玻璃鋼夾砂管道的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析--陳博老師提供

促進(jìn)劑

1942年玻璃鋼管試制成功并投入使用，玻璃鋼夾砂管道已成為國(guó)際給水管道市場(chǎng)主流管道之一。美國(guó)至少已安裝了15萬(wàn)公里玻璃鋼管道；歐洲各國(guó)新鋪設(shè)的大中型輸水、污水管中，玻璃鋼管安裝長(zhǎng)度占15%-50%；日本玻璃鋼管道用量大于25%，已超過鋼管、混凝土管僅次于球墨鑄鐵管；中東地區(qū)大中型輸水管、污水管、海水淡化系統(tǒng)用管絕大部分為玻璃鋼管。
我國(guó)1986年自意大利引進(jìn)第一條纖維纏繞玻璃鋼管道（含貯罐）生產(chǎn)線，帶動(dòng)了國(guó)內(nèi)玻璃鋼管道制造業(yè)及相關(guān)原輔材料業(yè)的發(fā)展。1992年我國(guó)又自意大利引進(jìn)了纖維纏繞夾砂玻璃鋼管道生產(chǎn)線。在國(guó)內(nèi)給排水管道市場(chǎng)，玻璃鋼夾砂管道已成為與球墨鑄鐵管、混凝土管強(qiáng)有力的競(jìng)爭(zhēng)管材。特別是在一些地質(zhì)條件惡劣、輸送強(qiáng)腐蝕介質(zhì)的高要求工程中玻璃鋼管道中標(biāo)率越來(lái)越高。目前我國(guó)玻璃鋼管道輔設(shè)量已超過1萬(wàn)公里。鑒于玻璃鋼管道的諸多優(yōu)越性，建設(shè)部在2001年的第27號(hào)公告中將玻璃鋼管道列為優(yōu)先推薦使用的管材（G53：玻璃鋼管道適用于公稱直徑DN600-2000的市政供水管道。G64：玻璃鋼管道適用于公稱直徑DN600-2800的市政排水管道）。上海、新疆、天津、廣州也分別發(fā)布了推廣玻璃鋼管道的有關(guān)文件。
一、玻璃鋼夾砂管道的技術(shù)性能
與傳統(tǒng)使用的碳鋼管、鑄鐵管、水泥管等管材相比較，玻璃鋼管道具有以下顯著特點(diǎn)：
（１）    優(yōu)良的耐腐蝕性能
玻璃鋼管道內(nèi)外表面樹脂含量高，能抵抗酸、堿、鹽、海水、未經(jīng)處理的污水、腐蝕性土壤或地下水及眾多化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。尤其是水對(duì)玻璃鋼的腐蝕為零。
（２）使用壽命長(zhǎng)，工程安全可靠
玻璃鋼管道具有良好的耐腐蝕性能，并且設(shè)計(jì)安全系數(shù)為６，所以力學(xué)性能優(yōu)異，經(jīng)久耐用。在一般情況下，鋼管使用年限為１５年，鑄鐵管為５～１０年，預(yù)應(yīng)力水泥管為25年，玻璃鋼管設(shè)計(jì)使用壽命為５０年。
（３）水摩阻力小，輸送能力高,節(jié)能省電
玻璃鋼管道內(nèi)表面光滑，糙率和摩阻力系數(shù)很小。測(cè)試得到其水流摩阻力系數(shù)為0.000915,鋼管為0.00179，混凝土管為0.00232。由此可以看出玻璃鋼管道能顯著減少沿程的流體壓力損失。對(duì)于相同管徑的管網(wǎng)，使用玻璃鋼管道可比其它管材節(jié)省泵送費(fèi)用40%左右；在輸送能力相同時(shí)，采用玻璃鋼管道管徑可減少10%~25%，從而降低一次性的工程投入；對(duì)于集中式或間歇式供水，可節(jié)省1/3左右的泵送時(shí)間和長(zhǎng)期運(yùn)行費(fèi)用。
（4）水質(zhì)保持好
玻璃鋼夾砂管道的內(nèi)襯層采用食品級(jí)不飽和聚酯樹脂，可確保水質(zhì)符合《GB/T 17219 生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評(píng)價(jià)》標(biāo)準(zhǔn)要求，可用于輸送和貯存含氯的飲用水及生活用水。除此之外，在避光條件下玻璃鋼管道可以確保自來(lái)水的水質(zhì)達(dá)到飲用水標(biāo)準(zhǔn)，長(zhǎng)期運(yùn)行管道內(nèi)壁也不會(huì)生苔、結(jié)垢、滋生微生物，不會(huì)對(duì)水質(zhì)造成二次污染，可確保出廠水質(zhì)與管網(wǎng)水質(zhì)無(wú)任何變化。
（5）比重輕、比強(qiáng)度高、運(yùn)輸安裝方便
玻璃鋼管道的密度為1.75一1.8g/cm3僅為鐵管的1/4,與相同壓力、相同管徑的其他管材比較，玻璃鋼管道單位長(zhǎng)度的重量約為鋼管的30%，水泥管的8%，因此裝卸、運(yùn)輸安裝十分方便，無(wú)需大型的吊裝設(shè)備。玻璃鋼管道每根長(zhǎng)達(dá)12米，比水泥管減少2/3的接頭，在長(zhǎng)距離管線安裝時(shí)，減少了滲漏的可能性。而且每個(gè)接口處有兩個(gè)止水膠圈，氣密性好，安裝方便，進(jìn)度快，性能可靠，安裝完畢即可在兩個(gè)止水膠圈之間打壓試驗(yàn)。
（6）工程維修簡(jiǎn)便節(jié)約
玻璃鋼管道不需做內(nèi)、外表面防腐處理，因此在工程上不需要進(jìn)行防銹、防蝕、防污、絕緣等措施和檢修。對(duì)地埋管無(wú)須做陰極保護(hù)，可大量節(jié)約工程維修費(fèi)用。
（７）可設(shè)計(jì)性強(qiáng)
玻璃鋼管道規(guī)格多樣化，直徑從５０mm至4000mm，壓力從０至２.5兆帕，并可根據(jù)客戶的各種特定需要，諸如各級(jí)流量與壓力、機(jī)械性能、耐蝕、耐熱、耐冷以及用于真空等各種特定要求，進(jìn)行設(shè)計(jì)制造，靈活自如，試用范圍廣泛，并可使產(chǎn)品有很好的整體性，在各個(gè)方向強(qiáng)度比最佳。
（８）電絕緣與保溫性好
玻璃鋼是非導(dǎo)體，管道的電絕緣性優(yōu)良，最適應(yīng)使用于輸電、電信線路密集區(qū)和多雷區(qū)；玻璃鋼的傳熱系數(shù)很小，為０.２５千卡/m·h·℃，管道的保溫性能良好。
（９）良好的環(huán)境適應(yīng)性
我國(guó)地域?qū)拸V，各地土壤、氣候條件差別很大。玻璃鋼管道的耐腐蝕性能優(yōu)異，可地埋安裝于酸、堿性土壤。由于其優(yōu)異的力學(xué)性能和可設(shè)計(jì)性，它不僅適用于一般性的環(huán)境條件，而且實(shí)踐證明它也可使用于象福建、上海、天津等地區(qū)的淤泥質(zhì)土壤和陜甘寧等地區(qū)的大孔型濕陷性黃土土壤的地下埋設(shè)工程。由于玻璃鋼管道的剪切強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于預(yù)應(yīng)力水泥管，這樣在發(fā)生管道基礎(chǔ)塌陷的情況下，玻璃鋼管道由于具有優(yōu)良的抗剪切性能，不會(huì)輕易遭到破壞。而在同等情況下，預(yù)應(yīng)力水泥管道將在剪切外力作用下失穩(wěn)破壞。玻璃鋼管道可在零下４０℃至８０℃的范圍內(nèi)長(zhǎng)期使用，如采用特殊配方的樹脂還可在110℃以上的溫度下工作使用。
（１０）工程綜合效果好
綜合效益是指由建設(shè)投資、安裝維修費(fèi)用、使用壽命、節(jié)能、節(jié)鋼等多種因素形成的總體成本長(zhǎng)遠(yuǎn)效益。如考慮管道的各種功能和使用的長(zhǎng)期性，玻璃鋼管道的綜合效益是可取的，特別是管徑越大，其綜合成本越低。當(dāng)進(jìn)一步考慮埋入地下的管道可使用５０年以上，又無(wú)需年年檢修，更可以發(fā)揮它優(yōu)越的綜合效益。
二、玻璃鋼夾砂管的經(jīng)濟(jì)性比較
1、各種管材的防腐費(fèi)用
                                              單位：萬(wàn)元/公里
管徑（mm）    玻璃鋼夾砂管    鋼管    鑄鐵管    水泥管
400    0    4.5256    3.44    0.6534
500    0    5.6960    4.3037    0.7791
600    0    6.5024    5.1477    0.9173
700    0    7.2547    6.0168    1.0430
750    0    7.8399    6.4346    1.1184
800    0    8.4250    6.8942    1.1938
900    0    9.8128    7.7299    1.3572
1000    0    10.8935    8.5655    1.4577
1200    0    13.0767    10.2786    1.8467
1400    0    15.2379    11.8170    2.0609
1500    0    16.3403        2.2117
1600    0    17.4210        2.3625
1800    0    19.6040        2.6640
2000    0    21.7871        2.7520

2、各種管材的運(yùn)費(fèi)比較
單位：元/公里        
管徑（mm）    玻璃鋼夾砂管    鋼管    鑄鐵管    水泥管
400    2248.5    5910.0    16350.0    32505.0
500    3294.0    7410.0    25663.0    38583.5
600    5164.5    13365.0    32700.0    50895.0
700    5968.5    15570.0    47839.5    58581.0
750    6450.0    16672.5    52200.0    57590.0
800    7594.5    23760.0    68521.5    77313.0
900    7737.0    26700.0    76827.0    92362.5
1000    8595.0    29670.0    86850.0    101970.0
1200    10311.0    44475.0    122590.5    144936.0
1400    21430.5    51826.5    147900.0    206289.0
1500    24415.0    66671.0        249639.0
1600    27594.0    71101.5        282555.0
1800    34533.0    93346.5        369000.0
2000    42069.0    118661.5        462150.0
2400    64000.0            
2600    75148.5            
2800    80856.0            
3000    92898.0            
3200    104614.0            
3600    125634.0            
注：汽運(yùn)（3000km）0.5；元/t·km。

3、各種管材需要的泵功率
單位：KW
管徑（mm）    出水量（m3.h）    玻璃鋼夾砂管    鋼管、鑄鐵管    水泥管
400    0.120    31.33    62.95    81.49
600    0.280    47.34    102.87    119.28
800    0.500    59.85    115.15    146.54
1000    0.800    75.82    141.05    182.77
1200    1.100    76.83    144.69    189.72
1400    1.500    87.00    169.08    200.54
1600    2.000    102.15    200.30    233.23
1800    2.500    108.08    214.62    243.08
2000    3.000    1140.35    230.77    239.54
注：按1000m計(jì)。

4、各種管材的耗電量及費(fèi)用
單位：萬(wàn)度、萬(wàn)元
管徑（mm）    出水量（m3/s）    玻璃鋼夾砂管    鋼管、鑄鐵管    水泥管
        電量    費(fèi)用    電量    費(fèi)用    電量    費(fèi)用
400    0.120    27.45    13.73    55.14    27.57    71.38    35.69
600    0.280    41.47    20.75    90.11    45.06    104.49    52.25
800    0.500    52.43    26.22    100.87    50.44    128.37    64.19
1000    0.800    66.42    33.21    123.56    61.78    160.11    80.06
1200    1.100    67.30    33.65    126.75    63.38    166.19    83.10
1400    1.500    76.21    38.11    148.11    74.06    175.67    87.84
1600    2.000    89.48    44.74    175.46    87.73    204.31    102.16
1800    2.500    92.68    46.34    188.01    94.01    212.94    106.47
2000    3.000    94.61    47.31    202.15    101.08    219.84    109.92
注：電費(fèi)按0.5元/度，電量和費(fèi)用以年計(jì)。

中國(guó)建筑設(shè)計(jì)研究院曾對(duì)深圳寶安區(qū)的供水工程進(jìn)行分析，該工程主要包括提升泵站和輸水管道.設(shè)計(jì)供水規(guī)模為58.7萬(wàn)米³/天,設(shè)計(jì)水流量為6.8米³/S(秒)。2001年底投入使用。    輸水管道全長(zhǎng)3400米，其中3340米為埋管，覆蓋土深度一般為1.5米左右，60米頂管穿越高速公路。    埋管沿線工程地質(zhì)條件主要以沖洪積粘土和砂礫混粘性土為主。（這與東莞地質(zhì)條件相似。）    根據(jù)工程水壓情況，將管線分為兩段：    A段靠取水口2Km，內(nèi)壓0.6MPa;        B段靠出水口1.4Km,內(nèi)壓0.4MPa。    下面從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度并結(jié)合本工程的特點(diǎn)分析比較鋼管、三階段予應(yīng)力混凝土管（PCP）、予應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、玻璃鋼夾砂管（FRPM）。對(duì)上述各種管材的性能進(jìn)行了詳細(xì)的分析比較，從這些分析數(shù)據(jù)中可以更加清楚地看出FPR管比其它管材的優(yōu)、特點(diǎn)更多、更突出。因此，本供水工程就選用了FRPM管。    另外，保山區(qū)自來(lái)水公司經(jīng)過比選各種管材性能之后，也選用了FRPM管作為輸水管道。該公司第三水廠，原水輸水管采用的FRP管，僅用了100天，就完成了DN600-DN1000共14.8公里的管道建設(shè)，并達(dá)到了一次打壓成功。    以下為各類管材的性能比較情況（列表說明）：
    經(jīng)濟(jì)比較與性能分析如下表：
表1     管材糙率
　    鋼管    PCP    PCCP    FRP
糙率    0.011    0.013    0.013    0.0084
    對(duì)PCCP管的不同管徑進(jìn)行比較，選擇經(jīng)濟(jì)管徑：
                  表2     經(jīng)濟(jì)管徑計(jì)算
項(xiàng)目 管材    管徑 (mm)    楊程 (m)    年耗電費(fèi) （萬(wàn)元）    年耗電費(fèi)現(xiàn)值 （萬(wàn)元）    工程投資   總值 （萬(wàn)元） （萬(wàn)元）
PCCP    2200    20.8    1214.2    9780.4    1733.2          11513.6
    2400    19.1    1115.1    8982.2    1855.5          10837.7
    2600    18.2    1.59.6    8534.8    2303.1          10837.9
     根據(jù)表2，在滿足線路輸水量6.8米³/S及相同揚(yáng)程（相同耗電量）條件下，可以得出各種管材的經(jīng)濟(jì)管徑見下表：
                   表3     經(jīng)濟(jì)管徑選取
　    鋼管    PCP    PCCP    FRPM
直徑(mm)    2200    2400    2400    2000
根據(jù)各種管材所受內(nèi)外壓的限制條件，結(jié)合工程中管線各段的內(nèi)、外壓，對(duì)上述四種管材進(jìn)行選取定，具體確定見下表：
                      表4     工程情況表
  管材 壓力    鋼管    PCP    PCCP    FRPM
工程實(shí)際內(nèi)、外壓（MPa）    靠取水口2Km內(nèi)壓：0.6MPa,外壓：0.017-0.08MPa 靠出水口1.4Km內(nèi)壓：0.4MPa,外壓：0.017-0.08MPa
各種管材所需承受最大內(nèi)/外壓力（MPa）    0.6/0.08    0.6/0.08    0.6/0.08    0.6/0.08
       綜合費(fèi)用比較：
對(duì)于全線采用不同管材時(shí)工程的費(fèi)用進(jìn)行對(duì)比，具體見下表：
                 表5     各種管材費(fèi)用比較表
靠取水口2Km
          材料 項(xiàng)目    鋼管（DN2200）    PCP（DN2400）    PCCP（DN2400）    FRPM（DN2000）
    內(nèi)/外壓力0.6/0.08MPa    內(nèi)/外壓力0.6/0.08MPa    內(nèi)/外壓力0.6/0.08MPa    內(nèi)/外壓力0.6/0.08MPa
管材價(jià)格（元/M）    4500.0    3249.0    3752.0    2857.0
施工安裝費(fèi)（元/M）    458.0    938.9    912.4    621.3
材料綜合費(fèi)用（元/M）    4958.0    4187.9    4664.4    3478.3
施工安裝費(fèi)（元/M）    458.0    938.9    906.4    621.3
材料綜合費(fèi)用（元/M）    4958.0    4087.9    4618.4    3478.3
根據(jù)表5，對(duì)各種管材進(jìn)行加權(quán)平均得到每種管材沿工作全線的綜合費(fèi)用為：
              表6     各種管材綜合費(fèi)用表  
材料   項(xiàng)目    鋼管  DN2200    PCP  DN2400    PCCP  DN2400    FRPM  DN2000
管材價(jià)格（元/M）    4500.0    3207.8    3735.5    2857.0
施工安裝費(fèi)用（元/M）    458.0    938.9    909.9    621.3
材料綜合費(fèi)用（元/M）    4958.0    4146.7    4644.5    3478.3
     綜合性能比較：對(duì)于不同管材，在進(jìn)行費(fèi)用分析與比較之后，需要結(jié)合工程的實(shí)際情況對(duì)各種管材的性能進(jìn)行考慮，對(duì)于鋼管、三階段預(yù)應(yīng)力混凝土管（PCP）、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP）、玻璃鋼夾砂管（FRP）建立一個(gè)綜合性能比較表，這樣可以更清楚的了解各種管材的優(yōu)缺性能，以此作為管材選定的依據(jù)。
             表7     管材綜合性能比較表
材料     鋼管    PCP    PCCP    FRP
輸水能力（M³/S）    6.8    6.8    6.8    6.8
糙率系數(shù)    0.011    0.013    0.013    0.0084
管徑（MM）    2200    2400    2400    2000
耐久性（年）    10-20    30    50    50-70

最大內(nèi)/外壓    　    內(nèi)壓：0.8外壓：覆土8m    內(nèi)壓：3.0外壓：覆土6-8M    內(nèi)壓：2.0外壓：0.15MPa
抗?jié)B性    防滲透性最好    防滲性能一般    管身和接頭防滲性較好    具有防滲層防滲性很好
防腐性    需防腐措施防腐性較差    整個(gè)鋼材被砂漿保護(hù)層和混凝土包裹，防腐性能較好    在特殊條件下要采用適當(dāng)?shù)姆栏g措施，有時(shí)須采用陰級(jí)保護(hù)，防腐性能較好    無(wú)需另加防腐和保護(hù)措施，防腐性能好
安全性（有/無(wú)毒性、污染）    存在銹蝕問題，對(duì)水質(zhì)有污染    無(wú)毒、對(duì)水質(zhì)無(wú)污染    無(wú)毒、對(duì)水質(zhì)無(wú)污染    達(dá)到衛(wèi)生部標(biāo)準(zhǔn)無(wú)毒、無(wú)污染
設(shè)計(jì)、生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)    　    GBJ69-84GB5696-94    AWWAC304AWWAC301    JC/T838-1998
接頭形式及個(gè)數(shù)    一般采用焊接也可加工為承插口形式    采用柔性橡膠圈密封接頭接頭無(wú)法偏斜接頭數(shù)約：1000    采用承插口接頭，滑動(dòng)橡膠圈密封，插口環(huán)可以偏斜3度接頭數(shù)約：667    采用雙“O”型膠圈密封，接頭偏轉(zhuǎn)角可達(dá)3度接頭數(shù)約：334
使用工程    深圳市媽灣電廠，西瀝水源管線，東深供水工程。    深圳市媽灣電廠，西瀝水源管線，東淡化供水工程。    深圳地區(qū)（石沙供水工程、東部引水工程）：    深圳地區(qū)無(wú)使用記錄，但在國(guó)內(nèi)外已有類似工程使用。
安裝與維修    安裝時(shí)一般 需進(jìn)行管道焊接較困難    管重：17.3t/條管長(zhǎng)：4m/條施工、安裝較簡(jiǎn)便    管重：21.34t/條管長(zhǎng)：6m/條施工、安裝較簡(jiǎn)便    0.6MPa管重；4.92t/條0.4mpa管重；5.1t/條；管長(zhǎng)：12m/條施工、安裝簡(jiǎn)便
材料綜合費(fèi)用（元/M）    4958.0    4146.7    1611.5    3478.3

從以上數(shù)據(jù)不難看出，采用玻璃鋼夾砂管道的綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯的高于其他管材。因此，近十年來(lái)，玻璃鋼夾砂管道隨著社會(huì)認(rèn)知度的提高，不斷地被石油、化工、造紙、制藥、制革、冶金、城市引水、供水、排污、農(nóng)業(yè)灌溉等領(lǐng)域所接受。特別是近年來(lái)，在城市供水和排污方面占據(jù)了廣闊的市場(chǎng)，其應(yīng)用前景十分廣闊。
三、我國(guó)玻璃鋼夾砂管道行業(yè)情況
自86年引進(jìn)第一條纖維纏繞玻璃鋼管道生產(chǎn)線和92年引進(jìn)第一條夾砂管道玻璃鋼生產(chǎn)線后我國(guó)陸續(xù)從意大利、美國(guó)、法國(guó)、日本引進(jìn)了40多條纖維定長(zhǎng)纏繞玻璃鋼管道生產(chǎn)線，同時(shí)還引進(jìn)了離心法生產(chǎn)線3條、連續(xù)纏繞生產(chǎn)線2條。國(guó)產(chǎn)定長(zhǎng)纏繞生產(chǎn)線200多條，年生產(chǎn)能力突破60萬(wàn)噸。玻璃鋼管道生產(chǎn)企業(yè)200余家，骨干企業(yè)20來(lái)家，其中，新疆永昌、河北中意、連眾集團(tuán)、上海耀華、遼寧水業(yè)等企業(yè)技術(shù)水平和產(chǎn)品質(zhì)量均排在行業(yè)前列。
最有代表性的工程：
1、新疆永昌和河北中意參加的新疆引額濟(jì)烏Φ3100玻璃鋼管道工程受到國(guó)家計(jì)劃與發(fā)展委員會(huì)表彰；
2、新疆永昌完成的全國(guó)最長(zhǎng)玻璃鋼管線工程，400KM；
3、全國(guó)最優(yōu)質(zhì)的廣州南洲路玻璃鋼頂管工程，全長(zhǎng)5公里多，由新疆永昌公司承擔(dān)，為業(yè)主節(jié)約了大量投資和工期，受到業(yè)主的好評(píng)。
在此我要特別提醒各位專家：玻璃鋼管道因其輕質(zhì)高強(qiáng)、壓縮強(qiáng)度高、表面光滑等特點(diǎn)作為頂管具有不易沉頭、糾偏容易、不抱管、所需頂力小、施工方便快捷等諸多突出優(yōu)勢(shì)。（轉(zhuǎn)周強(qiáng)、李卓球文件）

                                    2002年1月9日