廣州市西江引水工程支線段管材選擇最終版

1、廣州市西江引水工程支線段管材比選郭冬毅 董志山（廣州市公用事業(yè)規(guī)劃設(shè)計院 給水設(shè)計所）摘要 對廣州市西江引水工程的石門支線、西村支線及江村支線的輸水管材選擇進行了介紹。針對預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（pccp）、鋼管（sp）、球墨鑄鐵管（dip）及玻璃鋼夾砂管（rpmp）四種管材，從性能、施工條件、市場供應(yīng)情況及造價等方面進行了比選。最后三條輸水支線均選用了鋼管(sp)關(guān)鍵詞 廣州市西江引水工程 石門支線 西村支線 江村支線 輸水管材 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管 鋼管 球墨鑄鐵管 玻璃鋼夾砂管abstract: introduce the comparision program of the pipe,in

2、the extension section of the guangzhou city west river diversion project. compare the pccp,the sp,the dip and the rpmp from their characteristics,the construction conditions,the market supply and the cost. and select the sp by comparing.keywords: guangzhou city west river diversion project; shimen s

3、ection; xicun section; jiangcun section; pipe; prestressed concrete cylinderpipe(pccp); steel pipe(sp); ductile iron pipe(dip); fiberglassreinforced plastic pipe(rpmp)廣州市西江引水工程是廣州市迎接亞運會、保障供水水源安全、提高供水水質(zhì)的重點工程。廣州市西江引水工程主線從佛山市三水區(qū)西江下陳區(qū)附近取水泵站為起點，一路向東，橫穿佛山市三水區(qū)、南海區(qū)，最后至廣州市白云區(qū)鴉崗村鴉崗配水泵站。主線長約48.7km，口徑dn3600，雙管并

4、行，主管材為pccp。在鴉崗村附近設(shè)置配水增壓泵站，管線出配水泵站后分為三路：一路向北預(yù)留接口(至規(guī)劃北部水廠)；一路向東，沿鴉崗大道、華南三期至機場高速公路，再沿機場高速公路西側(cè)向北，至江村水廠二廠；一路向南，沿廣清高速，增槎路接入石門水廠、西村水廠一級取水泵站。江村支線長約12.7km，口徑dn2400，單管運行；西村支線長約8.4km，口徑dn3200，單管并行；石門支線長約5.5km，其中與西村支線并行段長2.9km，口徑dn2800，單管運行，后段長約2.6km，口徑dn2000，雙管并行。管道工作壓力均為0.5mpa。管道覆土厚度一般為22.5m。支線主管材均為鋼管(sp)。1.

5、管材性能特點及應(yīng)用實例1.1 預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管(pccp)預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管內(nèi)部嵌置一層1.5mm厚鋼筒，在管芯上纏繞環(huán)向預(yù)應(yīng)力，采用機械張拉纏繞高強鋼絲，并在其外部噴水泥砂漿保護層。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管的具有很高的強度，可承受較高的工作壓力，有很好的水密性、抗?jié)B性和耐腐蝕性；特別是采用鋼質(zhì)承插口環(huán)，強度和鋼度好，并采用雙橡膠圈密封，有一定的柔性，抗?jié)B、防漏性能都比較好。但該管重量大，安裝前需在地質(zhì)情況較差的管段做管道基礎(chǔ)及需修筑高等級的施工運輸臨時便道，安裝時需要大型的起吊設(shè)備配合。限于該管的自身外層的混凝土結(jié)構(gòu)，遇上較大轉(zhuǎn)角及其他配件（排氣三通、排水三通）時，仍需采用通常的鋼制配件。該管管

6、徑范圍：dn1400dn4000，工作壓力范圍0.42.0mpa。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管在我國輸水工程中應(yīng)用的實例有很多，其中具代表性的有我國的南水北調(diào)中線工程，采用了dn4000的pccp管。另外廣州市西江引水工程主線段工程，主管才也采用雙排dn3600的pccp管，線路長約47km。1.2 球墨鑄鐵管（dip）球墨鑄鐵是一種鐵、碳、硅的合金，其中碳以球狀游離石墨存在。球墨鑄鐵管的主要特點是強度高、韌性大、耐腐蝕能力強，管道的柔性較好、且管口之間采用柔性接口，有很強的適應(yīng)地基變形和抗震能力，施工方便簡單。但目前國內(nèi)生產(chǎn)規(guī)格一般不超過dn2600，實際應(yīng)用超過dn2200的較少，能制造的廠家也不多

7、，缺乏市場競爭力，價格高。我國城市供水管網(wǎng)中，鑄鐵管占80以上，但口徑多為dn1001600mm之內(nèi)。球墨管在大口徑長距離引水工程中使用較少。廣州市南洲水廠安裝2-dn2200原水管工程單線長度約26.7公里其中約1/3使用球墨鑄鐵管。1.3 鋼管（sp）鋼管是一種在各行業(yè)廣泛應(yīng)用管材，具有長久的應(yīng)用歷史，豐富的使用經(jīng)驗。鋼管的優(yōu)點是適應(yīng)性強，一般情況下不需要做特殊的管道基礎(chǔ)處理，加工靈活方便，可承受較高的內(nèi)壓，彈性模量高。其缺點是除銹防腐麻煩。國內(nèi)鋼管的應(yīng)用實例有引碧入連三期工程，采用dn2000鋼管長度為43.678km，dn1800鋼管長度為63.79km，dn1600鋼管長度為21.2

8、4km。1.4玻璃鋼夾砂管（rpmp）玻璃鋼夾砂管是以樹為基體材料，玻璃纖維及其制品為增強材料，石英砂為填充材料而制成的新型復(fù)合材料。玻璃鋼夾砂管主要的特點是管材重量輕，承受內(nèi)壓高，內(nèi)壁光滑，有較好的通水性能，同等管徑比其他管材可輸送更多的水量，抗震性能較好。雖然玻璃鋼夾砂管在國內(nèi)已具備大中口徑的生產(chǎn)能力（dn1600dn3000），但在城市供水工程中應(yīng)用較少,以dn1600及以下口徑較為成熟。溫州市曹平至永強輸水工程采用dn1200和dn1400玻璃鋼管10.272km和16.568km；大慶西水源至宏偉化工區(qū)所用dn800輸水管線長度為9km。2. 管材比選本工程輸水管道大部分敷設(shè)在廣州市

9、內(nèi)主要的市政道路，或沿高速公路敷設(shè)，另外為保障廣州亞運供水，工程必須在廣州亞運開幕前完工，施工工期十分有限。由于工程的特殊性，管材比選需把管道施工條件、管道市場供應(yīng)的情況等，結(jié)合上文介紹的管材性能特點考慮。2.1 施工條件與管材施工要求比較在本工程中施工的條件是管材選擇的重要決定因素，因此對支線段相關(guān)施工條件以下表作分析：江村直線石門直線西村直線管線走向的概述主要沿鴉崗大道、華南三期至機場高速公路敷設(shè)。 管線前段沿鴉崗大道、廣清高速敷設(shè)，后端沿深涌、?？谟糠笤O(shè)。沿線需穿越廣州市白云區(qū)朝陽村管線前段與石門直線前段并行，沿鴉崗大道、廣清高速敷設(shè)，后段在廣清高速高架連接線下沿慶槎路、增槎路敷設(shè)，沿線

10、物流公司、居民住宅分布密集。交通狀況高速路車流量較多。管線大部分沿高速路綠化帶敷設(shè)，對現(xiàn)場交通影響不大，但需要穿越華南三期，及部分管段沿車行路敷設(shè)，此部分對交通造成一定影響。管線主要敷設(shè)在農(nóng)田、荒地處，對現(xiàn)場交通影響不大。管線與石門并行段敷設(shè)在農(nóng)田，對交通影響不大；后段敷設(shè)在市政路，此路段車流量密集，管道安裝時會對交通造成影響。地下設(shè)施情況沿線地下綜合管線較多。沿線地下設(shè)施較少。沿線地下綜合管線縱橫交錯。主要障礙物需要穿越高架武廣鐵路,穿越京廣鐵路,穿越華南三期,穿越平沙立交,穿越均和涌，部分管段沿線與高架電纜并行或交差。需要穿越高架武廣鐵路，穿越海口涌。需要穿越高架武廣鐵路，穿越深涌，穿越市

11、政路下的渠箱、人行隧道。增槎路段沿線在廣清高速連接線高架下敷設(shè)。施工便道部分施工段可利用現(xiàn)有高速路，部分施工段需要修建施工便道。需要修建施工便道。并行段需要修建施工便道，后段部分可利用市政道路。地質(zhì)情況地質(zhì)情況復(fù)雜多變，主要以中砂、淤泥質(zhì)土為主。沿線多為淤泥質(zhì)土。地質(zhì)情況多變，主要以中砂、淤泥質(zhì)土、雜填土為主。與其他規(guī)劃配合情況需要與廣州市白云湖引水渠規(guī)劃協(xié)調(diào)，需要與污水治理規(guī)劃協(xié)調(diào)。需要與廣清高速擴建規(guī)劃協(xié)調(diào)，需要與廣州市河涌整治規(guī)劃協(xié)調(diào)。需要與廣清高速擴建規(guī)劃協(xié)調(diào)。從上表分析看出，本工程輸水管道大部分沿廣州市內(nèi)市政道路和高速公路敷設(shè)，或直接敷設(shè)在市政道路下，部分管段穿越密集居民區(qū)，因此管道

12、的施工時需要考慮到工程對廣州市交通及廣州市民生活影響，對沿線地下設(shè)施的影響，甚至需要配合廣州市的規(guī)劃建設(shè)。管道的施工，需嚴格控制管道基坑的寬度及施工范圍，減少對道路交通及市民生活的影響，另外還需要避讓已有的地下管線設(shè)施，管線走向升降較多，甚至需要頂管的施工工藝，因此對管材、管件的靈活性有很高的要求。從四種管材的特征分析，鋼管的適應(yīng)性最強，鋼管的管件可以現(xiàn)場制作，加工靈活，接口一般采用現(xiàn)場就地焊接，遇到地下設(shè)施阻礙或其他特殊情況時，可以靈活避讓，在頂管施工工藝中鋼管使用最為廣泛。鋼管施工所需要的管道基坑較小，一般不需要地基處理，施工方便快捷；且鋼管自重不大，運輸較方便，施工起重設(shè)備要求不高，施工

13、范圍較小。但鋼管的連接采用焊接方式，焊接管道前需作對管、碰管等一系列的準備工作，焊接時間也較長，這使得施工工期較長，需要多道焊縫同時作業(yè)，以縮短工期。球墨鑄鐵管管件需要工廠定做，且都是標準規(guī)格的彎頭、三通，靈活性不足，雖然直管段中，球墨管鑄鐵管安裝有快捷便利的優(yōu)勢，且所需要的基坑寬度較小，但由于管道連接是柔性承插接口，管道轉(zhuǎn)彎需設(shè)支敦，以防接口脫落，設(shè)支墩則需要增大基坑的寬度和施工范圍。由于球墨管為外突型承插接口，所以不能采用頂管施工。由于支線段地質(zhì)主要是中砂或淤泥質(zhì)土，為軟性地質(zhì)，球墨鑄鐵管為承插式柔性接口，為防止管段不均勻沉降，管道安裝前需要通過打樁或置換地基等方法來處理基坑地基，增加投資

14、費用。玻璃鋼夾砂管管材最輕，運輸方便，起重設(shè)備要求低，由于玻璃鋼管單根長度較長，且重量小，不許防腐處理，因此施工速度較快。但管材及管配件需工廠定做，不如鋼管方便，且玻璃鋼管道配件目前國內(nèi)制造廠還沒有流水線機械化生產(chǎn)能力，尤其管線現(xiàn)場施工階段如果發(fā)生調(diào)整，管線的彎頭等配件一般采用現(xiàn)場手工制作，質(zhì)量難以得到有效保證。因此在長距離頂管中目前還沒有應(yīng)用實例。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管自重最大，運輸不方便，需要大型貨車運輸，且每車運輸數(shù)量只一條，如遇到趕工期時，pccp管材的運輸力不能滿足工期需要。同樣由于自重太大，管道吊裝設(shè)備需比其他管材的更大，需要用上大型的履帶吊車或龍門吊來吊裝，需要寬廣的施工范圍，這樣則

15、對施工范圍周邊的環(huán)境有較大的影響，甚至因為環(huán)境因素的制約，導(dǎo)致管道施工的難度大，如增槎路上，由于繁忙的交通及廣清高速連接線高架的限制，使得大型履帶吊車及龍門吊不能使用。需要修建施工便道時，由于pccp管所用到的大型施工機具，施工便道的等級比其他管材的高，增加投資。另外,pccp管件是定制的鋼制管件，支線段地形復(fù)雜多變，地下設(shè)施縱橫交錯，要求管材管件運用靈活，如使用pccp管，便會出現(xiàn)pccp與鋼管混合管段的情況，不同管材之間的接口較多，不利于管道的一體性。由于支線段地質(zhì)主要是中砂或淤泥質(zhì)土，為軟性地質(zhì)，pccp管自重大，一般適合在地質(zhì)條件較好的地方安裝，且pccp管為承插式柔性接口，為防止管段

16、不均勻沉降和管段下沉，管道安裝前需要通過打樁或置換地基等方法來處理基坑地基，增加投資費用。2.2 口徑范圍、管子制造供貨支線段主要管徑有dn2000、dn2400、dn2800及dn3200。目前國內(nèi)生產(chǎn)大中口徑球墨鑄鐵管規(guī)格一般不超過dn2600，實際應(yīng)用超過dn2200的較少，能制造的廠家也不多，缺乏市場競爭力我國城市供水管網(wǎng)中，鑄鐵管占80以上，但口徑多為dn1001600mm之內(nèi)。球墨管在大口徑長距離引水工程中使用較少。從市場供求上看，球墨鑄鐵管不能滿足廣州市西江引水工程支線段的管材需求。玻璃鋼夾砂管國內(nèi)已具備大中口徑的生產(chǎn)能力（dn1600dn3000），制造工藝為纖維纏繞型，但在城

17、市給水工程中應(yīng)用較少，以dn1600及以下口徑較為成熟，大于dn1600以上實際應(yīng)用很少。玻璃鋼夾砂管管材輕，運輸較方便。國內(nèi)的玻璃鋼管生產(chǎn)廠眾多，生產(chǎn)規(guī)模和產(chǎn)品質(zhì)量參差不齊。其中規(guī)模較大、技術(shù)較好的代表生產(chǎn)廠有河北中意玻璃鋼管道公司、南京眾泰玻璃鋼管道有限公司、廣東廣匯玻璃鋼管道有限公司、廣州玻璃鋼廠、浙江東方集團、江蘇省連云港玻纖玻鋼總廠、河北棗強天聯(lián)實業(yè)公司、江蘇省泗陽玻璃鋼總廠、永昌積水復(fù)合材料有限公司、山東省武城縣北方玻璃鋼廠等。目前國內(nèi)的玻璃鋼管主要采用長玻璃纖維加砂纏繞工藝制成，管道配件流水線機械化生產(chǎn)能力還相對薄弱，一般為手工制作。預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（pccp），國外已經(jīng)發(fā)展了

18、五十多年，以美國、加拿大兩國的生產(chǎn)使用最為廣泛。據(jù)有關(guān)資料介紹，國外實際使用最大口徑已達6.4m以上。pccp在國內(nèi)的發(fā)展大約有10多年的歷史，通過吸收消化國外的生產(chǎn)制造技術(shù)，從無到有，到目前為止，國內(nèi)已建成了四十多條生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力1000km以上，涉及管子規(guī)格范圍從dn600到dn4800，適用工作壓力最高達1.6mpa，最大覆土深度達10m以上。但由于pccp管自重大，每車運輸數(shù)量只為1根管，運輸不方便，對工程的進度有很大影響，另外對市政道路的交通運輸造成很大壓力。此外，據(jù)了解，在廣州地區(qū)很少有大規(guī)模生產(chǎn)pccp管實力的廠家，貨源不足，需要外地廠家來現(xiàn)場設(shè)管道制造廠的方式，來解決貨源問題和運輸問題。鋼管設(shè)計制作方便，口徑范圍廣。至目