淺談新型管材在市政排水管道中的應用

孫樂增

[摘要]通過對塑料埋地排水管道與傳統鋼筋混凝土管道的比較研究，探討新型埋地塑料排水管道替代傳統管道的技術和經濟優勢。

[關鍵詞]市政排水管道 新型管材 技術 經濟

中圖分類號：TS97文獻標識碼：A文章編號：1671－7597（2009）0520078－01

城市排水工程是現代化城市不可缺少的重要基礎設施，是對城市經濟發展具有全局性、先導性影響的基礎產業，是城市水污染防治和城市排漬、排澇、防洪的骨干工程。在排水工程中排水管道是其重要組成部分。

一、新型塑料埋地排水管的發展概況

塑料排水管道是一種新型化學建材，具有重量輕、耐腐蝕、管壁光滑、過流能力大、密封性能好、使用壽命長、運輸安裝方便及施工速度快等特點。

塑料管道具有較好的柔性、沖擊強度、拉伸強度和耐磨性。可廣泛用于城市供水、城市排水、建筑給水、建筑排水、熱水供應、供熱采暖、農業排灌、電線、電纜套管等領域。在國外，塑料排水管道替代傳統的鑄鐵管、鋼筋混凝土排水管己是作為一種趨勢[1]。

二、塑料埋地排水管道的性能要求分析

埋地排水管的用途是在重力的作用下把污水（生活污水、生產污水）或雨水等輸送到污水處理廠或江河湖海中去。埋地排水管的性能要求主要是：1．強度和剛度承受埋地環境下的荷載的能力；2．水力特性輸送液體的能力；3．密封性不泄漏，防止對環境污染；4．使用壽命耐腐蝕、抗磨損；5．便于鋪設安裝；6．綜合的經濟性。塑料埋地排水管在國外已經得到廣泛的應用，近年來在國內也開始大量地被采用，原因就在于塑料埋地排水管在以上六項性能要求上都有明顯的優越性。

（一）強度和剛度性能。在實際應用中，因為塑料埋地排水管是屬于“柔性管”，在正確設計和施工下塑料埋地排水管是和周圍土壤共同承受荷載的。所以塑料埋地排水管不需要達到“剛性管”混凝土排水管一樣的強度和剛度，就可以保證滿足埋地使用中的力學性能的要求。

（二）水力特性性能。塑料管由于內壁光滑，對于液體流動的阻力明顯小于混凝土管。實踐證明，在同樣的坡度下，采用直徑較小的塑料埋地排水管就可以達到設計要求的流量。在同樣的管材直徑下，采用塑料埋地排水管可以減少坡度，即可以減少施工的工作量，甚至減少中途提升泵站，節約系統長期運轉費用。

（三）密封性能。塑料管的連接比較可靠，而混凝土排水管在保證密封性方面是比較困難的。國內絕大多數使用的平接口混凝土排水管在連接處就靠抹一圈混凝土，現場施工中很難保證不泄漏。又因為是剛性的連接管道，管道稍有移動（如常常難免的不均勻沉降），連接處就可能被破壞。接口處成企口的混凝土排水管比平接口的只是稍好一點，即使改成柔性接口的混凝土排水管，其密封性比較可靠，但是柔性仍不及塑料管。

（四）使用壽命和耐腐蝕性能。使用壽命和耐腐蝕性能是塑料管最突出的優點，其耐老化性、耐候性可達50～100年。埋地排水管輸送的生活污水和雨水常常帶有腐蝕性，雨水流過地面常常溶入腐蝕性物質，或成酸性或成堿性。生產污水和工業排水更是常常有強腐蝕性。塑料埋地排水管的耐腐蝕性遠勝于金屬管，也明顯優于混凝土管。

（五）鋪設安裝性能。在鋪設安裝施工方面，塑料管的優越性更加顯著。主要有以下優點：重量輕、長度大、接頭少（可以有6m，9m，12m甚至更長的一根）；對于管溝和基礎的要求低（混凝土管一般需要做混凝土管道基礎），連接方便，施工快捷（混凝土的連接處需要養護），在城市擁擠地區、地質惡劣地區，塑料埋地排水管的這方面優點常常更為明顯。

（六）綜合經濟性。天津市市政工程研究院從1992年起對于PVC-U雙壁波紋管應用于埋地排水管進行了系統研究，他們的結論是：“PVC-U雙壁波紋管各項性能完全能滿足排水管道工程的要求，PVC-U雙壁波紋管排水管道的工程造價已低于或相當于鋼筋混凝土管道的工程造價，而且施工速度快，周期短，工程質量易保證。”據此測算，雙壁波紋管的工程造價可與混凝土平口管的造價接近，比承插口混凝土管的造價降低30～40%，施工周期還將大大縮短，經濟效益顯著[2]。

三、塑料埋地排水管道與傳統管材經濟定性比較分析

（一）基礎處理對造價的影響。鋼筋混凝土管采用混凝土條形基礎，而塑料管采用砂墊層。在相同管徑、相同埋深時，混凝土條形基礎需要開挖的深度大，養護時間長，開挖溝槽的支護復雜。一般來說，混凝土條形基礎較之砂墊層，總體工程造價會增加10%左右。由于鋼筋混凝土管的自身質量大，管壁厚，其溝槽開挖寬度也較大，增大了土方量。

（二）主材粗糙度、過水能力及水力坡降對造價的影響。單從兩種不同材料的單價來看相差較大，塑料管的單價約為鋼筋混凝土管的2~5倍（管徑越大，材料單價相差越多），這也是使許多工程不愿選擇塑料管的主要原因。由于塑料管的內壁光滑，粗糙系數小，相同管徑的過水能力比鋼筋混凝土管大30～50%，因而水力坡降小。在定流量時，塑料管的管徑一般可以比鋼筋混凝土管小一級。例如，某管段的排水設計流量為17.32L/s，采用鋼筋混凝土管，在充滿度為0.45，坡度為0.003時，應采用DN300管；而若用塑料管，只需DN250就夠了。因而，同流量時采用較小管徑，是影響造價的一個方面[3]。

同時，塑料管可以采用較小的水力坡降，對系統而言，可大大減少開挖深度，減少了土方量，同時也降低了污水泵提升揚程，減少常年運行的能耗。這也是采用塑料管可平衡其主材價格高于鋼筋混凝土管的重要原因。

（三）安裝對造價的影響。鋼筋混凝土管道的施工工序見下圖：

由工序比較來看，鋼筋混凝土管的基礎處理較塑料管復雜得多。除此以外，由于鋼筋混凝土管的自身重量大，場內運輸及吊裝需采用大型機械，而塑料管采用人工搬運即可。因鋼筋混凝土管采用重型機械搬運，加之為剛性材料，其定額損耗為1%，而塑料管則為0。

四、結語

本文從技術性能、經濟分析等方面將塑料埋地排水管與傳統管材進行了全面比較，發現塑料埋地排水管道較傳統管材有六點優越性能，從而闡述了其替代傳統管材的優越性，提出市政排水管網選用新型埋地塑料排水管道可滿足使用要求。

參考文獻：

[1]宋序彤，我國城市供水排水產業發展分析，給水排水，2005.

[2]白萍、王峰，室外排水工程采用塑料管和鋼筋混凝土管的比較，給水排水，2004.

[3]張玉川，塑料埋地排水管及其在我國的發展前景，中國塑料，2005.