廣州市西江引水工程管材應用的探討

發表時間:2011-03-15 16:24:01    閱讀次數:7351
        [摘要]首先簡要介紹廣州市西江引水工程管材應用情況,接著對本工程的輸水管材從管材性能、施工條件和施工要求、口徑范圍、管子制造能力及國內實際使用狀況等方面進行技術經濟比較,最后,指出本工程的輸水管材的選擇。
  [關鍵詞]西江引水工程 鋼管 球墨鑄鐵管 預應力鋼筒混凝土管 玻璃鋼夾砂管
  中圖分類號:TB1文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0320061-01
  
  2010年廣州市將舉辦第16屆亞運會,為改善城市總體環境,提高城市供水水質和安全性,市政府建設廣州市西江引水工程,以解決城市西北部水廠的水源及城市發展用水問題。在輸水工程中,管道工程占70%以上的工程投資,而在管道工程中,管材費用至少占2/3以上。因此必須考慮管道材質的不同對管道工程的綜合影響,在設計過程中需要對各種不同的管道材質進行比較,以選用合理的管道材質。
  一、工程概況
  廣州市西江引水規模350萬m3/d,工程總體系統方案為:自佛山市三水區西江思賢滘下陳村附近的西江取水,設取水泵站經中途泵站增壓后送入配水泵站,再通過配水泵站增壓后分別輸送至江村水廠(40萬m3/d)、石門水廠(80萬m3/d)和西村水廠(100萬m3/d),并預留今后新建北部水廠(100萬m3/d)的水泵位置及管道接口。
  以佛山市三水區西江思賢滘下陳村取水泵站為起點,穿越北江、鐵路、白坭水道后,至鴉崗村附近,主線長約48.7km,口徑DN3600,雙管并行。在鴉崗村附近設置配水泵站,管線出配水泵站后分為四路:一路向北預留接口(至規劃北部水廠);一路向東,沿規劃道路接入江村二廠(江村支線),管線長約12.7km,口徑DN2400,單管運行;一路向南,沿廣清高速公路、增槎路至衛生河附近折向西接入西村水廠取水泵站(西村支線),采用DN3200單管敷設,長度7.85km;另一路向南,沿廣清高速公路、海口涌西-北側敷設并連接規劃道路至石門水廠(石門支線),其中與西村支線并行段長2.35km,采用DN2800單管敷設;后段采用DN2000雙管并行敷設,長度2.75km。擬建西村水廠新取水泵站作為西村支線單管故障情況的備用泵站。
  二、管材比較
  選擇管材的基本原則是:能承受要求的內壓和外荷載;使用性能可靠,維修工作量少,施工方便;使用年限長;內壁光滑,輸水能力可基本保持不變;能適合本地地質和各種實際情況的需要;造價較低。
  (一)管材特性比較。從水力條件而言,玻璃鋼夾砂管最優,糙率系數為0.01,PCCP管居中,內襯水泥砂漿防腐的鋼管和球墨鑄鐵管相當,糙率系數約為0.013。
  從管材的工程力學特點考慮,鋼管適用性最強,鋼管環向強度、彈性模量較高,可承受較高的內水壓力和管頂外荷條件,能適應各種地質條件,一般情況下不需做管道基礎處理;球墨鑄鐵管承受外壓的能力比鋼管差,道路以下埋深相對較淺時應做加固處理,球墨鑄鐵管為柔性接口,管道轉彎處需設支敦,以防接口脫落;PCCP管是半柔性接口,它要求管道基礎局部變形不應過大,在砂夾石的管基上應作砂墊層,在松軟粘土層上應作砂夾石過渡層,使管道敷設過程中較少產生局部應力集中;玻璃鋼夾砂管相對而言壁薄,為柔性管道,對基礎與回填要求較高。
  (二)施工條件和施工要求比較。鋼管及其管配件可工廠生產或現場制作,接口一般采用就地焊接,運輸和施工安裝方便。頂管施工工藝中鋼管使用最為廣泛。球墨鑄鐵管管材和管配件都需工廠定做,由于球墨鑄鐵管為外突型承插接口,所以不能采用頂管施工。玻璃鋼夾砂管比重約為1.6左右,運輸較為方便,管材及管配件需工廠定做,不如鋼管方便,在長距離頂管中目前還沒有應用實例。PCCP管自重最大,運輸和安裝較為困難。壓力流長距離頂管也缺乏實際經驗。
  (三)口徑范圍、管子制造供貨及國內應用實例等比較。鋼管設計制作方便,口徑范圍廣。至目前為止,鋼管在大量輸水工程中得到了廣泛利用,在長距離輸水工程中鋼管的使用積累了最為豐富的經驗。
  我國城市供水管網中,鑄鐵管占80%以上,但口徑多為DN300~1200mm之內。球墨鑄鐵管在大口徑長距離引水工程中使用較少,南洲水廠原水管工程采用DN2200球墨鑄鐵管10km,迄今為止未因管道質量問題發生過事故。是成功經驗。
  玻璃鋼夾砂管國內已具備大中口徑的生產能力(DN1600~DN3000),制造工藝為纖維纏繞型,但在城市給水工程中應用較少,以DN1600及以下口徑較為成熟,大于DN1600以上實際應用很少。南洲水廠原水管工程采用DN2200玻璃鋼管8km,迄今為止,曾發生兩次爆管,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,剛度10 000N/m2,1998年竣工后運行良好。1994年,長9km的大慶西水源至宏偉化工區所用DN800mm輸水管線、1995年,長5km的自貢供水工程及北京市政工程約70km的DN900mm、DN700mm、DN600mm管線以及其它如杭州市區DN600mm主輸水管線等均為玻璃鋼制造。綜合上述,用于給水領域的玻璃鋼管道大多為中、小口徑。

  預應力鋼筒混凝土管(PCCP),國外已經發展了五十多年,以美國、加拿大兩國的生產使用最為廣泛。據有關資料介紹,國外實際使用最大口徑已達6.4m以上。PCCP在國內的發展大約有10多年的歷史,通過吸收消化國外的生產制造技術,從無到有,到目前為止,國內已建成了四十多條生產線,生產能力1000km以上,涉及管子規格范圍從DN600到DN4800,適用工作壓力最高達1.6MPa,最大覆土深度達10m以上。最近幾年國內應用長距離大口徑PCCP的主要工程有:南水北調工程中線北京段,使用管徑4.0m的PCCP管單線長約55公里(雙排管)尚未通水;山西省萬家寨引黃工程,使用管徑3m的PCCP管長約43.5公里,2003年10月26日通水投產;新疆烏魯木齊洪水工程10公里倒虹吸工程,使用了管徑2.8m的PCCP約15公里;深圳東深供水工程,使用了管徑2.6m的PCCP長約9.5公里,2003年6月竣工,上述已竣工通水的工程迄今為止未因管道質量問題發生過事故。
  三、結束語
  從管材性能、施工條件和施工要求、口徑范圍、管子制造能力及國內實際使用狀況等綜合分析,適合的大口徑管材(DN2400以上)有鋼管和PCCP管。考慮到管線沿線總體來說交通運輸條件較好,地質條件也可以滿足大口徑PCCP管的要求,且PCCP管埋管單位造價較鋼管低,因此在DN2400以上的長距離輸水工程埋管管材推薦采用PCCP管,穿越障礙如頂管和沉管的管材推薦采用鋼管。
  
  參考資料:
  [1]戚盛豪、汪洪秀、王家華主編,給水排水設計手冊,中國建筑工業出版社,2004年.
  [2]戚盛豪、馮一軍、吳一蘩主編,室外給水設計規范,中國計劃出版社,2006年.
  [3]嚴煦世、范瑾初主編,給水工程,中國建筑工業出版社,1999年.


掃描關注高要供水
輕松交水費
江西多乐彩跨度走势图