摘要：介绍了大口径供水管道在佛山市第二水源给水工程中的应用实践，着重分析了两种新型管材-- PCCP管、K型机械接口球墨管的特点和需要考虑的各种因素，为类似大口径、长距离供水管道工程的应用提供一定的借鉴。
关键词：PCCP、K型接口球墨管、大口径、长距离、供水管道

Abstract: Taking an example of large-diameter pipe installation for the second water resource project in foshan, This paper analyzed Property of PCCP and nodular cast iron pipes and provided some Methods which solve these problems, for the purpose of providing relevant reference for similar forthcoming projects.

Keywords: PCCP，nodular cast iron,large-diameter，long – distance, supply water pipe

一、前言

佛山市第二水源工程搭建“一市三区，西江、北江双水源供水、互为备用”的安全保障体系，是佛山城市发展史上一件具有里程碑意义的大事。从此，佛山市民用上清甜的西江水，关系万千百姓的供水安全得到进一步保障。
该工程是佛山市首个大口径、长距离供水项目。一期工程全长约45.37KM，其中直径DN1800mm管长约30.47KM. 管道工作压力0.4Mpa。考虑到工期紧和经济性和供水安全性，佛山市水业集团经过长时间调研，最终决定采用钢管、PCCP管材和K型接口球墨管。其中PCCP管材和K型接口球墨管在佛山市给水工程中首次采用。笔者参与其中，总结经验，也提出一些问题，供同行参考，分析不当之处，敬请指正。

二、新型管材的结构特点

2.1　 K型接口球墨管的结构特点

球墨管外壁为球墨铁，内衬水泥砂浆。球墨铁是在铁水中加入少量的镁，铸铁排列结构由片状转变成球状，使球磨铁具有了卓越的可延性、柔韧性和抗冲击性。而球管铸造时在40G—50G的离心力作用下将杂质和气体充分排出，管壁密实度达7050Kg/m3，使得球墨管的机械性能接近10#钢管。DN1800mm球墨管单节长度6米，自重约7T。
 

2.2　pccp管的结构特点

预应力钢筒混凝土管（PrestressedConcreteCylinderPipe）简称PCCP管，它带有钢筒的高强度混凝土管芯，缠绕预应力钢丝，喷以水泥砂浆保护层。接口采用钢制承插口胶圈的柔性连接。DN1800mmPCCP管单节长度6米，重约15T。

三、　综合性能对比

在这三种管材的选择使用中，鉴于DN1800mm供水管爆管后所产生的重大影响，笔者认为首要考虑的是供水的安全性，其次是工程的经济性和经济措施条件下的可操作性，再者兼顾施工和日后维护的方便，下面是具体性能对比：

四、　以上三种管材施工要点、经验及建议

4.1 PCCP管施工要点及经验及建议

4.1.1基坑开挖和管道基础

①PCCP管基坑开挖
a.机械挖土严格控制标高，严禁超挖，要求人工清底，如局部超挖，则应用相同的砂土或细砂回填，并夯实到天然密实度。
b.施工时应掌握天气变化，严禁基槽泡水。
②管道基础
管道基础土质较差时，采用水泥搅拌桩以增加复合地基承载力。

4.1.2PCCP管安装

①管道
大口径PCCP管承插钢环“失圆”现象时有发生。为此，施工单位应联合监理单位加强进场检测，当偏差较大但符合国标要时应做好标记，在安装过程中使两节管子的椭圆度尽可能在同一方向上，确保管道的安装质量，加快安装进度。
为了防止管子在运输和吊装过程中引起管子承插口的形变，生产厂家可增加一个带十字支撑钢环内套的保护构件保护管道。
②胶圈
在PCCP管道施工中，胶圈应符合ZBQ 43100—87的规定。
逐根清理管子的承插口环和胶圈，将橡胶圈粗细均匀并顺直地绷在插口环凹槽内，并刷涂以润滑脂；
③闭水螺孔
进出水螺孔供闭水试验时使用。
防腐
防腐采用管内壁及接头处抹水泥沙浆，我司经过研究，在局部地段特别是有地下水的地段采用膨胀水泥抹口，保证抹带质量。

4.1.3　闭水试验

每安装一节做一次胶圈闭水试验。试验压力为0.9 MPa，10分钟后不降压为合格。
　　
4.1.4　覆土

管道两侧同步回填，每层厚度≤30 cm，回填土密实度≥95%。在管顶以上50 cm范围内，其密实度≥90%，50 cm以上的部分均按路基要求回填。

4.1.5对PCCP管道使用建议

PCCP管自重约15T，在有地下水的地段安装该管，由于地基浸泡，不可避免产生不均匀沉降；再者管道接口与抹带也会有一定程度的开裂，地下水渗入接口会对防腐产生一定的影响。
在地下水特别丰富的地段（尤其是产生管涌现象），本人不建议采用该管材。因为在水的浮力的作用下，沙的密实度降低，而PCCP管自重大，安装后回填，地下水位变化导致地基沉降，使得管道回填后产生沉降。
考虑到大口径供水管道安全性建议在以下地段安装PCCP管：

1. 在直线管段和每节管段借转角在0.5度以内的地段。
2. 地基情况良好，砂土土质或硬土土质，无地下水。基坑情况较好，无塌方现象。
3. 地基基础要打水泥搅拌桩和钢板桩基坑支护时应进行技术经济性比较。

在该的地段中，采用PCCP管，经济性能最好，安全性高。

4.1.6施工中出现的一些问题



由于PCCP管的材料中混凝土和钢筒之间的热胀冷缩系数不同，在经过太阳暴晒和冷热交替，产生不均匀收缩。加上DN1800mm PCCP管自重大，在重力作用下容易引起变形。闲置过久又未喷水养护，管材质量特别是承插口椭圆度会受严重影响，甚至报废。

购置的管材应力求尽早敷设，闲置于堆场数月时，管子长期（一个月以上）存放时，应使管子保持一定的湿度，即浇水养护。在炎热和干燥的条件下长期放置时，应按规范规定封堵管子二个端头并进行浇水养护；

4.2 球墨管施工要点及经验

4.2.1基坑开挖和管道基础

在直管的承口端及插口端需挖1.0m*0.5m工作坑以提供空间作为栓紧螺丝用。
一般情况下球管管基垂直承载力满足设计要求,不需要设特别基础。当基础为淤泥质及松质粘土，地基应采用置换土垫层法或打地基桩等方法。

4.2.2安装要点

①清理插口外侧面、承口、压兰与胶圈。必须将砂子、和其它杂物清除掉，将胶圈装在插口上并刷涂以润滑脂；
②用铁锤敲击尼龙棒木料工具轻轻敲打胶圈，使得胶圈均匀，不扭曲。
③螺栓要和直管的轴径平行，压兰和管口平行。栓螺丝时应该锁紧十字方向几条螺栓，然后把剩余的螺栓逐一锁紧，重复3~5次将螺栓锁实。

允许偏向角度1.5度。首先，先以直线方式接头连接，然后将用千斤顶侧面顶承口法兰和厚壁处调整到需要的角度。

由于管道口径大，不可避免出现一些“失圆”，当承口与插口的间隙不均匀时，影响胶圈的均匀压入。应借助千斤顶顶在管道间隙最小的两端，也就是直径最小的轴线上，使得间隙均匀，保证胶圈均匀压紧，再压实螺栓。
沟槽回填料，除非特殊指定应使用的回填料，一般不得含有碎石、砖块、垃圾等杂物，应是良质土砂料。先把工作坑回填实，然后与管身同步回填，做到均匀回填，防止局部沉陷过大。

由于管道自重7T,最大浮力可达15T，管道连接后应及时回填防止管漂浮。

4.2.3K型接口球墨管道设计建议

K型接口球墨管道性能优越，具有较高的强度、接头密封性好、抗震能力强，安全可靠。对地基要求相对较低，基坑有一定地下水对球墨管安装质量影响不大，安装方便快捷，但是管材造价高昂，建议在以下地段安装球墨管。

1. 在不适合安装PCCP管的地段。比如重型机械不能进入施工作业，地下水特别丰富或者地基是淤泥质土。
2. 地基为软土，安装PCCP管要采用搅拌桩复合地基和钢板桩支护时，在经济性上不如安装球墨管的地段。
3. 在直线管段和每节管段借转角在1.5度以内的地段。
4. 在地下水特别丰富的地段，开挖后产生管涌现象时，开挖工作位会产生流沙现象，影响PCCP管地基基础。

4.3钢管的安装

鉴于PCCP管、球墨管的转弯头处配件需要预制，配件造价高昂，一般在管道转角处采用钢管安装，因地制宜，现场加工制作，安装方便灵活。

在穿越河涌、箱涵的地段，地下水丰富，覆土较深，一般采用钢管加工成型后，一次性基坑开挖完成，吊装就位的施工方法。

顶管段采用钢管。（球墨管和PCCP管在顶管过程中扰动胶圈，均不满足要求）

五、小结

尽管新型管材在施工过程中出现了一些问题，但是通过工程技术人员的通力合作，克服了重重困难，扬长避短，发挥了这三种管材各自的优势，达到了较好的经济性和较高的安全使用性。佛山市第二水源首期工程安装通水半年多来，运行安全、可靠，没有发生爆管事故。钢管、PCCP管和K型接口球墨管这三种管材在佛山市第二水源工程实例中的使用是成功的。同时也表明该两种新型管材适合在大口径长距离输水管线中应用。

作者：乐重庆，毕业于广东工业大学，现供职于佛山市水业集团