顶管管材比较0215.doc
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张沟水库供水管线工程供水管道管材比选方案
通过我们对山东济宁厂家生产的玻璃钢夹砂管、南阳及洛阳厂家生产的JPCCP管、郑州厂家生产的球墨铸铁管等四家管道生产企业三种长距离顶管用管材的咨询沟通，其各种管材和性能指标各有差异。
现就各类管材的优缺点进行比选如下。
1玻璃钢夹砂管
1.1优点
1）施工进度快，管道屈服性强；
2）管材重量轻，外壁摩阻系数小，约为钢筋混凝土管的1/8，每延米管道顶进所需顶力小；
3）流通能力高：
内壁非常光滑，粗糙度为n=0.0084，同等条件下过流能力大；
4）纠偏简单：
由于自身重量轻，管道屈服度强，使得顶进过程中纠偏特别容易。
5）连接方便：
可截取任意长度，连接方便，并在2~3小时内连接好。
6）管外表与土之间基本无内聚力，顶进中不死管。
（砼管外表与土之间有很大的内聚力，顶进中易死管。
）
7）使用机具简单，不需大型设备。
重量轻，约为钢筋混凝土管重量的1/10~1/15，运输吊装费用少。
8）耐腐蚀性能强，寿命长，几乎不用保修，无需维护，确保使用寿命达50年。
1.2缺点
1）刚度和强度相对较低，弹性模数比木材大两倍，是钢的1/10，刚性较小，容易变形。
2）在盐水中长期使用时，强度容易衰减，并最终导致破坏。
3）玻璃钢的热膨胀系数大，膨胀系数约高碳钢两个数量级，在温差大的地区需考虑热胀冷缩对玻璃钢管的破坏作用。
4）长期耐温性差，一般不能在高温下长期使用，通用聚酯玻璃钢在50℃以上强度就明显下降，60℃以上强度有明显下降。
5）在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降。
6）层间剪切强度低。
7）目前我国玻璃钢施工项目中，接口质量问题突出，尤其对于长距离管道，接口数量多，接口处理的好坏直接影响整个工程的质量。
2JPCCP管
PCCP从结构型式上分为两种：
一种为内衬式预应力钢筒混凝土管（PCCP-L），即在钢筒内壁成型混凝土，在钢筒外面缠绕环向预应力钢丝，然后喷射沙浆保护层而制成的管道；一种是埋置式预应力钢筒混凝土管（PCCP-E），是将钢筒埋置在管芯混凝土里面，然后在管芯混凝土上缠绕环向预应力钢丝后辊射沙浆保护层。
结构组成由高强度混凝土管芯、冷拉预应力钢丝、一个密实的水泥砂浆保护层、钢制承、插口接头组成。
2.1优点
1）设计方法先进、安全，采用美国供水协会AWWAC304设计规范，综合考虑了使用极限状态准则、弹性极限状态准则和强度极限准则进行设计。
2）承受高的内压和外荷载，承受的标准工作压力指标为0.4～2.0MPa，同时由于PCCP在设计上考虑充分运用混凝土的抗压强度，所以它较其它管材可承受更大的外荷载。
3）良好的抗渗性及耐久性，利用埋藏在混凝土中的经过水压试验的钢筒抗渗，利用水泥砂浆对预应力钢丝进行保护使其不受外界腐蚀，从而保证PCCP的抗渗性、耐久性。
4）接头密封好，采用滑动○型胶圈密封，安装时○型胶圈沿承插滑动○型胶圈密封。
5）运行维护成本低，特别适合污水输送管线工程。
2.2缺点
1）管道重量大，运输、安装困难。
2）作为顶管使用时，屈服强度低，管道纠偏困难。
3）顶管使用时，管口焊接时，易发生钢板与混凝土分离，影响管道性能。
4）顶管使用时，管道内外防腐层不受力，同壁厚情况下，管道受力面小，允许顶力小，单次顶进距离短，施工难度大。
5）使用过程中，钢板和钢筋可能存在电化学腐蚀作用，同时受地下水影响，管道缠丝易生锈，影响管道使用寿命。
6）从美国引进时主要作为开挖管道使用，国内用于顶管施工还处于试验阶段，实施效果有待考证。
3球墨铸铁管
具有铁的实质、钢的功能，防腐功能优良、延展功能好，装置简便、首要用于市政、工矿公司给水、输气等。
球墨铸铁管化学成分，球墨铸铁管的首要成分有碳、硅、锰、硫、磷和镁等，DN500mm以上均使用离心球墨铸铁管。
3.1优点
1）抗腐蚀性能良好。
2）使用寿命长，破损率低，安全性高。
3）采用橡胶圈接口，柔性较好，对地基适应性较强。
4）球墨铸铁管自身重量较JPCCP管重，较玻璃钢夹砂管轻，运输安装较易。
5）韧性好、延伸率大，管道顶进时纠偏容易。
3.2缺点
1）同时使用于中低压管道，在高压管网，通常不使用。
2）管体相对粗笨，造价高。
4管材综合性能比选
管道综合性能比较
项目管材
球墨铸铁管
钢套筒混凝土管（JPCCP管）
玻璃钢夹砂管
备注
承压能力
高
高
高
抵抗外载能力
高
较高
较高
重量
较重
重
轻
市场供应
易购
易购
较易
外壁摩阻系数
较高
高
低
接口方式
承插连接
承插连接
承插、套筒或其他连接
热膨胀系数
较高
较高
高
单节长度
6m
3m
6m
抗弯、抗剪能力
强
弱
强
单次顶进距离
200m
100m
200m
管道纠偏难度
低
高
低
管道检修
易
较易
易
防腐
良好
较好，中水对混凝土产生中度腐蚀，地下水会影响管道使用寿命。
良好
施工及运行条件
安装、运输较快捷，施工及运行安全性高。
自重很大，运输及安装起吊不便，配件连接困难，接口多；施工及运行安全性低。
安装、运输方便，施工及运行安全性高。
使用寿命
50-70年
40-50年
50年
每延米管材单价（元）
3300
1620
1600
每延米设施分摊费用
0
400
0
单个中继间8万元
每延米综合费用（元）
3300
2020
1600
不含施工费用
备注：
1）洛阳、南阳两家JPCCP管生产企业，其管材指标略有差异。
洛阳管道壁厚150mm管材，管道承受顶进力254吨，报价1650元/m；南阳管道壁厚135mm，管道承受顶进力350吨，报价1620元/m。
本次管材比选管材价格按1620元/m进行比较。
另，管道承受顶力大，则同等条件下单次顶进距离长。
2）管道承受顶进力大小决定管道单次顶进距离，单次顶进一个单元需一个工作坑和接受坑。
为与玻璃钢夹砂管和球墨铸铁管进行等量比较，JPCCP管施工长度也按单次施工200m进行比较，但需增加一中继间，故JPCCP管比选中有中继间分摊价。
根据管材对比，同时结合本工程实际情况，建议使用玻璃钢夹砂管或JPCCP管。
但从发展上说，根据城市供水行业2010年技术进步发展规划和2020年远景目标《设备优化选择与应用》管道专题，城市用于主要供水管道中、大口径管道（DN300~DN1400mm），优先使用有良好防腐措施的离心球墨铸铁管和钢管。
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