浅议市政给水工程管材的选用

李强

摘要：随着城市化建设不断加快和人们生活水平的不断提高，人们对饮用水的水质关注与要求越来越高，如果市政供水系统管材选用不好，难免在自来水输送过程中出现污染而影响人们的健康和生活质量。本文主要对当前常用的市政给水管材的特性及选用时应注重考虑的事项简要进行介绍与说明。

关键词：市政给水，给水管材，管材选用，管道工程

市政给水系统是一个城市的生命线工程，它为居民、企事业单位的正常生产生活提供了基础保障，是现代化城市不可或缺的基础设施之一，在城市发展和运行过程中起着举足轻重的作用。随着我国社会经济的高速发展，饮水水质标准也多次修订，检测项目、数量和指标均有不同程度提高，以满足人们对水质的更高要求。对全国的水质浑浊、水质发黄等投诉事件进行统计，我们发现水质二次污染化的一个主要原因是输送管道腐蚀所致。因此，我们理应对作为市政供水安全控制中间环节的市政给水管网，给予高度重视。如何避免自来水在输配水环节不被污染，确保向人们提供优质清洁的合格饮用水，合理正确的选用给水管材意义重大。

近年来，随着科学技术发展，大量成熟工艺、新技术的应用，我国的给水工程管材有了质的飞跃，出现了一大批新型管材,例如球墨铸铁管、PE管、UPVC管、复合管等，这都推动了市政给水系统的健康发展。本人结合自己这么多年从事市政供水管网运营管理的点滴经验，从各类供水管材的特性入手，结合市政给水工程的特点，简单谈谈市政供水管网管材的选用注意要点。

一、常用市政给水管材特性简介

市政给水系统是为整个城市输送供应生产生活用水、消防用水和市政绿化等用水，而建筑给水仅仅解决一座建筑物的用水需求，因而从规模、运营管理模式、社会影响等方面两者有着很大的不同。不锈钢管、铜管、聚氯乙烯管、聚丙烯管、铝（钢）塑管大量在建筑给水系统中使用，由于造价、承压、配件等原因，并没有在市政给水系统中使用，当前市政给水系统常用的供水管材主要有：钢管、球墨铸铁管、塑料管、复合管、钢筋混凝土管等。

1、钢管

钢管分为钢板直缝焊管、钢板螺旋焊管（适用于大口径管道）、无缝钢管（适用于中小口径管道）、镀锌钢管（白铁管，适用于小口径管道）。因锈蚀原因，镀锌钢管已禁止在给水系统中使用，目前仅用于建筑消防系统，市政给水系统中大量使用的是钢板螺旋焊管和无缝钢管。钢管具有自重小、强度大、耐高压、耐震动、管材及管件易加工、施工焊接方便等优点；缺点主要是宜生锈耐腐蚀性差、内外防腐造价高等。

2、球墨铸铁管

过去灰口铸铁管曾大量使用于市政给水系统，当球墨铸铁管出现后，已完全被其取代，球墨铸铁管又称延性铸铁管（DCIP）是当前市政给水系统中使用最多的一类管材。球墨铸铁管材料的机械性能良好具有铁的本质，钢的性能，管材防腐性能优异，延展性能，密封效果好，管材易裁剪安装简易，配件齐全施工省时省力。球墨铸铁管以橡胶圈柔性接口为主，该接口不容易损坏漏水并在一定程度内可以有效吸收由于地基不均匀沉降形成的应力，同时管材有效解决了内外防腐问题；缺点是橡胶圈的质量决定了其密封性和使用寿命，安装过程中在管端、弯头、三通等处需要较大工作面设置可靠的“后背”，“后背”如不牢固或被损坏，就会出现管道拔脱事故，特别是球墨管与PE塑料管等柔性管连接时，必须在其连接处做防“脱”处理。新研发出的“TF自锚或内锚”型球墨铸铁管虽然对上述缺点有极好的改善，但需要提前定制且生产周期较长、造价较高。

3、塑料管

市政给水系统中,常用两类塑料管：热塑性塑料管即聚乙烯（PE）管、热固性塑料（GRP）管又称玻璃纤维增强树脂塑料管或玻璃钢管。

3.1聚乙烯塑料管

聚乙烯塑料管也称PE管，PE管无毒不含重金属添加剂，卫生条件、化学稳定性好，质轻、耐腐蚀、内壁光滑、抗冲击性强度高，韧性好耐强震扭曲。管道敷设可采用直埋方式施工或插入管敷设（主要用于旧管道改造中的插入新管，省去打开挖），连接方式主要电熔焊接和热熔对接；缺点是抗拉强度，机械强度低，耐热性较差软化温度低，需限制使用场所热源和控制与热源的距离，阳光即紫外线的照射下PE管容易老化，管材膨胀系数较大,用作长距离管道时需考虑温度补偿措施。按材料不同分为低密度PE63级、中密度PE80级、高密度PE100级和高密度PE112级，由于PE63级承压较低，很少用于给水管材，中密度级和高密度三种管材在中、小口径市政给水系统中使用广泛。

3.2玻璃钢夹砂管

玻璃钢夹砂管重量轻，运输安装方便，内壁光滑过流能力强、耐腐蚀性强，使命寿命长，造价较其它管材较高；缺点是工作压力小，刚性较低抵抗外力性能差，易损坏，沟槽开挖、回填的要求高，专业性安装要求高，材料具有可燃性，需杜绝因电焊、切割、电源靠近，强度低堆放高度不能高于2米，内衬树脂不能对水质产生影响。大口径玻璃钢管在输送源水管道上有使用，在城市政供水管网中没有使用。

4、钢筋砼管

钢筋混凝土材料制成的一种管材，其制作方法较简单，成本也较低，过去使用广泛，管道分自应力管和预应力管。钢筋混凝土管材造价低,抗震性能强,耐腐蚀,爆管率低,缺点是自身重量大,不便于运输和安装，抗渗性能差，管节短，接口多，搬运不便，管材质属于脆性材料，管基处理要求高，开挖（安装）尺寸大，土方工程造价高。目前在大口径输水管道中仍有少量使用。

5、复合管材

5.1PE塑料复合管

PE塑料复合管一般是以钢骨架为增强体，热塑性塑料为连续基体，将两者均匀复合在一起的一类双面防腐压力供水管道。基体原料主要是高密度聚乙烯，聚丙烯，交联聚乙烯，增强体为优质低碳钢钢板网或低碳钢钢丝网，可加入必要的添加剂、抗氧化剂、紫外线稳定剂，着色剂等。PE塑料复合管特性介于钢管与塑料管之间，无论是钢板网还是钢丝网骨架增强PE塑料复合管，都是既有柔韧性，又有较高的强度和刚性，PE塑料复合管连接通常采用电熔连接或法兰连接，电熔连接工艺要求高，同时管材、管件特别是电熔管件造价高，PE塑料复合管材开孔、切割后，必须对管材的断面做好防护。应该说复合管管材同时兼有金属管材强度大刚性好和非金属管材耐腐蚀的优点，但由于两种材质材料热膨胀系数相差较大，如粘合不牢固而环境温度和介质温度变化较剧烈，容易脱开而导致质量下降。由于两种管材组合在一起比单一管材价格高，而且目前我国还未有统一的设计、施工及验收规范，目前在市政给水系统中使用较少。

5.2钢塑复合管

钢塑复合管也是复合管一种，它是镀锌钢管内衬聚乙烯或聚丙烯的镀锌钢管，一种是内衬涂聚乙烯，另一种是薄镀锌钢管内挤压聚乙烯管。它是传统镀锌管的升级型产品，市政供水管网中目前没有使用，一些小区供水中有使用，其使用情况还需进一步关注。

二、市政给水系统管材选择要点

1、水质安全

无论是市政输水管还是配水管，其最重要作用就是安全的将合格的自来水输送到每个用水户，满足人们生产生活需要。因此，输送过程中首先是要保障水质合格，不受到污染，这是安全供水的基本要求。由于自来水从水厂到用户，要经过较长的管道，往往需几个小时乃至几天，为防止输送过程中滋生细菌，出厂水要求保证一定的余氯含量，这时管网就象是一个大的“反应器”，清水池内未完成的反应将在管网中继续进行，含氯水会对金属管道内壁发生腐蚀从而对水质造成一定影响。由于管材的防腐问题不但会危及水质，还会影响到管道的正常运行使用寿命，所以管网使用的管材内外都必须具有良好的耐腐蚀性能。一方面要经得住管内流体的腐蚀，并且管材所使用内防腐材料的化学性能、物理性能稳定、不能向水中析出有害物质而对水造成污染。另一方面，要尽量避免周边土壤环境中的电腐蚀等因素对金属管道造成的腐蚀，防止因电腐蚀原因所引起的管道局部穿孔漏损，从而有效降低管网发生漏水和“爆管”的机率。

PE管、复合管、钢筋混凝土管道在防腐方面具有天然的优势，但复合管和钢筋混凝土一旦遇到切割管道或“开口”时，则必须要做好管头断面的保护，防止钢骨架、钢筋直接与水接触发生腐蚀而影响水质和管材使用寿命。球墨铸铁管的内外防腐技术已十分成熟，实际使用效果也很好，彻底解决了管材内外防腐问题，而钢管则需要单独另外进行专门的内外防腐，且造价较高。

2、管网运营

市政供水系统管线大都集中分布在城市道路、人行道、绿化带等处，采用的是有压供水，这就要求管材具备一定的机械强度和良好的密封性，管材刚性与连接密封性均是管网长期安全稳定运行的基础。

机械强度一方面是保证管道长期承受内压供水，另一方面承受周边土壤等外部荷载及其它市政设施维修等过程中的意外“轻微触碰”。球墨铸铁管、钢管、钢筋混凝土管在机械强度方面较PE管、复合管有优势，尤其是回填混入砖、石、砼块等尖硬物时，由于PE管的机械强度和“蠕变”特点，极易造成管道损坏。我曾多次遇到PE管在正常运行中，在无任何外部施工等外力、人为干扰情况下而发生管道破裂“跑水”事故，纠其原因都是因填土中混入的砖、石、砼块等尖硬物长期与PE管直接抵触而造成的PE管损坏。

密封性一方面防止管道内自来水向外渗漏，另一方面是防止周边地下水（污水、雨水等）混入管道造成水质污染可能（管网停水检修时发生）。因为市政管网渗漏如不能被及时发现，不仅会造成管网漏失率增大影晌经营，严重的还会造成地面道路塌陷、电力通信被水淹等其它不可预计的损失。

3、施工组织

由于市政工程涉及道路、绿化、交通设施、排水、照明等多专业，在实际施工中，各类工程通常会交叉、衔接、平行进行，经常出现多个工种在同一个工作业同时展开作业的情况。在这种情况下组织安装，管道运输所需工作面越小越好，施工安装越简单方便越好。因此在选用管材时，一定要结合具体使用地点和施工工艺，综合对比合理选用。例如在遇地形复杂、地地质或形条件受到限制的穿越铁路、河谷等特殊地段时，钢管是不二选择；定向钻非开挖施工中，普通球墨管无法使用，必须使用定制的TF自锚或内锚球墨管，或PE管或钢管；老旧城区的道路窄，地下管线多，工作面空间狭小的地方钢管、PE管是不错的选择；特殊地质断裂区、湿陷性黄土等特殊地区，球墨管、PE管和复合管的柔性连接优势明显。需要注意的是球墨管在与PE连接时，由于PE管受温度影响会发生纵向回缩，过渡连接处必须要采取防脱措措。

4、抢维修、新用户安装

日常生活工作中，市政给水管道会因各种原因遭到损坏，无论是支线管还是主干管只要损坏就会造成较大损失，轻则一、二个路段大面积停水影响广大群众的正常生活，严重的还可能会交通瘫痪、甚至引起全城的供水危机。因而当管道出现损坏时，要求能够用最短的时间完成修复恢复正常供水，要做到这点，就要求管道维修的配件规格齐全、抢维修操作方便。PE管、复合管一般会使用电熔套进行抢维修，而电熔套连接同钢管焊接一样，要无水作业，否则会影响焊接质量，而球墨则管完全可以在泄压后带水的情况下操作。我们知道要想让市政供水管道内干燥无水，排水工作极其耗费时间，很不利于组织抢修。同时，大口径（DN400以上）PE管和复合管的配套管件，无论从规格和类型方面也远不如球墨铸铁管与钢管的全。

当出现新用户用水时，我们需在原有市政管道上进行“开孔”、“开三通”操作，这项工作要求要尽可能减少对此段管道上的其它用户有用水的影响。目前，球墨管、PE管均可以做到不需要停水“带压”作业，而复合管、钢管则需要停水，管道放空后才能作业，而且复合管在断口处还必须要对裸露出来的钢骨架进行隔水防护，否则还会成为管网运行的一个隐患，影响管道使用寿命。

5、管道水力条件

任何管道，我们都希望具有优良的水利条件，内壁平滑，水流阻力就小，就能更好的提高水流速度，从面提高过水能力降低水头损失，这样就能在确保用户端服务水头的前提下，合理降低水厂出厂的供水压力。降低出厂供水压力不但能为供水企业降低吨水耗电达到节能降耗的目的，同时还能有效减少管网漏失率及降低管网“爆管”的风险。PE管、复合管在这方面较其它管材具有明显的优势。

6、工程造价

一个城市的供水管网，管道总长度少的有数公里，多的达数千公里，整个系统的管网建设费用占整个投资的70%左右。所以，在考量上述技术层面因素的同时，不能不考虑各类管材的造价，而造价应从建设期投入和后期运营维护两个方面综合考量，建设投入是一次性的而运营则是长期的。经过测算，普通管网建设项目中，DN300口径是一个分界点，DN300球墨管的造价与300PE管的造价基本相当，工作量也相差无几；而当口径小于300时，PE管综合造价明显低于球墨管，口径大于300时，PE管道综合造价则高于球墨管。钢管由于其内、外防腐及焊缝检查等原因，综合工程造价整体要高于球墨、和PE管,复合管则因其特殊构造，造价最高。运营管理层面，由于每项工程的具体情况千差万别，不能一概而论，应尽量选用水利条件、耐久性、柔韧性好的优质管道使用，以减少后期的不必要的维护管理费用。

三、结束语

科学合理的选用管材，可以有效提高市政给水系统的运行能力，促进城市的建设发展，由于当下管材类型繁多性质各异，所以我们在实际使用过程中，对管材的选用决不能简单草率。选择过程中不能只看重价格，也不能只看重管材特性，建议大家要根据不同的使用环境与运行工况，结合给水系统的具体位置、管径、工作压力及施工运输等条件，并考量后期管网系统的管理运营模式，进行卫生条件、维护便捷性、综合造价等方面的综合比较。由于本人水平有限，希望这篇文章可以给大家带来一些帮助，文中有讲的不全或不对的地方也请大家包函。

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