学文网[摘 要] 在现在农业灌溉及城镇供水中，管道输水已逐渐取代传统的渠道输水。织金县大新桥水库是一座以农业灌溉为主，兼顾改善、解决灌区人畜饮水和远期向织金县城供水等综合利用的中型水库工程。在工程设计过程中，综合考虑各方面因素，比较了输水管道各种不同管材的优劣，最后采用钢管、铸铁管、夹砂玻璃钢管、钢筋混凝土管及各类塑胶管作为输水管材。本文在此做简单分析。
[关键词] 大新桥水库 管材 夹砂玻璃钢管
1、概述
大新桥水库灌溉工程位于织金县桂果镇新平村，距离织金城南12km，水库坝址以上集雨面积42.3km2，总库容1186万m3，设计灌溉面积33506亩，是一座以农业灌溉为主，兼顾改善、解决灌区人畜饮水和远期向织金县城供水等综合利用的中型水库。
大新桥水库灌区位于织金县域中部，水库枢纽西北部，主要包括城关、绮陌、三甲3个乡镇，国土面积313.7km2，总耕地面积9.67万亩。工程设计总灌溉面积33506亩（其中：稻田26910亩，水浇地6596亩），占上述3个乡镇总耕地面积的34.6%，区内稻田连片集中的主要是城关镇花红田坝，绮陌乡绮陌田坝和三甲乡的三甲田坝。灌区距县城最远距离仅有15km，交通方便。灌区地处黔西北高原中山区向黔中山原丘陵宽谷盆坝区过渡带，属丘陵河谷盆坝区，地势相对平坦，灌区田坝连片分布，耕地集中，生产条件好，高程在1215.00m～1350.00m，大新桥水库校核水位为1478.27m，死水位为1458.00m，取水口底板高程为1456.00m，灌区大部分处于自流灌溉范围。
2、输水管材比择
工程中常用的管材主要有钢管、铸铁管、夹砂玻璃钢管、钢筋混凝土管及各类塑胶管，各类管材的特点及适用范围如下：
（1）铸铁管
铸铁管主要有灰口铸铁管和球墨铸铁管，管长一般为4～6m。承插式接口的铸铁管内径从100～1200mm不等。铸铁管的材质一般为灰铸铁，灰口铸铁管以其能耐一般常用水压（工作压力＜0.75MPa），强度方面可满足通常的需要（抗拉极限1.4MPa，弯曲极限2.4～3.4MPa），且安装简便、价格便宜，且耐腐蚀。此外，从材质上讲，加工切割容易，打孔车丝方便。
其不足之处是重量较大，施工、运输均不方便，直接影响市***给水工程的施工总进度和施工费用。
球墨铸铁管与灰口铸铁管的不同点是大大提高了抗拉、抗弯强度（抗拉极限＞4.2MPa、弯拉极限＞6MPa），且具有很好的韧性。球墨铸铁管除具备灰口铸铁管所有的抗腐蚀、易加工等优点之外，还具有很好的延伸率，而且管壁厚度只有灰口铸铁管的2/3，可节省大量钢铁。球墨铸铁管均采用柔性接口。
（2）钢管
钢管分为普通钢管、镀锌钢管及无缝钢管等。钢管能耐高压，普通级的钢管试验水压都能达到3～6MPa，按试验压力为工作压力的1.5倍折算其工作压力为2～4MPa，远远超过灰口铸铁管所规定的数值，也超过了球墨铸铁管的规定数值。
有缝钢管又分为直缝焊接和螺旋卷焊接。给水管道上使用的一般是直缝焊接钢管，至于螺旋卷焊的钢管，虽然在工厂中可大量生产，但因其焊缝多，在防腐层施工上不好处理，故较少采用。
从材质上讲，钢管具有耐高压、韧性好、管壁薄、重量轻、运输方便、管身长、接口少等优点，但耐锈蚀性差，必须作外防腐处理，而且处理前需彻底处理，费用较高，因此除非特殊要求需要才被使用。钢管在室外管网中一般用于大口径（DN600以上）给水管道，或者穿越铁路、河谷等地区。
（3）夹砂玻璃钢管
玻璃钢管是一种新型的复合材料管，它主要以玻璃纤维纱作为增强材料和树脂作为基体制成，具有许多其它管材无法取代的优越性能，被广泛地应用于化工企业腐蚀介质输送、排污、油气输送、农业灌溉、海水输送、电厂循环水，以及城市给水排水工程等许多领域。随着玻璃钢管的普及应用，又出现了夹砂玻璃钢管（简称RPMP），这种管道不仅从性能上提高了管材刚度，而且降低了管道的成本。所以，近些年在城市给排水工程别受青睐。
夹砂玻璃钢管以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装维修方便、建设工期短和综合投资低等优点，成为化工工业及输水工程的最佳选择。它具有其它金属管材无法比拟优越性,主要具有以下特点：
①具有优良的耐腐蚀性能
与传统管材相比具有优良的耐化学腐蚀性能，可以耐酸、碱、盐、氧化剂、有机溶剂、各类油脂、污水、海水等。它的内衬采用耐腐蚀性能优良的树脂（饮用水管道则采用食品级树脂）作为原材料，所以不需要任何防腐处理。
②无毒害、无二次污染
在使用过程中不结垢、不生锈、不滋生藻类和其它的微生物，不需要阴极保护及其它防护措施，不会对水质或其它介质产生二次污染。
③比重小、重量轻
比重仅为钢、铸铁管的1/4，混凝土的2/3。管道重量大约占同规格、同长度球墨铸铁管的1/4，混凝土管的1/10。因此，装卸方便，易于安装。
④单根管道长度长
管道的长度一般为：12m（也可以根据客户的要求生产出特殊长度的管道）。单根管道长，接口数量少（每km管道只有83个接头），从而加快了安装速度，减少故障概率，提高整条管线的安装质量。
⑤机械性能好、优良的绝缘性能。
管道的拉伸强度低于钢，高于球墨铸铁管和混凝土管，而比强度大约是钢管的3倍，球墨铸铁管的10倍，混凝土管的25倍。此外，它的导热系数只有钢管的1%，具有优良的绝缘性，适应使用于输电、电信线路密集区和多雷区。
⑥水力学性能优异、节省能耗
夹砂玻璃钢管具有光滑的内表面，适用于大口径（≥φ500mm）输水管道的特点，磨阻系数小，水力流体特性好，而且管径越大其优势越明显。正是这一特点，在相同直径的管道流量中，RPMP最大。反之，在管道输送流量相同的情况下，工程上可以采用内径较小的夹砂玻璃钢管代替，从而降低了一次性的工程投入。夹砂玻璃钢管道在输水过程中与其它的管材相比，可以大大减少压头损失，节省泵的功率和能源。
⑦管道耐老化，使用寿命长、安全可靠
夹砂玻璃钢管道设计得经久耐用，安全系数一般都在6以上，出厂管道按1.5倍设计压力检压。据实验室的模拟试验表：一般给水、排水夹砂玻璃钢管的寿命可达50年以上，是钢管和混凝土管的2倍。对于腐蚀性较强的介质，其使用寿命比钢管和不锈钢管高几倍。
⑧设计灵活、产品适应性强
夹砂玻璃钢管道可以根据用户的各种特殊的使用要求，通过改变设计，制造出各种规格、压力等级、刚度等级或其它特殊性能的产品，适用范围广。
⑨采用耐腐蚀快速接头
接头一般采用两种连接方式：两道“O”形密封圈和反力弹性密封环。安装方便、可靠、密封性、耐腐性好，接头可在小角度的范围内任意调正管线的方向。还可以很方便的实现接口100%水压试验。
⑩综合造价低、长期经济效益好
对于相同口径的管材，RPMP单管管材价格稍高于混凝土管，而低于铸铁管和钢管。管道口径越大，管材造价差别也越大。因此，若考虑到管道长期使用的维护费用和动力消耗等其它的运行费用，以及使用年限和输送能力等因素，RPMP的综合效益均优于其它管材。
2000年7月4日，中华人民共和国建设部第27号“关于化学建材技术与产品”的公告，公布了化学建材（塑料管道一G）技术与产品公告目录。其中G5埋地给水及电站塑料管中G53玻璃钢夹砂管（RPMP）被推荐适用于公称直径D400一2000mm的市***给水管道；G6埋地排水塑料管中C64玻璃钢夹砂管（RPMP）被推荐适用于公称直径DN400－2800mm的市***排(污)水管道。公告要求采取切实措施，积极推广公告中列为优先选用和推荐使用的新技术、新产品；严格控制使用类的技术与产品应用范围。
（4）钢筋混凝土管
钢筋混凝土管可分为预应力钢筋混凝土管、钢套筒预应力混凝土管和自应力钢筋混凝土管等多个品种。给水用混凝土管一般管径较大。
加钢套筒的预应力钢筋混凝土管（PCCP）工艺上属三阶段法，所不同的是在管芯内加入一个钢套筒，其主要目的是增加防渗作用，这种类型管子的直径可做成1～4m。在外保护层上喷涂高强度的砂浆，以增加其耐腐蚀性。
预应力管重量大、怕摔、怕砸，切断、凿孔引接分支管时有一定难度，露天放置时日晒雨淋会增加钢筋的蠕动。设计使用周期一般为50年。
自应力管是用膨胀水泥制造的管子，其制作工艺简单，但存在日久钢筋预应力减退和混凝土遇水产生二次膨胀可能将管身胀裂的问题，虽不普遍，但不宜在重要管段上使用。
预制混凝土管道和钢筋混凝土管道的优点是便于就地取材，制造方便，而且可以根据抗压的不同要求，制成无压管、低压管、预应力管等，因此在排水工程中被普遍采用。其主要缺点是耐酸和碱侵蚀性及抗渗透性能较差、管节短、接头多、施工复杂。另外大管径管道的自重大，搬运不方便。在地震强度大于8°的地区及饱和松砂、淤泥和淤泥土质、冲填土的地区不宜敷设。混凝土管的管径一般小于450mm，长度多为1m，适用于管径较小的无压管。在管道埋深较大或敷设在土质条件不良地段，当管径大于400mm时通常都采用钢筋混凝土管。
（5）塑料管材
塑料管材不作为本工程的比选管材，故不作详细叙述。
综合以上各类管材的特性及适用范围，钢筋混凝土管主要用于排水工程，承压较低，另外大管径管道的自重大，搬运不方便，施工总进度也不满足本工程项目。本工程项目可比选的管材只有钢管、铸铁管、夹砂玻璃钢管。
故本项目最终选单位管长的普通螺旋钢管、球墨铸铁管及夹砂玻璃钢管作经济比选，相关参数见下表1。
3、结论
经管材经济比选，本工程首选夹砂玻璃钢管作为本项目的输水管材。根据输水管道水力计算，在满足夹砂玻璃钢管的承压条件下，选用夹砂玻璃钢管，在水压过大及地势陡峭地段选用普通螺旋钢管。
参考文献：
[1] 《贵州省织金县大新桥水库灌溉工程干支渠系设计变更报告》
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