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1、精选优质文档-倾情为你奉上 5.5 管道工程5.5.1配水管管材比选 供水工程的根本任务是连续供应有压力的水，同时降低输水费用，配水管道作为供水系统的重要环节，影响着工程总投资，运行费用以及供水系统的安全性。通过技术经济来确定配水管道管材，管径及管线的附属设备。 根据以往的工作经验，采用符合要求、经济合理、安全可靠的管材需满足一下要求：（1） 安全可靠性好，能承受一定的内外荷载，具有良好的封闭性和抗震性，漏损率低，爆管少，既要耐腐蚀，又不会向水中析出有毒有害物质。（2） 使用年限长，运行成本低，管道材料来源广，管件规格齐全，运行方便，维护管理简单。（3） 水力条件好，内壁光滑不易结垢，管路畅通
2、，水头损失少，确保服务水头，降低动力消耗。（4） 综合造价低，不仅管材本身的造价还应包括运输、施工、安装等等。（5） 加工、运输、施工、维护方便。 由于供水工程供水规模大，供水管线的设计管径较大，PVCU管没有DN500以上的管材，故本次设计管材比较选用供水工程常用的钢管、PE管，玻璃钢管（工艺管）、球墨铸铁管做管材材质方案比较。5.5.1.1管材特性分析（1）钢管 钢管的技术性能好，安全性高，有极好的机械强度，可以承受极高的内压和外压，韧性好，耐冲击，对复杂的地形地质有较强的适应性，尤其在过河、山区、过铁路等地段钢管是一种比较合适的管材。缺点是管道防腐要求高，加工要求精度高，维护工作量大，耐
3、腐蚀性差，管道造价较高，现场的工作量较大。（2）PE管PE管主要原料为优质聚乙烯树脂，它除具有塑料管的共性外，还具有以下特点：管道的连接方式多样化，施工简单、可以根据实际情况采用不同的连接方式。其连接方法主要有：电熔连接、热熔连接、钢塑连接。耐腐蚀，使用寿命长，可达50年。密闭性能好，接口材质结构与管材相同，可有效抵抗内压产生的环向应力和轴向应力，不存在接口扭曲造成泄漏的危险。维修方便，可以不停水维修和安装。低温抗冲击性好，可在2040C范围内安全使用，不会发生管材脆裂。耐磨性好，内壁光滑，水力条件好。韧性好，挠性高，断裂伸长率超过500，对基础的不均匀沉降和错位适应能力强。（3）玻璃钢管（工
4、艺管） 玻璃钢管（工艺管）技术性能好，材料的比重只有铸铁的14，砼管的110，运输、安装较为简易，成不低；强度、刚度较高，耐腐蚀性强；不结垢、无毒、质轻及表面光洁；管内壁光滑阻力小，流速高，耐用；保温、抗冻性好；工程寿命较长；缺点是其施工要求较高。（4）球墨铸铁管 球墨铸铁管技术性能好，耐腐蚀性强，管内壁光滑，采用T型橡胶圈柔性接口，使用寿命长。具有以下明显的特点：可承受的内水压力达到3.0Mpa，其延伸率、刚度、抗拉强度均较大； 大口径配件（特别是弯头）尺寸较大，现阶段城市道路下主要还是采用钢制管配件；接口通常采用承插口，系柔性接口，耐震动、拆装方便，承受局部沉陷能力较强，可在管内有少量余水
5、的情况下维修；水泥砂浆衬里在某些情况下会对水质产生不利影响，在外冲击、内压、温度变化等条件下，水泥砂浆衬里易裂纹，导致水分渗入，甚至剥落，致使水阻力增大，影响水质。一般40年得使用寿命，比钢管的使用寿命长。安装难度大、要求高，否则接口处易滑脱、漏水。造价较高，略低于钢管。5.5.1.2安全可靠性分析钢管：安全性好，抗震、承受内外压能力强，但内外防腐质量影响使用寿命，故在施工时对防腐质量要求十分严格。PE管：安全性好，采用食品级聚乙烯树脂为原料，卫生无毒，断裂伸长率较高，韧性、挠性好，对地基不均匀沉降和错位有较强的适应性。玻璃钢管（工艺管）：安全性较好，耐腐蚀性强；不结垢、无毒、轻质及表面光洁；
6、保温、抗冻性好，缺点是其施工要求较高。球墨铸铁管：安全性较好，国外使用较普遍，国内也已广泛使用。施工时需保证接口质量。5.5.1.3水力性能分析决定管材水力性能的因素主要为摩阻系数，不同管材的内壁摩阻系数不同。工程中应选择在相同的流量Q、相同内径，一定输送距离下水头损失hf较小的管材，以节约动力费用和管材投资。 水头损失计算公式： h f = （5.3.1） 将= 及= 代入式（5.3.1）得： h f = （5.3.2） 另将曼宁公式C= 代入式（5.3.2）得： h f = （5.3.3） 式中 ： hf管道沿程水头损失，m； l管长，m； Q管道通过流量，m d管内径，mm； C谢才系数
7、； n管内壁摩阻系数； 由式（5.3.3）可知，在相同流量、相同内径，相同输送距离的条件下，管道的沿程水力损失与管道内壁摩阻系数的平方成正比，钢管和球墨铸铁管的管壁摩阻系数为0.0125，玻璃钢管的摩阻系数为0.009。在流量Q、管道内径d、管道长度l都相同的情况下，设钢管、球墨铸铁管的水头损失为h1，PE管的水头损失为h2，玻璃钢管的水头损失为h3，三者之间关系为h1=1.9h3，h2=1.36h3。所以在相同流量、相同管内径条件下，玻璃钢管所需要的总压力较其他钢管的低，沿程损失可以减少35以上，能够节省动力消耗，玻璃钢管的水力性能优于钢管和PE管、球墨铸铁管。5.5.1.4施工条件分析这四
8、种管材施工现场上土方量相差不大。钢管、球墨铸铁管现场运输、吊装费用较大，玻璃钢管和PE管较小。钢管现场的内、外壁防腐工作量较大，其他管材防腐工作量较少。钢管需要电焊安装，电焊工作难度大，接口防腐工作量大；玻璃钢管采用“O”型圈密封承插连接（或法兰连接、螺纹连接），安装速度较快；PE管热熔连接，焊接容易，安装速度快，接口少，操作简单；球墨铸铁管为橡胶圈连接安装，安装较快，对一次安装成型要求较高，否则易脱环漏水。5.5.1.5运行维护分析由于PE管、玻璃钢管内壁光滑，粗糙系数较其他管材低，同管径比较单位长度动力消耗少，因此上述管材的运行费用较低。钢管的日常维护费较高，包括防腐层的定期修补、加强等费
9、用，其他管材的维护费则较少。玻璃钢管一般情况下不需维修，如需维修，其切割、安装也非常方便，其他管材维修难度由小到大依次为PE管、钢管、球墨铸铁管。5.5.1.6管材价格比较管材价格比较表 表5-3管材型号价格型号价格玻璃钢管（工艺管）800mm(1.0Mpa)868.25元m800mm(1.25Mpa)908.5元m钢管800mm(r=8mm)1271.3元m800mm(r=10mm)1589.2元mPE管800mm(1.0Mpa)1588.4元m800mm(1.25Mpa)1892.9元m球墨铸铁管800mm(1.0Mpa)923.7元m800mm(1.25Mpa)1067.3元m （以上管
10、材价格均为考虑防腐、安装价格）5.5.1.7推荐管材本工程输、配水线路地质条件较好，不存在坚硬和散落岩石，推荐输、配水管线管材在保证供水安全的前提下，采用投资成本低、漏损率较低，安全性能好，维修方便的管材。根据以上各种管材优缺点比较, 结合地质条件及现状供水工程管材应用情况，综合考虑，推荐玻璃钢夹砂供水管为本次供水扩容工程的输、配水管线的管材5.5.2输、配水管管径选择输、配水管的直径与输水流量的大小有关。根据实际经验，经济管径计算公式为； d=（） 式（5.3.4）式中：d管道内径，m； Q流量，ms； V流速，经济流速为1 1.5ms；方案一：按工业园新规划区近期的供水规模10000 md进行输、配水管道的管径计算，即管道设计流量为0.116 ms, 经计算d=350mm,设计专心-专注-专业
