摘要：本文以新疆羅布泊、青海那陵格勒西水源地等長(cháng)距離HDPE輸水工程為例，介紹長(cháng)距離HDPE輸水管設計、施工中若干問(wèn)題的處理措施，以確保長(cháng)距離HDPE輸水管在工程應用中的安全、經(jīng)濟、合理。

　　關(guān)鍵詞：HDPE管 長(cháng)距離輸水 系統設計 施工

　　1 概述

　　HDPE管通常指PE80 (含鋼骨架管)、PE100及超高分子量聚乙烯管。它具有良好的耐高、低溫性能；抗環(huán)境應力開(kāi)裂、抗沖擊、耐老化、耐腐蝕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)，是我國近幾年來(lái)推廣應用的一種新型管材。特別適應在鹽湖、沼澤、戈壁、沙漠等環(huán)境惡劣地區的管道敷設。

　　由于HDPE管在我國推廣應用的時(shí)間不長(cháng)，相關(guān)的管道技術(shù)規程尚在編制中，沒(méi)有很多的實(shí)踐經(jīng)驗可供借鑒，大規模的推廣應用存在一定的困難。我院從2000年開(kāi)始對長(cháng)距離HDPE輸水管在復雜地質(zhì)條件下敷設進(jìn)行設計探討。2002年在新疆羅布泊(羅中)設計的一條總長(cháng)57km、DN200(外徑D225)的長(cháng)距離輸水管線(xiàn)，全線(xiàn)為HDPE管，至今已安全運行1年有余。2003年又在青海那陵格勒西水源地設計了一條總長(cháng)156km(主管DN600、支管DN400)的長(cháng)距離輸水管線(xiàn)，其中長(cháng)達132km為HDPE管(含超高分子量聚乙烯管、鋼骨架塑料復合管)，至今已安裝60% ，計劃2004年9月投入使用。以上工程均為穿越沼澤、戈壁、沙漠、鹽、等無(wú)人區，本文以此為例，淺述長(cháng)距離HDPE輸水管線(xiàn)在工程應用中若干問(wèn)題的處理方法。

　　2管道設計、施工中遇到的幾個(gè)問(wèn)題及解決措施

　　2.1 水力計算及設計流速

　　HDPE管(特別是超高分子量聚乙烯管)內表面非常光滑，流體阻力小。在水力計算上，部分專(zhuān)家、資料建議采用威廉姆斯公式，C值取145~160(超高分子量聚乙烯管取160)；《室外聚乙烯給水管道工程技術(shù)規程(討論稿)》4.3推薦公式是：I=8.75╳10-4╳Q1.761/Dj4.761。兩個(gè)公式計算結果相差不大，采用后者更安全一些。新疆羅布泊長(cháng)距離輸水管線(xiàn)經(jīng)一年的運行，實(shí)測的運行工況與計算結果基本吻合。

　　管道局部水頭損失設計按沿程損失的5%~10%。管徑較小時(shí)取10%。

　　設計流速主要通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟比較確定。管徑較小采用較低的流速，管徑較大時(shí)可采較高的設計流速。從安全運行的角度考慮長(cháng)距離非金屬輸水管道的設計流速建議不大于1.5m/s。我院在長(cháng)距離輸水工程上,DN200管采用的流速為0.7m/s,DN600管流速則采用了1.23m/s。流速過(guò)大水頭損失增加較快，管材的壓力等級、工程造價(jià)也相應提高，同時(shí)增大了水錘發(fā)生的機率。例如DN600管，流速1.23m/s時(shí)，100km水頭損失已達170m。當輸水管線(xiàn)不長(cháng)(二十幾公里以?xún)?，適當提高設計流速也是合理的。

　　2.2 工程地質(zhì)條件復雜地區的輸水管材質(zhì)選擇

　　青海那陵格勒西水源地長(cháng)距離輸水工程，管線(xiàn)途經(jīng)沙漠、沼澤、鹽湖等無(wú)人區。我院在管材選用方案上進(jìn)行了詳細的技術(shù)經(jīng)濟比較。對球墨鑄鐵管、焊接鋼管、HDPE管等多種管材選用的比較結果是，采用HDPE管的方案在總投資上節省20%左右。該地區土壤腐蝕劑較強，如選用金屬管材，外壁必需加強級防腐。且金屬管材在沙漠、沼澤、鹽湖地區運輸、安裝極為困難，有些地段根本就無(wú)法施工。

　　在HDPE管系列中PE80、PE100、鋼骨架塑料復合管及超高分子量聚乙烯管的選擇還需根據管道敷設地段的工程地質(zhì)情況確定。在設計中一般選用超高分子量聚乙烯管或PE100管，原因是這兩種管性?xún)r(jià)比高。在穿越沼澤、河流地段，宜選用超高分子量聚乙烯管、鋼骨架塑料復合管。

　　長(cháng)距離金屬管線(xiàn)通常采用一種壁厚的管材。同等外徑的HDPE管管材的壓力等級不同，價(jià)格相差較大。為了節省投資，在長(cháng)距離HDPE輸水管線(xiàn)設計中可將管線(xiàn)分為幾個(gè)壓力段。根據管段承壓情況分段選用不同壓等級的管材。我們在長(cháng)距離輸水工程實(shí)踐中通常選擇3、4個(gè)壓力等級的管，從0.8~1.6MPa。

　　2.3 埋地管設置伸縮器問(wèn)題的探討

　　當聚乙烯管道敷設在沼澤地或河底土壤摩擦力較小時(shí)，應考慮由溫度變化引起的縱向變形計算。按公式△L=0.13L(△t)計算，在長(cháng)距離管段，理論計算值較大。我院在新疆羅布泊長(cháng)距離(57km)輸水工程上作了一個(gè)試驗，管線(xiàn)在穿越長(cháng)16km的鹽沼地采用鋼骨架塑料復合管，未設伸縮器，埋深：1.3m。其余地段管道則設有套筒式伸縮器。經(jīng)過(guò)1年多的運行，均未出現問(wèn)題。工程實(shí)踐證明，管道在穿越復雜地質(zhì)條件地段時(shí)，應具體情況具體分析。當管道埋設較深時(shí)可不考慮伸縮器的設置。

　　2.4 排氣閥設置的最大間距及特殊閥門(mén)的設置

　　通常在管線(xiàn)的凸處設排氣閥。但在長(cháng)距離HDPE輸水管線(xiàn)設計中，較平坦的地段每間隔一定的距離還需設置排氣閥，及時(shí)排氣，以確保系統的穩定。而在沼澤、鹽堿地排氣閥如果設置過(guò)密，可能因排氣閥的滲漏，增大了安全隱患。在排氣閥設置的允許最大間距上，國內資料介紹不多，從我院所設計的多條已投入運行的長(cháng)輸管線(xiàn)來(lái)看，設置最大間距為4km ，未出現問(wèn)題。在局部坡度較大的地段，設計排氣閥的最大間距為2km。

　　控制管道超壓是保證系統安全運行的關(guān)鍵。在輸水管道部分可能出現超壓的管段設置可調式減穩壓閥，控制最不利點(diǎn)可能出現的壓力波動(dòng)也是必要的。

　　2.5 支墩的設置

　　采用HDPE管長(cháng)距離輸水宜按相關(guān)的管道技術(shù)規程規定設置止推礅、固定礅、防滑礅。支礅的混凝土強度不低于C15，且管外壁須用3mm厚彈性緩沖層包裹。特別是管線(xiàn)中的閥門(mén)處必須設固定礅，將閥門(mén)錨固井底板。在管道豎向坡度大于10度時(shí)宜做混凝土防滑礅。防滑礅基礎必須澆鑄在管基下開(kāi)挖的原狀土內。防滑礅與上部管道的錨固采用澆鑄混凝土全包。

　　2.6 特殊地質(zhì)條件下的管道基礎及土壤回填

　　在我院設計的幾條長(cháng)距離HDPE管輸水工程中，管線(xiàn)敷設的條件均較差。途經(jīng)的是沙漠、沼澤、戈壁灘、鹽湖，符合相關(guān)管道技術(shù)規程要求的回填土壤在管線(xiàn)附近幾十公里都較難找到。設計要求與管道接觸的基礎表面無(wú)硬塊和其它突出物即可。施工中主要控制管頂及管道兩側回填區的壓實(shí)系數達到設計要求，管頂不低于0.85，管道兩側不低于0.95。通常在戈壁、沙漠中較干的砂礫石是無(wú)法達到上述要求的，必需采取澆水等措施。在鹽湖地區敷管，應將表層堅硬鹽殼 (一般為0.2~0.6m)剝離，采用下部較細顆粒的鹽漬土回填。

　　3　體會(huì )

　　HDPE管作為新型管材之一，在長(cháng)距離輸水工程中應用越來(lái)越多。如何保證系統的安全、經(jīng)濟、合理，及時(shí)編制、出版相應的工程技術(shù)規程是當務(wù)之急。

　　HDPE管在長(cháng)距離輸水工程的成功應用，是和管材本身的產(chǎn)品質(zhì)量、設計質(zhì)量、施工質(zhì)量及科學(xué)管理分不開(kāi)的。優(yōu)化的設計方案是工程能否實(shí)現安全、經(jīng)濟、合理的關(guān)鍵。