广州市西江引水工程支线段管材选择最终版

1、广州市西江引水工程支线段管材比选郭冬毅 董志山（广州市公用事业规划设计院 给水设计所）摘要 对广州市西江引水工程的石门支线、西村支线及江村支线的输水管材选择进行了介绍。针对预应力钢筒混凝土管（pccp）、钢管（sp）、球墨铸铁管（dip）及玻璃钢夹砂管（rpmp）四种管材，从性能、施工条件、市场供应情况及造价等方面进行了比选。最后三条输水支线均选用了钢管(sp)关键词 广州市西江引水工程 石门支线 西村支线 江村支线 输水管材 预应力钢筒混凝土管 钢管 球墨铸铁管 玻璃钢夹砂管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)广州市西江引水工程是广州市迎接亚运会、保障供水水源安全、提高供水水质的重点工程。广州市西江引水工程主线从佛山市三水区西江下陈区附近取水泵站为起点，一路向东，横穿佛山市三水区、南海区，最后至广州市白云区鸦岗村鸦岗配水泵站。主线长约48.7km，口径dn3600，双管并

4、行，主管材为pccp。在鸦岗村附近设置配水增压泵站，管线出配水泵站后分为三路：一路向北预留接口(至规划北部水厂)；一路向东，沿鸦岗大道、华南三期至机场高速公路，再沿机场高速公路西侧向北，至江村水厂二厂；一路向南，沿广清高速，增槎路接入石门水厂、西村水厂一级取水泵站。江村支线长约12.7km，口径dn2400，单管运行；西村支线长约8.4km，口径dn3200，单管并行；石门支线长约5.5km，其中与西村支线并行段长2.9km，口径dn2800，单管运行，后段长约2.6km，口径dn2000，双管并行。管道工作压力均为0.5mpa。管道覆土厚度一般为22.5m。支线主管材均为钢管(sp)。1.

5、管材性能特点及应用实例1.1 预应力钢筒混凝土管(pccp)预应力钢筒混凝土管内部嵌置一层1.5mm厚钢筒，在管芯上缠绕环向预应力，采用机械张拉缠绕高强钢丝，并在其外部喷水泥砂浆保护层。预应力钢筒混凝土管的具有很高的强度，可承受较高的工作压力，有很好的水密性、抗渗性和耐腐蚀性；特别是采用钢质承插口环，强度和钢度好，并采用双橡胶圈密封，有一定的柔性，抗渗、防漏性能都比较好。但该管重量大，安装前需在地质情况较差的管段做管道基础及需修筑高等级的施工运输临时便道，安装时需要大型的起吊设备配合。限于该管的自身外层的混凝土结构，遇上较大转角及其他配件（排气三通、排水三通）时，仍需采用通常的钢制配件。该管管

6、径范围：dn1400dn4000，工作压力范围0.42.0mpa。预应力钢筒混凝土管在我国输水工程中应用的实例有很多，其中具代表性的有我国的南水北调中线工程，采用了dn4000的pccp管。另外广州市西江引水工程主线段工程，主管才也采用双排dn3600的pccp管，线路长约47km。1.2 球墨铸铁管（dip）球墨铸铁是一种铁、碳、硅的合金，其中碳以球状游离石墨存在。球墨铸铁管的主要特点是强度高、韧性大、耐腐蚀能力强，管道的柔性较好、且管口之间采用柔性接口，有很强的适应地基变形和抗震能力，施工方便简单。但目前国内生产规格一般不超过dn2600，实际应用超过dn2200的较少，能制造的厂家也不多

7、，缺乏市场竞争力，价格高。我国城市供水管网中，铸铁管占80以上，但口径多为dn1001600mm之内。球墨管在大口径长距离引水工程中使用较少。广州市南洲水厂安装2-dn2200原水管工程单线长度约26.7公里其中约1/3使用球墨铸铁管。1.3 钢管（sp）钢管是一种在各行业广泛应用管材，具有长久的应用历史，丰富的使用经验。钢管的优点是适应性强，一般情况下不需要做特殊的管道基础处理，加工灵活方便，可承受较高的内压，弹性模量高。其缺点是除锈防腐麻烦。国内钢管的应用实例有引碧入连三期工程，采用dn2000钢管长度为43.678km，dn1800钢管长度为63.79km，dn1600钢管长度为21.2

8、4km。1.4玻璃钢夹砂管（rpmp）玻璃钢夹砂管是以树为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料而制成的新型复合材料。玻璃钢夹砂管主要的特点是管材重量轻，承受内压高，内壁光滑，有较好的通水性能，同等管径比其他管材可输送更多的水量，抗震性能较好。虽然玻璃钢夹砂管在国内已具备大中口径的生产能力（dn1600dn3000），但在城市供水工程中应用较少,以dn1600及以下口径较为成熟。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；大庆西水源至宏伟化工区所用dn800输水管线长度为9km。2. 管材比选本工程输水管道大部分敷设在广州市

9、内主要的市政道路，或沿高速公路敷设，另外为保障广州亚运供水，工程必须在广州亚运开幕前完工，施工工期十分有限。由于工程的特殊性，管材比选需把管道施工条件、管道市场供应的情况等，结合上文介绍的管材性能特点考虑。2.1 施工条件与管材施工要求比较在本工程中施工的条件是管材选择的重要决定因素，因此对支线段相关施工条件以下表作分析：江村直线石门直线西村直线管线走向的概述主要沿鸦岗大道、华南三期至机场高速公路敷设。 管线前段沿鸦岗大道、广清高速敷设，后端沿深涌、海口涌敷设。沿线需穿越广州市白云区朝阳村管线前段与石门直线前段并行，沿鸦岗大道、广清高速敷设，后段在广清高速高架连接线下沿庆槎路、增槎路敷设，沿线

10、物流公司、居民住宅分布密集。交通状况高速路车流量较多。管线大部分沿高速路绿化带敷设，对现场交通影响不大，但需要穿越华南三期，及部分管段沿车行路敷设，此部分对交通造成一定影响。管线主要敷设在农田、荒地处，对现场交通影响不大。管线与石门并行段敷设在农田，对交通影响不大；后段敷设在市政路，此路段车流量密集，管道安装时会对交通造成影响。地下设施情况沿线地下综合管线较多。沿线地下设施较少。沿线地下综合管线纵横交错。主要障碍物需要穿越高架武广铁路,穿越京广铁路,穿越华南三期,穿越平沙立交,穿越均和涌，部分管段沿线与高架电缆并行或交差。需要穿越高架武广铁路，穿越海口涌。需要穿越高架武广铁路，穿越深涌，穿越市

11、政路下的渠箱、人行隧道。增槎路段沿线在广清高速连接线高架下敷设。施工便道部分施工段可利用现有高速路，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。地质情况地质情况复杂多变，主要以中砂、淤泥质土为主。沿线多为淤泥质土。地质情况多变，主要以中砂、淤泥质土、杂填土为主。与其他规划配合情况需要与广州市白云湖引水渠规划协调，需要与污水治理规划协调。需要与广清高速扩建规划协调，需要与广州市河涌整治规划协调。需要与广清高速扩建规划协调。从上表分析看出，本工程输水管道大部分沿广州市内市政道路和高速公路敷设，或直接敷设在市政道路下，部分管段穿越密集居民区，因此管道

12、的施工时需要考虑到工程对广州市交通及广州市民生活影响，对沿线地下设施的影响，甚至需要配合广州市的规划建设。管道的施工，需严格控制管道基坑的宽度及施工范围，减少对道路交通及市民生活的影响，另外还需要避让已有的地下管线设施，管线走向升降较多，甚至需要顶管的施工工艺，因此对管材、管件的灵活性有很高的要求。从四种管材的特征分析，钢管的适应性最强，钢管的管件可以现场制作，加工灵活，接口一般采用现场就地焊接，遇到地下设施阻碍或其他特殊情况时，可以灵活避让，在顶管施工工艺中钢管使用最为广泛。钢管施工所需要的管道基坑较小，一般不需要地基处理，施工方便快捷；且钢管自重不大，运输较方便，施工起重设备要求不高，施工

13、范围较小。但钢管的连接采用焊接方式，焊接管道前需作对管、碰管等一系列的准备工作，焊接时间也较长，这使得施工工期较长，需要多道焊缝同时作业，以缩短工期。球墨铸铁管管件需要工厂定做，且都是标准规格的弯头、三通，灵活性不足，虽然直管段中，球墨管铸铁管安装有快捷便利的优势，且所需要的基坑宽度较小，但由于管道连接是柔性承插接口，管道转弯需设支敦，以防接口脱落，设支墩则需要增大基坑的宽度和施工范围。由于球墨管为外突型承插接口，所以不能采用顶管施工。由于支线段地质主要是中砂或淤泥质土，为软性地质，球墨铸铁管为承插式柔性接口，为防止管段不均匀沉降，管道安装前需要通过打桩或置换地基等方法来处理基坑地基，增加投资

14、费用。玻璃钢夹砂管管材最轻，运输方便，起重设备要求低，由于玻璃钢管单根长度较长，且重量小，不许防腐处理，因此施工速度较快。但管材及管配件需工厂定做，不如钢管方便，且玻璃钢管道配件目前国内制造厂还没有流水线机械化生产能力，尤其管线现场施工阶段如果发生调整，管线的弯头等配件一般采用现场手工制作，质量难以得到有效保证。因此在长距离顶管中目前还没有应用实例。预应力钢筒混凝土管自重最大，运输不方便，需要大型货车运输，且每车运输数量只一条，如遇到赶工期时，pccp管材的运输力不能满足工期需要。同样由于自重太大，管道吊装设备需比其他管材的更大，需要用上大型的履带吊车或龙门吊来吊装，需要宽广的施工范围，这样则

15、对施工范围周边的环境有较大的影响，甚至因为环境因素的制约，导致管道施工的难度大，如增槎路上，由于繁忙的交通及广清高速连接线高架的限制，使得大型履带吊车及龙门吊不能使用。需要修建施工便道时，由于pccp管所用到的大型施工机具，施工便道的等级比其他管材的高，增加投资。另外,pccp管件是定制的钢制管件，支线段地形复杂多变，地下设施纵横交错，要求管材管件运用灵活，如使用pccp管，便会出现pccp与钢管混合管段的情况，不同管材之间的接口较多，不利于管道的一体性。由于支线段地质主要是中砂或淤泥质土，为软性地质，pccp管自重大，一般适合在地质条件较好的地方安装，且pccp管为承插式柔性接口，为防止管段

16、不均匀沉降和管段下沉，管道安装前需要通过打桩或置换地基等方法来处理基坑地基，增加投资费用。2.2 口径范围、管子制造供货支线段主要管径有dn2000、dn2400、dn2800及dn3200。目前国内生产大中口径球墨铸铁管规格一般不超过dn2600，实际应用超过dn2200的较少，能制造的厂家也不多，缺乏市场竞争力我国城市供水管网中，铸铁管占80以上，但口径多为dn1001600mm之内。球墨管在大口径长距离引水工程中使用较少。从市场供求上看，球墨铸铁管不能满足广州市西江引水工程支线段的管材需求。玻璃钢夹砂管国内已具备大中口径的生产能力（dn1600dn3000），制造工艺为纤维缠绕型，但在城

17、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。玻璃钢夹砂管管材轻，运输较方便。国内的玻璃钢管生产厂众多，生产规模和产品质量参差不齐。其中规模较大、技术较好的代表生产厂有河北中意玻璃钢管道公司、南京众泰玻璃钢管道有限公司、广东广汇玻璃钢管道有限公司、广州玻璃钢厂、浙江东方集团、江苏省连云港玻纤玻钢总厂、河北枣强天联实业公司、江苏省泗阳玻璃钢总厂、永昌积水复合材料有限公司、山东省武城县北方玻璃钢厂等。目前国内的玻璃钢管主要采用长玻璃纤维加砂缠绕工艺制成，管道配件流水线机械化生产能力还相对薄弱，一般为手工制作。预应力钢筒混凝土管（pccp），国外已经发展了

18、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。但由于pccp管自重大，每车运输数量只为1根管，运输不方便，对工程的进度有很大影响，另外对市政道路的交通运输造成很大压力。此外，据了解，在广州地区很少有大规模生产pccp管实力的厂家，货源不足，需要外地厂家来现场设管道制造厂的方式，来解决货源问题和运输问题。钢管设计制作方便，口径范围广。至目