主编，室外给水设计规范，中国计划出版社，2006年.

[3]严煦世、范瑾初主编，给水工程，中国建筑工业出版社，1999年.