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我國混凝土壓力管的應用現狀

放大字體  縮小字體 發布日期:2009-02-25  來源:中國混凝土網  作者:中國建材報 張樹凱
核心提示:我國混凝土壓力管的應用現狀
  在城市建設、村鎮建設、工礦企業建設及農田水利建設中都要鋪設各種規格口徑的管道。用于鋪設管道的管材有兩類:一類是金屬管材,另一類是非金屬管材。經過國內外幾十年生產使用實踐證明,在鋪設管道時選用混凝土壓力管材是經濟合理的。 

  優點 

  與金屬管材相比,混凝土管材具有以下特點。 

  節省金屬、能耗低。生產混凝土壓力管所耗用鋼材僅是相同直徑金屬管材的1/5左右,能耗僅是鑄鐵管的1/4。 

  輸水能力強,水質不變。混凝土壓力管在輸水過程中管壁不結垢,輸水能力和水質不變;而金屬管材內壁如不處理,使用20~30年后,由于管壁結垢,輸水阻力增加30%~50%,不僅輸水能力大大降低,而且耗電量增加,水質也變壞。 

  維修費用少,使用年限長。鋼管使用10年左右就要維修,壽命約20年,鑄鐵管使用30年就要更換。如金屬管材鋪設在鹽堿地帶或具有腐蝕作用的土壤中,5~6年就要更換;混凝土壓力管材比金屬管材抗腐蝕性好,一般不作防腐處理,能使用50年以上。美國在采用預應力鋼筒混凝土管時,設計使用壽命50年以上,美國給水協會耐腐蝕委員會研究認為,可以用100年。 

  安裝方便,施工效率高,勞動強度低。由于混凝土壓力管是承插式接口,并采用橡膠圈密封,施工安裝時很容易到位,一個臺班10個人,能安裝直徑1200mm、長5000mm預應力混凝土管30根左右,最多達54根。 

  抗震性能好。由于混凝土壓力管是采用承插式柔性接口,每個接頭都允許有一定的位移和轉角,所以使用此種管材安裝管道具有良好的抗地震和抗地基沉陷的性能。這是1975年2月4日營口地區發生7.3級地震后,有關部門在調查營口市輸水管道損壞情況時發現的。當時,營口市自來水公司有直徑75~700mm壓力輸水管道240多km,其中直徑500~600mm承插式預應力混凝土管道有2lkm。在7.3級地震、裂度為7°~8°的情況下,凡是采用剛性接口的管道,其管材不管是金屬管材,還是非金屬管材都不同程度地發生了問題,而柔性接口的預應力混凝土管道,一根也沒壞。其后這種結論在唐山地震時又得到進一步證實。 

  管材、管道費用低于金屬管材、管道。混凝土壓力管材與相同直徑、相同工壓的玻璃鋼管、鋼管、球墨鑄鐵管相比,價格最便宜,是鋼管價格的一半,是球墨鑄鐵管價格的1/3。由于混凝土壓力管具有上述優點,國家很重視它的發展,并在城市輸水管道工程和國家重點工程中得以廣泛應用,取得了較好的效果。 

  工程實例 

  目前我國每年生產自應力混凝土管約2000km,預應力混凝土管2500km。到2007年年底累計生產自應力混凝土管約10萬多km(主要是DN100~DN500mm),預應力混凝土管約5萬km,其中預應力鋼筒混凝土管5100km。這些管材不僅在城市、村鎮建設、工礦企業建設的輸水管道中得到廣泛應用,而且在農田水利建設中也被大量用于引水上山管道、倒虹吸管道、噴灌管道、排澇管道、小水電站水輪機的引水管道等。 

  首先介紹用于鋪設城市輸水管道工程使用混凝土壓力管材的典型實例。 

  秦皇島引青濟秦應急給水工程東線,1991年建成通水使用,全長46.5km,除隧道3.1km、暗涵2.6km外,其余40.8km都是使用直徑DNl200~DN1600mm的預應力混凝土管和極少量鋼管鋪設的。該工程解決了秦皇島市的用水危機,受到秦皇島市委、市政府的好評。 

  沈陽供水工程,1992年建成,從撫順大伙房水庫引水到沈陽,使用直徑l600mm的預應力混凝土管材鋪設的管道約70km,工作壓力為O.6MPa,至今運行良好。這是國際招標工程,北京第二水泥管廠為此工程提供43km一階段預應力混凝土管材,陜西紅旗水泥制品廠提供6km一階段預應力混凝土管材,遼陽水泥制品廠提供20km三階段預應力混凝土管材。 

  邯鄲自來水公司自1981年以來已鋪設了4條管道,都是用預應力混凝土管鋪設的。邯鄲一期輸水管線工程,全長42km,工作壓力0.4~0.6MPa,使用管徑DNl200mm一階段預應力混凝土管鋪設,自1981年運行以來,情況良好;引岳濟邯一期輸水管線工程,全長56km,管徑DN1200mm和DNl400mm,工作壓力0.4~0.6MPa,其中使用一階段預應力混凝土管50km(陜西紅旗、北京二管、保定管廠、濟南廠生產)和三階段預應力混凝土管6km(邯鄲廠生產),1998年投入使用,運行穩定;邯鄲市應急供水工程輸水管線(邯鄲二期),管徑DNl200mm,工作壓力0.6MPa,全長36km,使用6km三階段預應力混凝土管和30km一階段預應力混凝土管鋪設,自2001年投入使用以來,運行良好;引岳濟邯二期工程,是世行貸款項目城市供水工程輸水管線,全長56km,管徑DNl200mm和DN1400mm,工作壓力0.6MPa,使用一階段預應力混凝土管鋪設,于2005年6月通水運行,情況良好。 

  河北省保定西大洋引水工程,使用管徑DNl200mm和DNl400mm預應力混凝土管鋪設,管線全長140多km,工作壓力0.6~0.8MPa。其中使用保定金盛管業有限公司(原保定管廠)生產的一階段預應力混凝土管58.75km,鎮江華龍管道有限公司生產的三階段預應力混凝土管28km,其余由北京二管、河北徐水、滿城管廠提供。該工程始建于1998年,2000年3月通水至今,運行正常。 

  國家重點工程使用混凝土壓力管的典型實例如下。 

  天津引灤入塘工程,1984~1985年鋪設了兩條長44km的管道(僅在穿越河流、鐵路等處使用少量鋼管),工作壓力0.4MPa,使用直徑l200mm預應力混凝土管材,通水至今仍在正常使用。 

  陜西紅旗水泥制品廠1984~1999年,為國家重點工程西安黑河引水工程提供直徑l600~2000mm、工作壓力0.6MPa一階段預應力混凝土管材33km,其中直徑2000mm管材16km,受到西安黑河引水工程指揮部好評。 

  山東電力管道工程公司和無錫華毅管道有限公司為國家重點工程山西省萬家寨引黃工程提供DN3000mmPCCP(預應力鋼筒混凝土管)。該工程由總干線、南干線、聯接段和北干線組成,聯接段全長約138.4km。其中,從汾河水庫至太原市呼延水廠,有43.2km設計采用DN3000mmPCCP。山東電力管道工程公司承擔了26.7km任務,水平彎頭多達190余個,其余管材由無錫華毅管道有限公司提供。標準管結構設計嚴格按照美國AWWAC304設計標準,工作壓力為0.6~1.0MPa,覆土為2m、4m、6m、8m,管道執行AWWAC30l標準,管配件結構設計嚴格執行AWWAM9和M11手冊。該工程一期于2002年9月中旬全線貫通,10月18日通水。 

  哈爾濱磨盤山供水工程是給哈爾濱市供水為主,兼有下游防洪、農田灌溉等綜合利用的大型水利工程。工程分兩期建設,一期工程鋪設一條176.22km輸水管道,其中PCCP線長度135km,管道口徑DN2200mm,工作壓力為1.0MPa,覆土深度為2~6m。新疆國統管道股份有限公司承擔其中的67.836km,成都金煒制管有限責任公司承擔34km,無錫華毅管道有限公司的合資單位哈爾濱華慶管道有限公司承擔34.4176km。該工程于2006年建成驗收,目前正在建設二期工程。 

  隨著PCCP的大力推廣,PCCP在一些國家重點、特大型工程中備受青睞,其中舉世矚目的南水北調中線京石段管道總供水工程,北京段全長約80km,惠南莊~大寧段管道輸水總長56.359km使用PCCP鋪設,52.375km為DN4000mm的PCCP,2.280km為DN4000mmPCCP隧洞內穿管,1.7034Km為DN4000mm及DN3600mm鋼制配件。采用雙排鋪設的DN4000mm管線總長112km,工作壓力為0.8MPa,覆土深度為3~10.5m。2008年建成投入使用,現已從河北省調水至北京。 

  混凝土壓力管不僅用于城市供水管道,重點工程輸水管道,而且在農田水利建設中也用于鋪設引水上山管道、倒吸虹管道、噴灌管道、排澇管道、水電站輪機的引水管道等工程。如湖南省邵陽地區大圳灌區新安卜倒虹吸管道工程,使用直徑DN2000mm一階段預應力混凝土管鋪設5200m管道,最大靜水壓力為1.4MPa,控制灌溉面積50萬畝,于1978年7月投人運行以來,情況良好;名冠中華之最的景電一期工程揚水揚程322m,需管材13.74km和二期工程揚水揚程460m,所需管材1214km都是甘肅預應力制管廠生產的一階段預應力混凝土管,管材直徑1400~l700mm,4條并排穿山越嶺的管線把黃河水送上荒原,工程受益灌溉面80萬畝。 

  陜甘寧鹽環定揚水工程是為解決寧夏鹽池、同心縣,甘肅環縣,陜西寧邊縣4縣人蓄飲水而建的,總投資9.22億元,共設泵站24座,最大揚程651m,供水管網總長1127km。工程于1988年8月興建,1996年9月竣工解決了6萬人、127萬頭牲畜飲水問題,發展灌溉面積32萬畝。該工程使用寧夏青龍管道有限公司生產DN400~l600mm一階段預應力混凝土管材100多km。 

  問題 

  在看到我國生產使用混凝土壓力管取得上述成績的同時,我們也應清楚地看到,在應用技術開發、生產技術和裝備水平、產品質量、勞動生產率、企業管理水平等方面,與國外工業化國家相比,還存在較大差距。結合混凝土壓力管行業實際,筆者認為存在以下主要問題。 

  市場無序競爭激烈,競相壓價銷售普遍存在,使企業經營更加困難。用于鋪設供水管道的管材品種很多,有鑄鐵管、球墨鑄鐵管、鋼管、UPVC管、PE管、玻璃纖維增強塑料夾砂管和纖維纏繞增強熱固性樹脂壓力管、自應力混凝土管、一階段預應力混凝土管、三階段預應力混凝土管、預應力鋼筒混凝土管等。各生產企業為了爭奪市場,不是在加強管理、降低成本、提高質量、創名牌產品上下功夫,而是采用競相壓價甚至低于成本價銷售等方式競爭,導致無序競爭更加激烈,使企業、行業經濟效益受到很大影響。 

  企業組織結構、產品結構不合理,重復建設極其嚴重。相當多企業的產品、品種單一,規格少,不配套,產品結構不合理,生產混凝土壓力管企業普遍都沒有生產配套管件(PCCP管廠除外)。此外,重復建設極為嚴重,盲目建廠現象較為普遍,如山東省,現在已建設了6個PCCP生產廠。 

  產品質量差、合格率低。產品質量差、合格率低是當前水泥制品行業中存在的主要問題之一,忽視產品質量,尤其忽視外觀質量的現象普遍存在,已到了令人擔憂的地步。國家于1990~2000年曾多次對混凝土壓力管進行監督抽查,其結果如下:一階段預應力混凝土管被抽查5次,抽查41個企業,合格37個,合格率為90.24%;三階段預應力混凝土管被抽查5次,抽查41個企業,合格31個,合格率為75.60%;自應力混凝土管被抽查7次,抽查122個企業,合格78個,合格率為63.94%。以上數據較為客觀地反映了我國混凝土壓力管質量的現狀,國外預應力混凝土管的合格率都在98%以上,相比之下說明了質量問題的嚴重性。 

  我國自推廣使用混凝土壓力管以來,由于設計問題(管線不設排氣孔、不安裝水錘消除器)、施工鋪設和使用不當(安裝不到位、柔性接口變成剛性接口、超設計工壓運行等)及管材本身質量問題,導致發生多次管線事故?,F就管材本身質量問題導致事故情況介紹如下:上世紀70年代盲目追求用高自應力值水泥配制高自應力混凝土生產高工壓或較大口徑的自應力混凝土管,在福建一些小水電站的水輪機引水管線上使用,經實際運行百分之百失敗;又如,對早期用于制管的鋁酸鹽自應力水泥、硫鋁酸鹽自應力水泥的研究不到位,對其性能了解和掌握不全面的情況下就用于生產自應力混凝土管,導致在安徽蚌埠、湖北武漢、廣西南寧等地發生了因水泥后期膨脹和早期膨脹造成爆管事故,使已鋪設的管線報廢,只好挖出更換,重新鋪設。這不僅給國家、企業造成數千萬元直接經濟損失,而且也給正常生產和人民生活帶來困難,對社會造成不良影響,也給行業的聲譽帶來影響。此外,少數生產三階段預應力混凝土管的企業,也因采用材質有問題的鋼材組織生產或因管材本身問題,尤其是保護層質量問題導致發生爆管事故,這些教訓是沉痛的,應引起行業高度重視。 

  檢測手段不完備、工藝不完善、設備不配套。一些水泥制品生產企業沒有適應生產要求、保證產品質量的試驗室,不能及時主動地對水泥、混凝土、鋼材等原材料進行物理力學檢驗。采用離心法生產自應力混凝土管時,有的企業沒有采用滾焊機制作鋼筋骨架,而是手工綁扎。這種生產工藝不完善、設備不配套的情況,仍在一些企業中存在。 

  生產裝備機械化、自動化程度低,勞動強度大,生產效率低。盡管我國通過技術引進和消化吸收,擁有了國外著名的、先進的生產預應力混凝土管、預應力鋼筒混凝土管的制管工藝,而且還實現了國產化,生產裝備水平有了很大提高,但混凝土壓力管行業生產裝備的整體水平仍然是少數先進與多數較落后并存,生產裝備機械化、自動化程度低,勞動強度大,生產效率低。生產預應力鋼筒混凝土管的大型和部分中型骨干企業的生產裝備水平,相當于國外工業化國家上世紀90年代的水平,而其余中型企業和小型企業的生產裝備水平相當于國外工業化國家80年代初的水平;生產預應力混凝土管的大型和部分中型骨干企業生產裝備水平,相當于國外工業化國家80年代初的水平,而其余中型企業和小型企業的生產裝備水平相當于國外工業化國家70年代水平。 

  企業職工文化、技術水平低,人員素質較差,管理水平不高。 

  基礎理論和應用技術的開發研究落后于生產,不能適應生產發展的需要。 

  上述這些問題,既是當前行業存在的主要問題,也是今后一個時期行業應重點解決的問題。不解決這些問題,混凝土壓力管行業將難以適應社會主義市場經濟發展的需要。 
 
 
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