大口徑PE管在水利工程中的應(yīng)用

簡述PE管的的材質(zhì)性能和使用條件，對PE管與鋼管在水利工程中的使用進(jìn)行了分析比較，指出PE管在不良地質(zhì)條件下的應(yīng)用優(yōu)勢，并以某輸水渠道倒虹吸管采用大口徑PE管架設(shè)的優(yōu)化設(shè)計(jì)為例加以說明。

1、概述

聚乙烯，英文名稱“polyethylene”簡稱PE，是乙烯經(jīng)聚合制得的一種熱塑性樹脂，具有優(yōu)良的耐工業(yè)用化學(xué)品的特性。PE管材與傳統(tǒng)的金屬管和其它塑料管相比，具有低密度、高強(qiáng)度與質(zhì)量化、脆給溫度化低、韌性好、耐腐蝕絕緣性能好、易著色、易于施工和安裝等特點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于市政和建筑給排水、燃?xì)狻⒐岵膳㈦娋€電纜穿線、農(nóng)用節(jié)水灌溉和工業(yè)排污、礦山礦物輸送等領(lǐng)域。與鋼管相比，成本可降12%左右，工作壽命長，維護(hù)費(fèi)用低。

根據(jù)PE管的長期靜液壓強(qiáng)度對管材及其原料進(jìn)行了嚴(yán)格的分類，分為PE32、PE40、PE63、PE80和PE100五個(gè)等級(jí)。PE63以下的管道主要用于供熱、排污及田間灌溉等，而PE80和PE100級(jí)的中高密度PE管材多用于輸送燃?xì)饧敖o水，目前市政供水多采用埋地大口徑PE管為中高密度管材，而在水利工程，低壓倒虹吸管采用大口徑PE管也在探索使用。

2、輸水管材比較分析

水利工程輸水渠道流量大，而渠道跨溝（埡口）的水頭多在80m以下，屬中低壓水頭，在水頭允許的條件下多采用倒虹吸管輸水。對管道材質(zhì)的設(shè)計(jì)，主要以鋼管和預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管進(jìn)行比選。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管由于磨阻大、輸送成本高、質(zhì)量重、安裝維修不便，尤其是接頭多漏水量大，已不能適應(yīng)節(jié)水的要求，將逐漸被淘汰。目前，在水利田間工程上大量使用小口徑PE管道，而對于高密度大口徑PE管，在水利工程中的使用也在快速增長。

現(xiàn)從目前國內(nèi)長距離輸水工程管材選擇和運(yùn)行的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，選擇鋼管（SP）和高密聚乙烯給水管（PE）兩種管材進(jìn)行初步分析與比較。

（1）鋼管（SP）

鋼管的最大優(yōu)點(diǎn)是管材強(qiáng)度較高，耐工作壓力大，施工敷設(shè)方便，接口形式靈活，管道滲漏較少，很適合用于地質(zhì)條件好、地形條件復(fù)雜和耐工作壓力大以及穿越各種障礙物地段。但其缺點(diǎn)是價(jià)格相對較高，并需對管道的內(nèi)外壁進(jìn)行防腐處理，用于城鎮(zhèn)生活供水，對水質(zhì)還將存在二次污染的不利因素。

（2）高密聚乙烯給水管（PE）

高密聚乙烯給水管（PE）是近幾年在國內(nèi)新興起的一種給水管材，目前已大量用作城鎮(zhèn)供水管道。其優(yōu)點(diǎn)是管材密閉性好、使用壽命長、耐腐蝕、重量輕、管道內(nèi)壁光滑、水頭和水量損失小、材質(zhì)無毒、安全衛(wèi)生；具有較好的強(qiáng)度、剛度和彈性與韌性，能有效承受所要求的內(nèi)壓力和外載荷，且管道接頭強(qiáng)度高，供水安全可靠和維修方便；用于城鎮(zhèn)生活供水無二次水質(zhì)污染；并可在腐蝕性土壤中、地震多發(fā)地區(qū)和經(jīng)常結(jié)冰地區(qū)及山地和沼澤地區(qū)鋪設(shè)使用。目前，在常用管徑內(nèi)選擇的管道造價(jià)相對比較低，適應(yīng)地應(yīng)力變化和施工方便、工期短。其缺點(diǎn)是管道承受內(nèi)壓的能力稍小。根據(jù)《給水用聚乙烯（PE）管材》（GB/T13663-2000），現(xiàn)PE100級(jí)管材管徑均小于dn630，選擇的工作內(nèi)壓不超過1.6MPa；管徑在dn630~dn800選擇的工作內(nèi)壓不超過1.25MPa；管徑大于dn800選擇的工作內(nèi)壓不超過1.0MPa。