市政给水管道施工中选材的合理选择

陈震宇

（厦门市特水集团有限公司，福建 厦门 361000）

1 对管材的要求

输水管必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和内部的水压；必须能抵抗冲刷并具有抗腐蚀的能力，特别对某些地下水有腐蚀性的地区；必须不透水，以防止管中水渗漏或地下水渗入；内壁应平整光滑，使水流阻力尽量减小；应尽量就地取材，并考虑到预制管件及快速施工的可能，减少运输和施工费用。

2 给水管材的类型

2.1 钢管(SP)

钢管应用历史较长，范围较广，用于市政输水管道的管径一般宜大于DN800，国内最大钢管直径可达DN4000。钢管管材一般采用Q235B(A3)碳素镇静钢。钢管按其焊接形式分为螺旋缝埋弧焊管和直缝埋弧焊管，后者适用于直径大于DN2000的钢管。钢管的壁厚应根据作用于管道上的内外荷载和埋设条件，按《给水排水工程管道结构设计规范》(GB50332-2002)计算确定，在选用时应根据计算厚度增加2mm腐蚀余量(当采用内外防腐涂层及阴极保护时可不增加腐蚀余量)。埋地钢管易受腐蚀，必须对其内、外壁作防腐涂层。一般当钢管的埋地敷设长度大于500m时，还需作阴极保护。正确选择钢管的内、外壁涂层并采取阴极保护，可使其使用寿命大大延长，使用年限能达30年或更长。

钢管一般在工厂制作，因受运输及装卸条件的限制，每节钢管的长度一般为5-10m，因此在现场敷设时钢管的接头较多。由于现场施工的接头焊接及内、外防腐涂层的施工质量较难以达到工厂制作的质量要求，往往会对钢管的安全运行及使用寿命带来影响。

近年来，有些地区采用的扩胀成型承插式柔性接口钢管的制作及施工，较好地解决了上述问题。扩胀成型承插式柔性接口钢管能适应地基不均匀沉降及管道的伸缩，抗震性能良好，并减少了钢管的温度应力[1]。

2.2 铸铁管(DW)

按材质可分为灰口铸铁管和延性铸铁管。灰口铸铁管口径不大、材质不稳定，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，球墨铸铁管具有稳定均匀的金相组织，能保持较高的延伸率。由于其具有较高的抗拉强度和延伸率，而且具有较好的韧性、耐腐蚀、抗氧化、耐高气压等优良性能，故被广泛运用于输水、输气及其他液体的输送。球墨铸铁管采用柔性接口，按接口形式分为机械式、滑入式2种，按标准壁厚的不同分为K8级、K9级、K10级、K12级。球墨铸铁管外壁采用喷涂沥青或喷锌防腐，内壁衬水泥沙浆防腐。

目前，国内一些球墨铸铁管厂生产的产品按ISO2531国际标准要求生产，其最大口径达DN2200。由于球墨铸铁管性能好，且施工方便，不需要在现场进行焊接及防腐操作，加上产量及口径的增加、管配件的配套供应等，已在国内得到广泛应用。

2.3 预应力混凝土管(PCP)

预应力混凝土管有震动挤压(一阶段)工艺制造和管芯缠丝(三阶段)工艺制造2种。《预应力混凝土输水管(震动挤压工艺))(GR5695-1994)中管径规格为DN400～DN2000；《预应力混凝土输水管(管芯缠丝工艺)》(GB5696-94)中管径规格为DN400～DN3000。2种PCP管的静水压力均为0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.2MPa5个等级，管长为5m。

由振动挤压(一阶段)工艺制造的管道所产生的预应力混凝土蒸养固结过程中的应力损失达20%～30%，且不稳定，故国外大多数国家已不生产和应用[2]。PCP管均为承插式胶圈柔性接头，可敷设在未扰动的土基上，施工方便。PCP管管材价格低廉，自20世纪60年代以来，为较多城镇给水工程所采用。PCP管若在软土地基上敷设，需做好管道基础，否则易引起管道不均匀沉降，造成管道承插口处胶圈的滑脱并导致漏水。

2.4 预应力钢筒混凝土管(PCCP)

预应力钢筒混凝土管属于管芯缠丝预应力管，其管芯为钢筒与}昆凝土复合结构。该管有2种结构形式：一种为内衬式(PCCP-L)，即钢筒在管芯外壁，用离心法工艺浇筑管芯混凝土，其最大管径可达DN1400；另一种为埋置式(PCCP-E)，即钢筒埋在管芯混凝土中部，用立式振捣法工艺浇筑混凝土，其最小管径为DN1200。PCCP连接均采用刚制承插口胶圈柔性接头。钢制承插口与管芯钢筒焊接，使其抗渗性能良好。《预应力钢筒混凝土管》(JC625-1996)中PCCP-L规格为 DN600～DN1200；PCCP-E规格为DN1400～DN3000，管材内压等级为0.4～2.0MPa，逢双数排列9个等级。

PCCP管采用承插口连接，PCCP-E设有凸出承口，现场敷设方便，接口的抗渗漏性能好，加上管材价格比金属管便宜，因此，已得到较多应用，但管体自重较重，选用时应考虑从制管厂到工地的运输条件及费用，还应考虑现场的地质情况及施工措施等因素。

2.5 玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管(RPMP)

目前，玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管在国内有2种制管工艺。《离心浇铸玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂夹砂管》(JC/T695)中，管径为DN200～DN2400，共20种规格；公称压力分为0.4MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.5MPa5个等级；刚度(SN)分为2500N/m2、5000N/m2、10000N/m23个等级。《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》(JC/T838)中，管径为DN100～DN3000，共27种规格；公称压力为0.25MPa、0.6MPa、1.0MPa、1.6MPa、2.0MPa5 个等级。刚度(SN)分为 1250N/m2、2500N/m2、5000N/m2、10000N/m24个等级。

ROMP具有比热塑性料管更强的耐腐蚀性能和耐温性能，其允许输送水温可达80℃，连续工艺缠绕管管长可达20m以上，定长工艺缠绕管管长可达8m以上，一般采用承插式胶圈密封柔性接头；离心管管长均为6m，采用套简式胶圈密封柔性接头。

RPMP摩阻系数小，设计n值为0.01，从而可降低水头损失，节约能耗。此外，由于不需做内外防腐，质量轻，每节管长可选，运输方便，施工快捷。在选材中，除考虑RPMP工作压力外，更应注重管材的刚度及做好管道基础，减少管道不均匀沉降。

2.6 硬聚氯乙烯管(UPVC)，聚乙烯管(PE)

塑料管的推广应用主要以UPVC管和PE管为主。

UPVC管由硬聚氯乙烯塑料通过一定工艺制成。UPVC管材不导热、不导电、阻燃。突出应用于高腐蚀性水质的管道输送，质量和经济效果甚佳。

国内的UPVC给水管材主要规格为DN15～DN700，共10多种。管材最高许可压力为0.6MPa、0.9MPa和1.6MPa3种规格。管道主要连接方法有承插式连接、粘结剂粘结。

给水用PE管口径为DN30～DN500，公称压力为 0.4MPa、0.6MPa、0.8MPa、1.0MPa、1.25MP a、1.6Mpa。PE管有PE63，PE80和PE1003种强度等级，PE63级承压较低，不宜用于埋地给水管道。PE管的物理性能：密度为950kg/m3；轴向线膨胀系数为0.22mm/(m·℃)；弹性模量为600胁；拉伸强度为25MPa。

PE管除具有UPVC管的优点外，该管属柔性管，对小口径管可用盘管供应，运输、敷设方便，连接时采用热熔对接可将管道连接长达数百米进行弹性敷设。为此，可利用PE管的这种特性对已敷设的旧管道进行改造，也就是将PE管连续送入旧管道内作为旧管道的内衬。利用这种方法对旧管道进行改造，施工方便，价格低廉，且可不进行路面开挖。

当塑料管管径在一定范围时，与金属管相比具有经济优势，随着管径增大，经济性下降；其次，大口径塑料管管件由于生产投资大，生产企业很少，容易造成管件与管材不配套，给工程施工带来不便。因此，市政供水塑料管以DN500以下为主。

据统计，目前，塑料管材在全国各类管道中市场占有率达到60%以上。其中，城市供水管道(DN400以下)60%采用塑料管，村镇供水管道70%采用塑料管。

[1]程金煦.大中型输水管道管材选择探讨.给水排水，2001，27(5)：81-85.

[2]魏新宇，马念尊，李杏敏.预应力钢筒混凝土管(PCCP)在给水管道工程中的应用.管道技术与设备，2001(2)：30-32.