黄水东调输水工程管材的选用及防腐设计

钟承辰，都苑苑

（青岛源水投资发展集团有限公司，山东 青岛266000）

青岛市黄水东调承接工程是为实现青岛市双路供给客水而建设的调水工程，工程等别为Ⅱ等，工程规模为大（2）型。工程包括输水主线、南线、东线、北线工程。输水主线工程线路长62.340 km，设计流量为9 m3/s，自山东省黄水东调二期宋庄东延工程管道末端起，在平度市境内，经新建泵站加压后往东南方向敷设，分为东线工程和南线工程，末端为拟建水库。

1 管材选型

1.1 常用管材特点

经计算，本工程沿线管道内压均小于1 MPa，输水管道常用可选管材有：预应力钢筒混凝土管（PCCP管）、涂塑复合钢管、球墨铸铁管、玻璃钢管等。

1）预应力钢筒混凝土管（PCCP管）。由薄钢板、高强钢丝和混凝土复合制成，故兼有钢板的抗拉性能和混凝土的高强度、抗压、耐腐蚀的优良性能。管材的生产工艺成熟，且国内生产厂商众多，产品质量、生产时间均有保障。

2）涂塑复合钢管。机械强度和延伸率高，柔韧性好，承载能力强，安装方便，单节长度长，对基础要求较低，施工方式灵活。管材的生产工艺成熟，国内生产厂商选择性大，有利于质量和生产工期控制。在供水保证率和使用寿命方面有较大优势，且其延展性强，承受压力大。

3）球墨铸铁管。具有钢管的强度，良好的塑性、韧性和铸造性能，承压能力强，无需采用大量的防腐措施，内衬水泥砂浆，外部喷锌后涂沥青，施工较方便。但其价格较高，重量比钢管重。目前国内生产不出DN2800以上的球墨铸铁管。

4）玻璃钢管。玻璃钢管主要由高分子不饱和聚脂树脂构成，又以SiO2、CaCO3作为填料、玻璃纤维为增强材料，在石油、化工等领域广泛应用。

1.2 管材比选

管材的选择以相同的开挖边坡、匹配的管顶覆土深度为计算模型，在基本相同水力条件下，对1 000 m管道的设备投资、施工费用及移民投资等相关费用进行管材比选。不同管材1 000 m长度的综合费用情况类比见表1。

2 管径的确定

确定输水管径需先确定流速，为防止发生过大水锤现象，最大流速不超过3.0 m/s；工程引黄河水，为避免管内淤积，最小流速应不小于0.6 m/s。根据管线布置情况，采用单根管道输水。本次采用不同管径单管输水（以涂塑复合钢管为例）的管道方案，进行经济技术比较，见表2。

3 综合比较

3.1 管材选用

通过对输水主管线和分部输水管线工程管材比选可知，预应力钢套筒混凝土管（PCCP）投资最省，玻璃钢管次之，涂塑复合钢管和球墨铸铁管投资相对较大。

表1 各类管材每1 000 m的综合费用对比表

表2 不同管径供水的综合费用粗估对比表

采用PCCP管投资最省，近些年PCCP管经常发生爆管漏水现象；PCCP管自身较重，安装困难，需要用特殊设备吊装；本工程部分管段沿线地下水对混凝土有腐蚀性，即使对PCCP管做阴极保护，仍需定期检测更换阳极包，PCCP管的防腐质量也难以得到保证。本工程管线局部管段覆土较深，覆土压力大，玻璃钢管抗外压能力差，且运输和施工过程中怕摔碰，采用玻璃钢管施工速度慢。鉴于本工程输水管线较长，综合考虑沿线地形、管道开挖深度等方面的因素，确定输水主管线、南部输水管线、东部输水管线采用涂塑复合钢管。而考虑到DN1000球墨铸铁管和DN1000钢管单价相差不大，经综合考虑，确定北部输水管线全线采用球墨铸铁管。

3.2 管径的确定

通过表2中的经济技术方案比较，主线方案2最优，故管道选用1根DN3000的管道输水；南线方案2最优，故管道选用1根DN2000的管道输水；东线方案2最优，故管道选用1根DN2200的管道输水。

3.3 防腐设计

1）涂塑复合钢管。钢管及管件的表面预处理。埋地钢管及管件内外防腐前均应进行表面预处理。除锈前应对管道表面所有可见油污、尘土等污物进行擦拭和清洗，并视污物的具体情况选择处理方法和工艺。除锈等级应达到《涂覆涂料前钢材表面处理表面清洁度的目视评定》（GB/T8923.1-2011）中规定的指标。

防腐层结构。钢管及钢管件外防腐采用内熔结环氧加强级防腐处理，执行标准《埋地钢质管道聚乙烯防腐层》（GB/T23257-2009），涂塑复合钢管的结构组成：第一层环氧粉末（FBE120μm），第二层胶粘剂（AD）≥170μm，第三层聚乙烯（PE）≥3.7 mm；钢管及钢管件内防腐采用热熔接环氧树脂加强级防腐处理（内环氧涂层厚度≥450μm）。

阴极保护防腐措施。钢管管道沿线钢管每节（12 m）设1组阳极，每组2个阳极包；1 km设1支测试桩，用于检测阳极消耗情况；线路阀井根据确定的材质单独计算阳极用量；顶管段所需阳极数量均匀分布在顶管的两端；牺牲阳极保护阴极系统设计寿命30年。

2）球墨铸铁管。球墨铸铁管内壁防腐采用水泥砂浆处理。外防腐采用喷锌涂料防腐，先在管道外壁喷锌（130 g/m2），外涂厚沥青（50μm）。