永定河循环管线（ 城湖~宛平湖）工程管材方案比

宁 宇 蒋 奇 周志华

（北京市水利规划设计研究院 北京 100048）

1 工程规模

永定河循环管线工程主要是为永定河绿色生态走廊建设工程修建循环管线，以保证维持河道水质的循环用水及永定河3块湿地的备用水源。

本工程在永定河右岸建设3座泵站，由每座泵站铺设循环管线向上游供水。泵站分别设置在门城湖、莲石湖、宛平湖的下游。门城湖循环管线供水规模为4万m3/d，管径为DN800mm。莲石湖循环管线供水规模为8万m3/d，管径为DN1000mm。宛平湖循环管线供水规模为 15万 m3/d，管径为DN1400mm。管线主要布置在河底，设计管顶覆土深1.5m，循环管线大部分埋置于永定河右岸距右堤堤脚约10m左右的河道滩地内。

2 几种管材的介绍

输水工程中，管材的选择应从工程的规模、安全性、所处环境的水质状况、地形，地质、外荷载状况、施工工期要求、经济等方面进行全面分析比较后确定。

国内目前用于埋地压力管道的管材有钢管、球墨铸铁管、预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管（PCCP）、玻纤增强树脂夹砂管（玻璃钢管）、聚乙烯（PE）管、钢塑复合管。但一般而言，预应力混凝土管抗渗性能差，修补率高，管体笨重，工作压力低；而PCCP管根据经验适用于大管径、工压高的情况。

本工程仅对球墨铸铁管、玻璃钢管、钢塑复合管、3PE外防腐钢管4种管材进行比较。

（1）球墨铸铁管

球墨铸铁管具有高强度、高延伸率，且硬度低，近些年广泛应用于城镇的供水、输气，在建筑领域里占有重要地位，这主要体现在：

①原材料资源丰富，并可再生利用；

②经济可靠，耐腐蚀，寿命较长；

③随着技术进步，性能的不断改进，方便现场施工；

④滑入式柔性接口具有结构简单，密封性较好，承口考虑了橡胶圈的定位和偏转角问题，能适应一定的基础变形。

不足之处是管道接头较多，单管重量大，施工工期很难保证。25

（2）玻璃钢管

玻璃钢管也称玻璃纤维缠绕夹砂管。主要以玻璃纤维及其制品为增强材料，以高分子成分的不饱和聚脂树脂、环氧树脂等为基体材料，以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料作为主要原料。玻璃钢管（玻璃纤维增强热固树脂夹砂管）的特点是有较强的耐腐蚀性，水密封性也较好，而且糙率小、不结垢，重量轻，施工性能好，造价低，但是稳定性不高，国内虽有众多制作厂家，但规模均偏小，管材生产的质量难于控制。管材本身属于硬脆性材料，容易受到集中力而破坏。

（3）钢塑复合管

学生在该系统中可以查询自己宿舍的相应信息，还有正常的维修申请，留言给宿管人员或者管理员来解决自己生活或学习上的烦恼，当然也可以浏览学校的相关网页。

内涂熔结环氧外涂热熔聚乙稀钢塑复合管，该管材为新型管材，国家推荐节能环保材料，其综合了塑料输水管和钢管的优点，输水质可达到国家标准（JG58-1995）。目前已有相应的国家标准或行业标准，该管具有内壁光滑糙率低、良好的强度、耐腐蚀性、卫生性能好等特点，而且还具有适应各种复杂的地形、抗震性能良好、运输方便、施工快捷等优点。钢塑复合管主要特点是保留了钢管的传统优点，并有效解决了管道的内外防腐问题，但施工中的管道连接处的焊口防腐处理工艺要求较严格，造价较高。

（4）3PE外防腐钢管

钢管作为输水管材，应用历史较长，范围较广，钢管强度高、抗渗性能强、有良好的耐久性，而且能够适应复杂地形、抗震性能好、承压能力强、重量较轻、运输方便、价格较低，并且可回收利用。但是，钢管需要进行比较复杂的内、外防腐处理，施工时组合焊接工作量大。3PE外防腐技术的应用使钢管外防腐制作更加标准化，防腐质量更有保证，并且在焊接接口处有规范的补口工艺。管道三层PE防腐结构：第一层环氧粉末（FBE＞100μm），第二层胶粘剂（AD）170~250μm，第三层聚乙烯（PE）1.8~3.7mm。三种材料融为一体，并与钢管牢固结合形成优良的防腐层。适用管径范围 Φ60～Φ1420，壁厚范围2.5~18mm之间。其特点：机械强度高、耐磨损、耐腐蚀、耐热、耐冷、可应用于 150°介质中，在寒冷地带均适应。

综合而言，它的优点如下：①PE防腐管道具有极高的密封性，长期运行可大大的节约能源，减少成本，保护环境。②很强的耐腐蚀能力，施工方便，使用寿命长。③在低温条件下也具有良好的耐腐蚀和耐冲击性，PE吸水率低（低于0.01%）。④同时具备环氧强度高，PE吸水性低和热熔胶柔软性好等，有很高的防腐可靠性。

缺点是：与传统的环氧煤沥青或石油煤沥青外防腐材料成本相比，费用高。

综上所述，对球墨铸铁管、玻璃钢管、钢塑复合管、3PE外防腐钢管进行了分析比较（表1）。

表1 四种管材综合比 表

实践和理论表明，对埋地输水管道而言，管道腐蚀主要来自于外壁，内壁腐蚀较小，外壁腐蚀因素主要有酸碱化学腐蚀，细菌腐蚀，电化学腐蚀等。特别是电化学腐蚀对埋地管道影响较大。就目前而言，3PE防腐钢管是埋地钢制管道的最佳防腐层。

针对本工程埋地管道受到较强腐蚀的特点，采用3PE防腐钢管有它的特殊性和合理性。在表1中可以看出虽然防腐蚀费用有所增加，但是这种防腐层经受得住长途远距离的运输，另外现场补伤费用的减小，使得工程一次投资费用并不会明显增加。而且涂敷工艺简便快捷，得以应对紧张的制作工期，大大提高了施工效率，使工程可以顺利完成。3PE防腐管道的运行年限可达60~80年以上，使用寿命是其他管材所不能与之相比的，并且可以实现生产全过程连续机械化，产品质量稳定，有利于全面质量控制。

为适应大口径钢管的3PE防腐生产，许多的新工艺和新技术运用到其中，并且逐步得到推广，使得3PE防腐生产的资源消耗大为降低。可见3PE防腐钢管的先进性。

永定河循环管线工程铺设了总计约22km的钢管，管径由DN500至DN1600，在施工招标阶段，工程设计组与北京市水利建设管理中心一同考察了钢管制造、防腐厂家。经过对施工质量、技术指标、制作周期、投资各方面比较，最终选择了螺旋钢管（以带钢卷板为原材料，经常温挤压成型，以自动双丝双面埋弧焊工艺焊接而成的螺旋缝钢管）：外防腐采用3PE（挤压聚乙烯）；内防腐采用液体环氧涂料。

3 结语

传统的钢管防腐技术主要采用水泥砂浆内防腐，环氧煤沥青外防腐，制造复杂，质量不易保证。本工程采用的先进防腐技术在我国的石油化工领域得到了广泛应用。

目前，3PE防腐钢管在国际上被认为是最先进的管道外防腐技术。但是在我国水利领域应用较少。应用新型钢管防腐技术，通过防腐工艺的更新提高了输水效率，保证了工程质量，缩短了施工时间，将成为今后管道外防腐层的发展方向。