供水管网中管材和施工新技市发展及应用

供水管网中管材和施工新技市发展及应用上海市自来水奉贤有限公司郑小明摘要：通过对我国供水管网的材质现状分析和供水管网中存在的对供水安全影响较大、影响水质、水资源损失较多的三大问题分析，强调了管材和施工技术在管网建设中的重要作用，提出了今后几年影响我国管材和施工技术发展的机遇和问题，并介绍了我国供水行业在管材和施工新技术中发展应用的情况。关键词：供水管网管材施工技术1前言伴随着我国经济的发展，城市化进程的加快，城市供水事业步人高速发展阶段。供水管材的发展和应用，管道施工技术的发展和应用是供水行业共同关心的问题。“十一”五发展计划强调，要加快建设资源节约型、环境友好型社会，并且提出了大力发展循环经济，加大环境保护力度，切实保护好自然生态的总体要求，这是总结我国现代化建设经验，从我国的国情出发而提出的一项重大决策，是全面树立和落实科学发展观的重要实践，也为我们供水管网事业的发展指明了向。2我国供水管网中管材的现状2．1城市供水发展概况1949年，全国仅有水厂60座，到2004年城市供水厂达到3000多座；2004年全国供水管网长度358410公里o2．2全国239个大中城市管材使用情况灰1：3铸铁管43362公里，占管网总长度的50．8％；水泥管11133公里，占13．0％；镀锌铁管等低质管材，占6．O％。球墨铸铁管14135公里，占168％；钢管6977公里，占82％；PVC管4467公里，占5．2％。2004年上海市中心城区DN75以上管道材质比例情况上海灰口铸铁管的比重大于全国239个城市的平均数，水泥管很少，球墨铸铁管比重大于全国239个城市的平均数。3与管材和施工技术有关的突出问题目前供水管网中存在的问题，其中对安全供水影响较大、影响饮水水质、对水资源损失较多的可归纳为三个：31给城市公共安全带来较大危害的管道爆管问题管道爆管是城市供水安全的一大隐患，不断发生的爆管特别是特大型爆管对安全供水威胁大，经济损失较重，社会影响不好。城市供水管道的爆管发生面广，有些是因为使用了质量不好的管材，还有是施工质量不好阱及城市地面的不均匀沉降和位移造成的。近几年随着球墨铸铁管的普遍使用，管材质量提高，以及重视施工质量，从长远来讲对减少爆管能起到积极作用，对目前占地下管网总数50％以上铸铁管如何采取有效的办法，保护这些管道，延长这些管道的安全使用年限，使之在被更新前能安全、稳定的服役，这对减少爆管，减轻投资压力和可靠供水有积极的、现实的意义。32管网水质二次污染影响饮用水质量我国目前水厂的出厂水水质已基本控制在符合国家饮用水卫生标准内，但经管道输配和二次供水设施，水质受到影响，而管网成为提高供水水质的瓶颈口。就管网的角度来看，其中市政供水管网部分主要问题是：还存在内衬质量不好的管道和管件，这部分管道结垢严重，易使水质发黄；少量管网口径过大，管道压差小、流速慢，使管内水龄偏长，余氯降低，局部的人为流水不畅也使得水质变差。施工质量不好和阀门操作不当也会引起水质浊度上升。而在小区及住宅建筑内部的二次供水设施来看，其问题在：2000年以前在住宅小区和建筑内部使用的大量镀锌钢管，这部分管道已经结垢严重；水泵加压设备和储水设施的清洗维护也已成影响水质的重要原因，有资料表明这些二次供水设施对用户水质的影响非常大。3．3管网漏损是严重的资源浪费管网漏损不仅浪费宝贵的水资源，也影响了供水企业的经济效益，各地城市自来水企业对管网漏损控制是积极的，但还需要很大的努力才能达到国内先进水平并缩短与发达国家的距离。目前国内平均产销差是16．82％，但和国际先进水平比，差距则比较明显，发达国家先进水平一般在10％以下。用更可比的“单位管长漏损量”来评介，则我们的差距更明显反映出来：国际上平均约在1．3m3／km／h左右2004年我国内地3．06m3／km／h4管材和施工技术面临的发展机遇由国家建设部组织、中国城镇供水协会主编的《城市供水行业2010年技术进步发展规划和2020年远景目标》中提到城市供水行业面临的主要问题时指出了二次供水设施和管理落后，管网漏损控制及安全运行等问题；国家建设部、国家发改委、国家财政部在2006年对全国城市供水管网改造近期规划的通知中也强调了加快城市供水管网改造步伐的目的，就是要保障城市供水安全、降低城市供水管网漏损率和节约城市水资源。推动管材和施工技术发展的动力来自于：4．1政府规范和行业的指导国家建设部在2004年发布的218公告，对一些供水管材的使用作了明确的禁用和限用规定。各地政府主管部门也发布了一些旨在保障供水水质的技术规定。2005年中国城镇供水协会主编的《城市供水行业2010年技术进步发展规划和2020年远景目标》一书，为全国行业的技术进步指明了发展方向o4．2行业需求的发展和观念的转变八十年代中期以来的改革开放，是我国经济大发展的时期，也是我国又一个城市化大发展的时期，这一时期的供水行业特征是解决供水不足的矛盾，解决“有水用”的问题，随着改革开放的深化，我国经济发展逐步迈向稳定有序，安全供水、优质供水、节约供水的科学发展理念要求我们注重管材对优质安全供水的影响，施工对供水环境和供水管道的影响。4．3材料和装备工业的发展近几年我国管道材料工业的发展，为供水行业提供了更多的选择空间，一些性能优异、原料丰富、质量可靠、造价经济的管材为提高供水管网的输配水运行提供了保障。球墨铸铁管、U—PVC、PE、PPR、PCCP、玻璃钢夹砂管、衬塑镀锌钢管等已为众多供水企业所采用。顶管成套设备、盾构掘进成套设备、水平定向钻进设备我国都已能自行生产，这也大大促进了管道施工技术的发展和进步o4．4．应用和施工技术的提高这几年供水企业在供水管网的发展中逐步提高了对新型管材的认识，接受了新的施工技术的导人，随着新一代员工和技术人才的成长，供水企业对新材料和新施工技术的掌握和应用水平正在提高o4．5改革开放和积极引进国外先进成熟的技术我国管网施工技术和国外的差距正在缩小，除了传统的盾构施工、顶管施工外，水平定向钻进施工，胀管施工，PE穿管置换施工，逆反转内衬施工，CCTV内窥检测技术都已掌握，并正在逐步推广使用，如逆反转内衬施工已经做到DNl500口径。5管道材料新技术发展及应用管道新材料的发展要贯彻科学发展观要求，重视资源的节约和水质的保护，有利于降低能耗和减少漏损，还要有良好性价比。今后几年我国新型管材的发展将会更加注重以下因素：5．1优良的水力学特性、低能耗的管材将成为自来水行业的首选5．1．1我们在选择管材时不仅要考虑初期一次性投资成本，更要考虑长期运行的变动成本控制。如一般水泥砂浆内衬粗糙n系数在0．013左右，而PE管、U—PVC管、玻璃钢夹砂管的11系数仅在0．009左右，同等口径条件下，后者的输水能力有很大的提高，输水的电耗可大大降低。5．1．2耐腐蚀防结水垢的管材对减少供水的二次污染非常有效我国供水行业在九十年代以前大多使用用灰口铸铁管和镀锌钢管，这些管材在强度上、耐腐蚀能力上都存在缺陷，特别是冷镀锌钢管，成为二次供水中影响水质的突出原因，全国239个大中城市中这类管道占到57％o上海市在九十年代末就已经在住宅建设中禁止使用镀锌管。国家建设部在2004年发布的218公告中明确规定市政地下供水管道禁止使用灰口铸铁管和住宅建设中使用冷镀锌钢管。代之的是U—PVC、PPR、内衬塑镀锌钢管、不锈钢管等新型管材。5．1．3高强度、环保型、省资源的新型管材将获得更多的市场机遇，如薄壁的优质球墨铸铁管，在确保技术要求的前提下不仅能降低耗材，还能降低运输成本和施工成本。PCCP管在超大口径的管道设计中以其独有的优势获得行业的青睐。5．2重视管材生产过程中对环境的有害影响管材工业生产不能以牺牲环境为代价，要注重管材生产中有害气体和粉尘的排放；重金属、有毒有害物质对当地环境的污染；还要注重生产过程中对生产者本身的健康危害。。5．3既要结合本地资源的充分利用，又要注重利用全球资源5．3．1本地资源的充分利用是我们发展新型供水管道材料的基础，本地资源有着很高的性价比和经济战略地位，我们的管材工业应该建立在本地资源的基础上，我国的钢铁工业、化学管材工业、水泥管材工业都有庞大的生产基础，它们所生产的球墨铸铁管、U—PVC管、PE管、PCCP管、玻璃钢夹砂管都是供水管道的应用发展方向。5．3．2在充分利用本地资源的基础上，我们还应该注重利用国外管材资源。有些原料生产我国并非占有优势，而国外的质量好且价格便宜；一些生产技术和生产设备我国还不能自足，可利用国外成熟的技术和经验，加快提升我国的管材生产和应用水平。5．4新型管材的发展必须以满足国家饮用水卫生标准为前提5．4．1要注重管材原材料中重金属、有毒有害物质的析出。每种管材的技术标准中对材料的各种重金属含量和有害物质的含量都有明确的规定；饮用水卫生标准规定对涉水材料都要做浸泡试验，并对析出物质有限制规定。我们选择的管材必须是满足这些要求，必须是长期使用符合标准，对人体无害。5．4．2还要特别注意的是管材加工过程中的二次污染。饮用水是关系到人们身体健康的特殊产品，我们已经发现一些管材生产厂家在生产过程中没有严格保证管材的卫生质量，旧料添加缺乏控制管理，造成污染o5．5管材选用的原则和建议5．5．1《城市供水行业2010年技术进步发展规划和2020年远景目标》中对管材的选用提出了选择原则和建议，选择管材首先要符合卫生要求，应把阻力小、能耗低、具有必要的强度和韧性、使用寿命长、维修量小、水质保障程度高作为重要指标，还要考虑易于运输安装，耐腐蚀，建设投资省等综合指标。管材选择应经过经济技术比较后确定。5．5．2冷镀锌钢管、灰口铸铁管、石棉水泥管、自应力水泥管等性能较差的管材不得用于城市供水市政管道系统。一般条件下，室外DN50以下衬塑镀锌钢管、PE管、U—PVC管都可选用；DN200首选PE管；DN300一DNl200首选球墨铸铁管；IDNl400首选预应力钢筒钢筋混凝土管(PCCP)；另外聚丙烯管(PP—R)、U—PVC、钢管、不锈钢管也可经技术经济比较后选用。5．5．3在管道防腐涂料方面，水泥砂浆内衬是传统的经济有效的好材料，其经济性是其他材料不可比的，是我国目前和今后管道内衬得主选材料；近几年国内静电粉末环氧树脂已经在阀门、管件产品上广泛应用，其优良的防腐性能为行业所接受；环氧树脂逆反转内衬也有少量的使用；国际上新型的聚脲喷涂内衬材料也正引起我们的关注；涂塑和衬塑的镀锌钢管在建筑给水中也有其独特的作用o6管道施工新技术发展及应用管道施工技术这几年发展很快，这得益于我国社会经济的高速发展所体现出来的需求发展，也是城市供水管道技术进步的必然结果，管道施工技术的进步可从三个方面来看：6．1管道非开挖施工技术6．1．1传统的管道非开挖施工有盾构掘进和顶管施工，这几年水平定向钻进施工技术在我国供水管网施工中的到越来越多的应用，钻机设备既有国外引进的也有国内生产的，而且随着城市道路管理的要求提高，PE管的推广应用，水平定向钻进施工的市场机会也越来越多，一些城市为了减少道路的开挖，明确要求地下管线工程必须有一定量的非开挖施工，这也从城市管理层面推进了这项技术的应用发展。目前国内应用这项技术施工最大口径的自来水：PE管已经达到DNl000毫米。这项施工技术的发展前景非常广阔，但由于其施工装备的投入较大，技术特性较高，一般形成专业的施工队伍。6．1．2传统的管道非开挖施工有顶管施工，这项技术这几年朝着长距离大口径发展，上海青草沙水库DN3600原水管道，经过论证拟采用长距离顶管施工技术。另外非开挖施工还有夯管顶人技术、盾构掘进等o6．2管道非开挖修复技术旧管道修复不仅可节约大量的管材资源，还可减少城市道路的开挖，节约资源保护环境是我国当前和今后的长期国策，也是供水管网材料和施工技术发展长期坚持的方向。6．2．1管道修复较多应用的是环氧树脂逆反转内衬技术，这项技术比较成熟，不仅可在供水管网中应用，更多的在排水管道的修复中也有应用。国内最大口径自来水管逆反转内衬技术已经做到了DNl500毫米。这项技术的普及使用取决于国内化，