【摘 要】 水在人们生活和生产活动中占有重要地位。给水管网是众所周知的城市生命线工程，也是市政基础设施的重要组成部分。供水管网肩负着将符合水质要求的水安全地输送到各个用户的任务，其重要性是不言而喻的。一旦管网出现事故，将给人们的生产和生活带来极大的不便。近年来，由于城市化进程的加快，城市规模的不断扩大，城市供水系统也随之逐步壮大。
　　【关键词】 市政供水管网；预应力混凝土管；球型承插式焊接钢管
　　水是生命之源、生产之要、生态之基，与广大人民群众的生产生活息息相关。供水企业的市政管网是现代城市的生命线，也是市政基础设施的重要组成部分。各供水企业依据自身的需要和当地的地域特点，结合生产实际和使用需要，选择不同的管材和利用各种管径，把干净卫生的清水源源不断的输入千家万户。随着城市规模的日益增长，城市用水量的不断增加，城市生活对用水的要求日渐增强，市政供水管网的正常运行和对未来的适应性越来越重要。城市供水管网的基本设计理念需要有更大的突破发展，设计时要依据相关规定，结合实际情况，综合考虑技术可行性、经济效益性等方面，而且要更着重于安全、质量、可控、节能、节水、适应性等要求。
　　现以我市南部新建水厂的一段市政供水管网主干管为例，阐述如何合理选用市政供水管网管材。2010年，我市市委、市政府赋予仲恺高新区行政市一级经济管理权限和县（区）一级行政管理权限，该区域的工业总产值将占全市五分之一。因此兴建南部水厂，解决南部片区用水紧张局势，迫在眉睫。今年投产的规模为近期20万m2/日，远期60万m2/日的南部水厂，将满足市区南部日益增长的用水需求，保障仲恺高新区的长久发展，打造平衡协调的供水格局具有重要意义。而科学合理的选择市政供水管网出水主干管的管材，也是南部供水管网建设的重中之重，这条市政供水管网主干管届时将南部水源与惠城中心区的供水主管连通，形成南北互补的供水格局，可以满足沿线各区域供水调配需求，形成城市大型环形供水主管网，为仲恺高新区的发展提供优良水质并回补减轻中心城区供水压力。
　　2011年11月，新华大道市政供水管道工程动工。该工程位于仲恺高新区僮侨镇新华大道一期道路建设的第二标段，和新华大道道路拓宽建设工程同步实施，2013年12月竣工，2014年4月工程竣工验收。该段市政管网供水管道是南部水厂首期工程的出水主管，口径为DN1200～DN2000的球型承插式钢管和预应力混凝土管。起点为南部水厂厂区，终点为新华大道一期工程终点，总长约12公里，投资近亿元，是我市目前为止实施的供水管道口径最大、投资规模最大的一条市政供水管网主管道。这段市政管网供水主干管的选材，对我们供水企业的发展有着很重要的关系，如何正确选用管材，对南部水厂整个供水管网系统的设计施工、运行管理、维护维修都有着举足轻重的意义。现今市面供水管材种类繁多，目前广泛应用于供水管网的金属管材有钢管、铸铁管、不锈钢管、铜管等；非金属管材有塑料管、复合管、水泥管等。而本工程为室外大型市政供水主管网，管径从DN1200～DN2000不等，经统计，该段市政供水管网中DN2000约为6公里，DN1400为4公里，DN1200为2公里。而可供选择的供水管材范围有承插式铸铁管、焊接钢管、钢筋混凝土管等。我们从市政供水管网的安全性，技术的先进性，水流的密封性，检验的真实性，质量的可靠性，操作的灵活性，价格的合理性，售后服务的保证性，定供货的一致性以及建立比较完善的检验、复检制度等方面，提出了对该段市政供水管网管材的选择意见。
　　市政供水管网作为供水系统的重要环节，对于供水主干管的硬件有以下五点要求：
　　（1）封闭性能高
　　市政供水管网是承压的管网，供水管道要有良好的封闭性，才能保证连续不间断的供水。
　　（2）输送水质佳
　　自来水从出厂到各家各户，要经过较长的市政管网输送管道，往往需要几个小时乃至几十个小时。供水管网实际上是一个连通的大反应器，出厂水未完成的化学反应将在供水管网中继续进行，并且含氯水与管壁发生新的接触，有可能产生新的反应，这些反应有生物性的、感官性的以及物理化学性的。因此要求输水管道内壁既要耐腐蚀性，又不会向水中析出有害物质。
　　（3）水力条件好
　　市政供水管道要求内壁不结垢、光滑、才能避免污染，保证管网运行畅通，降低水头损失，确保服务水头。
　　（4）建设投资省
　　据统计，市政供水管网的建设费用通常占供水系统建设费用的50%～70%，因此如何通过技术经济分析确定供水管网的建设规模，适当选用质优管材及稳定设备是供水管网合理运行的保证。因此对新华大道这段市政供水管网管材提出以下要求：
　　（1）管材性能安全可靠，能承受较高要求的内压和外荷载；（2）管材来源有保证，管件配套方便，转换灵活，运输费用低或厂家生产周期短；（3）施工方便，施工机具及安装容易；（4）管材使用年限长，维修工作量少；（5）供水能力能长期保持良好运行状态，工程造价低。
　　通过查阅各厂家及各种管材的产品性能，寻求最经济合理的管网造价和运行费用，对各种管材的优劣性进行比较后，得出如下结论：钢管的材质较轻、强度高、韧性好，可以适应较高内压，制造使用灵活，管材及管件易加工，安装容易，内表面光滑，水力条件好，并且能适应复杂和恶劣的地质情况，是地形复杂地段较常使用的管材。但刚管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严格，施工过程中组合焊接工作量大，与水泥管相比，造价较高。可适用于地形复杂的供水管道系统中，或局部躲让其他类管道和跨河及过路时使用。预应力混凝土管价格低廉（和金属管材相比），防腐性能好，不会减少水管的输水能力，能够承受较高的压力，常用于大型输水系统，而且具有较好的抗渗性、耐久性，不会腐蚀及腐烂，管材使用寿命长，安装后不需维护等优点。混凝土管制管时钢筋用量较少，比钢管和铸铁管节省钢材用量，具有较高的耐压能力，恰好彌补了钢管造价高、抗腐蚀性差等等不足之处。但此类管材是半柔性接口，施工时需做管道基础与管座。它要求管道基础局部变形不应过大，在砂夹石的管基上应作砂垫层，在松软粘土层上应作砂夹石过渡层，使管道敷设过程中较少产生局部应力集中。因此在地质条件较差地段敷设此类管材时，管基处理要较为严谨，管道基础工程量大，工程造价较高，建议不宜采用。 　　根据本工程市政管网管道铺设形式多样，输水管线长，地形复杂的特点，该段主干管最终设计选用预应力混凝土管和球型承插式钢管相结合的供水管网方式，做到因地制宜。供水企业既要从经济合理的角度选材，也要考虑到产品的优势。而我们选择的东莞某公司生产的预应力混凝土输水管，与同类产品相比，具有下列优越性：1、采用震动加挤压的生产工艺，提高了混凝土的密实性、抗渗性能和强度，具有较高的抗渗能力。2、管芯、保护层的成型以及环向钢丝的张拉一次完成，使保护层与管芯成为一个整体，保护层与管芯不存在分层和脱落的可能，而且保护层与管芯具有相同的强度和抗渗性能，即使在腐蚀性土壤中埋设也能有效的保护环向钢丝，与其它工艺的同类产品相比，明显提高了使用寿命。3、采用整体水挤压工艺张拉环向钢丝，钢丝的张拉力均匀，管体的结构整体性能好。4、采用柔性接头安装，安装施工方便，管线的抗震性能和抗基础扰动的性能好。5、管材运输距离短，运输成本低。
　　本工程市政管网定在已形成的新华大道路边一米外、道路红线内，在地形条件较好、土质变化不大的地段铺设该种预应力混凝土输水管，而过路、过桥和地形复杂的地段则采用球型承插式焊接钢管。我们选择的广州市某制管厂生产的球型承插式焊接钢管是一种新型的输引水钢管管材，是传统直身对接焊接钢管升级换代工艺成熟的产品。它把传统直身对接焊接钢管，改为球型承插式搭接焊接钢管。它每根钢管都具有球型承口和球型插口，安装时只需将一根管的插口拉进（推入）另一根管的承口内，即可以在球型承插式内外搭接面直接进行角焊的焊接。解决了传统直身对接焊接钢管安装时因对接口的管壁错边及手工焊接的质量难以保证，造成焊口强度下降，焊口焊缝容易形成应力集中而出现爆裂，以及管线的每个接口无法实现一定的轴向摆角，造成施工成本重、效率差等问题。而新华大道此段市政供水管网的管线较长，口径较大，部分地段安装环境较恶劣，地形复杂，土质变化大，吊装次数多，对钢管接口的焊接强度提出了更高的要求。此次我们选择的球型承插式焊接钢管，采用的技术手段是：通过对直身钢管的两端口管壁施加径向扩胀压力，使其发生塑性变形，并按承插模具的尺寸扩胀成型，达到了用最低的加工成本获得球型承插式尺寸较高的精度钢管，解决了传统对接焊接钢管自身不能克服的弱点问题。球型承插式鋼管具有以下的效果：1、焊接口强度提高。其原理如下：其一，根据材料的塑性力学现象，钢材经过扩胀或挤压，受力物体应力超过屈服点的应力和应变分布规律发生了变化，晶体分子结构排列发生重新的组合，粒径缩小，屈服强度的扩拉强度提高。其二，由于将管端扩胀成球型状，无疑使承插口圆周上形成了一道加强筋的作用，使强度提高。2、安装相邻两管接口方式改变。球型承插式焊接钢管把传统的对接焊缝接口改为搭接焊缝接口，提高了钢管接口的焊缝质量，而这种搭接面是球型状态，具有握裹的作用，使环向焊缝减少应力集中。3、产品成本低，经济效益高。球型承插式焊接钢管采用扩胀的工艺比传统的直身对接钢管所耗的工料费小。新工艺较大提高了管壁厚度的有效使用率，节约了钢材，降低了生产成本。4、管道输引水管线通过的地形千差万别、错综复杂，而球型承插式焊接钢管在工程安装时技术设计上已允许有50的轴向摆角，满足了一定状态下地形地貌对管线走向的安装要求。5、安装快捷，提高了施工作业的安全性。球型承插式焊接钢管其承插端口是通过高精度的模具扩胀而成，不圆度大大降低，同时球型承插安装方式也彻底解决了传统直身对接焊接钢管安装相邻两管的管壁错边问题。从而使施工人员在管坑内调校管端接口的时间大大缩短，相对地提高了施工作业的安全性和可靠性。
　　室外供水管网是供水系统的命脉，是整个供水系统安全可靠运行、保护用水水质、确保用户连续稳定用水的重要因素，因此在供水管网的施工建设中合理选择管材尤为重要。根据不同的条件，对供水管网的管道材质进行有效配置，可显著改善管网水质，降低管网漏损，从而实现经济效益和社会效益的双赢。