HDPE管在长距离输水工程中的应用

来源：www.syyuanding.com 作者：远鼎塑业 发布时间：2021-08-04 13:57

 

　　摘要：本文以新疆罗布泊、青海那陵格勒西水源地等长距离HDPE输水工程为例，介绍长距离HDPE输水管设计、施工中若干问题的处理措施，以确保长距离HDPE输水管在工程应用中的安全、经济、合理。

　　关键词：HDPE管 长距离输水 系统设计 施工

　　1 概述

　　HDPE管通常指PE80 (含钢骨架管)、PE100及超高分子量聚乙烯管。它具有良好的耐高、低温性能；抗环境应力开裂、抗冲击、耐老化、耐腐蚀、安装方便等优点，是我国近几年来推广应用的一种新型管材。特别适应在盐湖、沼泽、戈壁、沙漠等环境恶劣地区的管道敷设。

　　由于HDPE管在我国推广应用的时间不长，相关的管道技术规程尚在编制中，没有很多的实践经验可供借鉴，大规模的推广应用存在一定的困难。我院从2000年开始对长距离HDPE输水管在复杂地质条件下敷设进行设计探讨。2002年在新疆罗布泊(罗中)设计的一条总长57km、DN200(外径D225)的长距离输水管线，全线为HDPE管，至今已安全运行1年有余。2003年又在青海那陵格勒西水源地设计了一条总长156km(主管DN600、支管DN400)的长距离输水管线，其中长达132km为HDPE管(含超高分子量聚乙烯管、钢骨架塑料复合管)，至今已安装60% ，计划2004年9月投入使用。以上工程均为穿越沼泽、戈壁、沙漠、盐、等无人区，本文以此为例，浅述长距离HDPE输水管线在工程应用中若干问题的处理方法。

　　2管道设计、施工中遇到的几个问题及解决措施

　　2.1 水力计算及设计流速

　　HDPE管(特别是超高分子量聚乙烯管)内表面非常光滑，流体阻力小。在水力计算上，部分专家、资料建议采用威廉姆斯公式，C值取145~160(超高分子量聚乙烯管取160)；《室外聚乙烯给水管道工程技术规程(讨论稿)》4.3推荐公式是：I=8.75╳10-4╳Q1.761/Dj4.761。两个公式计算结果相差不大，采用后者更安全一些。新疆罗布泊长距离输水管线经一年的运行，实测的运行工况与计算结果基本吻合。

　　管道局部水头损失设计按沿程损失的5%~10%。管径较小时取10%。

　　设计流速主要通过技术经济比较确定。管径较小采用较低的流速，管径较大时可采较高的设计流速。从安全运行的角度考虑长距离非金属输水管道的设计流速建议不大于1.5m/s。我院在长距离输水工程上,DN200管采用的流速为0.7m/s,DN600管流速则采用了1.23m/s。流速过大水头损失增加较快，管材的压力等级、工程造价也相应提高，同时增大了水锤发生的机率。例如DN600管，流速1.23m/s时，100km水头损失已达170m。当输水管线不长(二十几公里以内)，适当提高设计流速也是合理的。

　　2.2 工程地质条件复杂地区的输水管材质选择

　　青海那陵格勒西水源地长距离输水工程，管线途经沙漠、沼泽、盐湖等无人区。我院在管材选用方案上进行了详细的技术经济比较。对球墨铸铁管、焊接钢管、HDPE管等多种管材选用的比较结果是，采用HDPE管的方案在总投资上节省20%左右。该地区土壤腐蚀剂较强，如选用金属管材，外壁必需加强级防腐。且金属管材在沙漠、沼泽、盐湖地区运输、安装极为困难，有些地段根本就无法施工。

　　在HDPE管系列中PE80、PE100、钢骨架塑料复合管及超高分子量聚乙烯管的选择还需根据管道敷设地段的工程地质情况确定。在设计中一般选用超高分子量聚乙烯管或PE100管，原因是这两种管性价比高。在穿越沼泽、河流地段，宜选用超高分子量聚乙烯管、钢骨架塑料复合管。

　　长距离金属管线通常采用一种壁厚的管材。同等外径的HDPE管管材的压力等级不同，价格相差较大。为了节省投资，在长距离HDPE输水管线设计中可将管线分为几个压力段。根据管段承压情况分段选用不同压等级的管材。我们在长距离输水工程实践中通常选择3、4个压力等级的管，从0.8~1.6MPa。

　　2.3 埋地管设置伸缩器问题的探讨

　　当聚乙烯管道敷设在沼泽地或河底土壤摩擦力较小时，应考虑由温度变化引起的纵向变形计算。按公式△L=0.13L(△t)计算，在长距离管段，理论计算值较大。我院在新疆罗布泊长距离(57km)输水工程上作了一个试验，管线在穿越长16km的盐沼地采用钢骨架塑料复合管，未设伸缩器，埋深：1.3m。其余地段管道则设有套筒式伸缩器。经过1年多的运行，均未出现问题。工程实践证明，管道在穿越复杂地质条件地段时，应具体情况具体分析。当管道埋设较深时可不考虑伸缩器的设置。

　　2.4 排气阀设置的最大间距及特殊阀门的设置

　　通常在管线的凸处设排气阀。但在长距离HDPE输水管线设计中，较平坦的地段每间隔一定的距离还需设置排气阀，及时排气，以确保系统的稳定。而在沼泽、盐碱地排气阀如果设置过密，可能因排气阀的滲漏，增大了安全隐患。在排气阀设置的允许最大间距上，国内资料介绍不多，从我院所设计的多条已投入运行的长输管线来看，设置最大间距为4km ，未出现问题。在局部坡度较大的地段，设计排气阀的最大间距为2km。

　　控制管道超压是保证系统安全运行的关键。在输水管道部分可能出现超压的管段设置可调式减稳压阀，控制最不利点可能出现的压力波动也是必要的。

　　2.5 支墩的设置

　　采用HDPE管长距离输水宜按相关的管道技术规程规定设置止推礅、固定礅、防滑礅。支礅的混凝土强度不低于C15，且管外壁须用3mm厚弹性缓冲层包裹。特别是管线中的阀门处必须设固定礅，将阀门锚固井底板。在管道竖向坡度大于10度时宜做混凝土防滑礅。防滑礅基础必须浇铸在管基下开挖的原状土内。防滑礅与上部管道的锚固采用浇铸混凝土全包。

　　2.6 特殊地质条件下的管道基础及土壤回填

　　在我院设计的几条长距离HDPE管输水工程中，管线敷设的条件均较差。途经的是沙漠、沼泽、戈壁滩、盐湖，符合相关管道技术规程要求的回填土壤在管线附近几十公里都较难找到。设计要求与管道接触的基础表面无硬块和其它突出物即可。施工中主要控制管顶及管道两侧回填区的压实系数达到设计要求，管顶不低于0.85，管道两侧不低于0.95。通常在戈壁、沙漠中较干的砂砾石是无法达到上述要求的，必需采取浇水等措施。在盐湖地区敷管，应将表层坚硬盐壳 (一般为0.2~0.6m)剥离，采用下部较细颗粒的盐渍土回填。

　　3　体会

　　HDPE管作为新型管材之一，在长距离输水工程中应用越来越多。如何保证系统的安全、经济、合理，及时编制、出版相应的工程技术规程是当务之急。

　　HDPE管在长距离输水工程的成功应用，是和管材本身的产品质量、设计质量、施工质量及科学管理分不开的。优化的设计方案是工程能否实现安全、经济、合理的关键。