新型管材在市政排水中的應(yīng)用

周智勇

隨著現(xiàn)代科技日新月異,國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速的發(fā)展,農(nóng)村城市化加快,城市的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)也越來越快,作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施——市政排水管網(wǎng),也隨著科技的進(jìn)步,出現(xiàn)了很多新的技術(shù),新的材料。

以中國的第四個(gè)直轄市——重慶為例,重慶市原來使用的排水管道管材為鋼筋混凝土管。鋼筋混凝土管作為一種沿用了幾十年的市政排水管,工程造價(jià)較低,建設(shè)投資相對較少,但隨著長時(shí)間的使用也暴露出了自身的許多缺陷及問題:

1)接口的密封性。鋼筋混凝土管普遍采用鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶接口或采用橡膠圈柔性接口,管道稍有移位(如基礎(chǔ)不好,管道發(fā)生沉降)接口處就容易發(fā)生破損,且鋼筋混凝土管單根管長為2 m,在實(shí)際應(yīng)用中會(huì)造成接口較多,發(fā)生破損的幾率也相對較大。2)管道的粗糙度。鋼筋混凝土管粗糙系數(shù)為0.014,管道內(nèi)壁較為粗糙,造成管道內(nèi)水流速度較低,泥砂及其他雜質(zhì)容易淤積,不利于后期的管理與維護(hù),且管道粗糙度較大造成管道內(nèi)水流速度較低,過水量較少,使管道在實(shí)際使用時(shí)管徑增大。3)管道基礎(chǔ)。鋼筋混凝土管管道采用混凝土基礎(chǔ),并根據(jù)管道埋深不同分別采用120°,180°,360°混凝土基礎(chǔ),造成管道在施工時(shí)混凝土基礎(chǔ)需要進(jìn)行養(yǎng)護(hù),施工周期較長,前期投資增加。4)管道安裝。鋼筋混凝土管自身重量較大,大管徑鋼筋混凝土管道在鋪設(shè)時(shí)需動(dòng)用吊車才能進(jìn)行安裝,如在斜坡鋪設(shè)時(shí)則安裝難度更大。5)耐腐蝕性。鋼筋混凝土管耐腐蝕性較差,在酸性土壤中容易發(fā)生腐蝕,且使用壽命相對較短,一般使用壽命為20年。

基于以上鋼筋混凝土管道的種種問題,找到一種替換鋼筋混凝土管的管材已經(jīng)迫在眉睫,且重慶市建委也發(fā)出了《關(guān)于限制、禁止使用落后技術(shù)的通告(第四號(hào))》(渝建發(fā)[2007]240號(hào))的函件,對于小管徑的排水管限制使用鋼筋混凝土管。近年來為適應(yīng)市政排水管發(fā)展的需要出現(xiàn)了許多新的排水管材,本文就以其中比較典型的幾種管材從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性上進(jìn)行比較:

1)HDPE雙壁波紋管。

高密度聚乙稀(High Density Polyethylene,即HDPE)雙壁波紋管是一種具有環(huán)狀波紋結(jié)構(gòu)內(nèi)壁光滑的新型排水管,其優(yōu)點(diǎn)相對混凝土管而言是重量輕,強(qiáng)度大,能達(dá)到較高的環(huán)剛度,一般為4 kN/m2～8 kN/m2,能承受一定的荷載,能滿足市政道路上使用的承載條件;管壁光滑,粗糙系數(shù)小,水力條件好,過流能力大;耐腐蝕性強(qiáng),使用壽命長;多采用柔性承插接口,安裝連接簡便,可抵抗地基不均勻沉降;管道單根長度大,施工安裝簡單,施工周期短,施工費(fèi)用較低。但當(dāng)HDPE雙壁波紋管管徑較大時(shí)很難制作出環(huán)剛度較高的管材,故HDPE雙壁波紋管一般在中小管徑時(shí)比較常用。其缺點(diǎn)是與鋼筋混凝土管相比,價(jià)格仍較高,綜合費(fèi)用略高于鋼筋混凝土管。

2)塑料纏繞管。

塑料纏繞管是近年來出現(xiàn)的一種新技術(shù),它是經(jīng)過特殊的擠出纏繞成型工藝加工而成的結(jié)構(gòu)壁管,產(chǎn)品由內(nèi)層為PE層、中間層為經(jīng)涂塑處理的金屬鋼帶層、外層為PE層的三層特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。該管道制作成型以后管道強(qiáng)度大大提高,環(huán)剛度普遍可以達(dá)到8 kN/m2,還可以根據(jù)施工實(shí)際情況要求將管道環(huán)剛度提高到10 kN/m2～12 kN/m2或更高環(huán)剛度。該管道制作可在工廠內(nèi),也可以根據(jù)實(shí)際情況在現(xiàn)場制作。因該管道制作需采用纏繞工藝,故管徑普遍偏大,管道內(nèi)徑尺寸普遍大于800,該管材具有一般塑料管材重量輕、耐腐蝕、施工安裝簡單等優(yōu)點(diǎn),還有一般塑料管材所不具備的高環(huán)剛度,但該管材缺點(diǎn)也十分明顯,塑料纏繞管管材價(jià)格相對塑料管及混凝土管要高出一些,會(huì)導(dǎo)致工程總投資增加。另外,其生產(chǎn)工藝決定了其管道密封性能方面的缺陷,若回填不當(dāng),管道變形不能有效控制,可能在變形處產(chǎn)生裂縫;其生產(chǎn)工藝還導(dǎo)致了管道內(nèi)壁光滑度不如其他塑料管材。

表1 管材性能及價(jià)格比較表

3)夾砂玻璃鋼管。

夾砂玻璃鋼管主要以玻璃纖維作為增強(qiáng)材料,以樹脂為基體制成,是鋼筋混凝土管道較理想的替代產(chǎn)品,其強(qiáng)度大,環(huán)剛度高;耐腐蝕性強(qiáng),使用壽命長(據(jù)有關(guān)資料,可達(dá)50年～100年);屬熱固性產(chǎn)品,抗老化性強(qiáng),遠(yuǎn)超過一般塑料管;夾砂玻璃鋼管內(nèi)壁光滑,粗糙系數(shù)小,過水能力強(qiáng);通常采用雙“O”形橡膠圈柔性接口,安裝連接簡單,易于試壓,利于抵抗沉降變形;管道單節(jié)長度大,重量比鋼筋混凝土管輕,施工安裝操作簡便,有較為成熟的施工安裝及驗(yàn)收規(guī)范。夾砂玻璃鋼管幾乎具有所有塑料管材的優(yōu)點(diǎn),屬建設(shè)部推廣應(yīng)用的新型排水管材,但其高昂的價(jià)格是影響其推廣應(yīng)用的主要制約因素。

幾種新型管材相對鋼筋混凝土管而言都有各自的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn),為更直觀的對各管材優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行比較,列出管材性能及價(jià)格比較表(見表1)。

隨著社會(huì)的進(jìn)步,國家的富強(qiáng),科技的日新月異,已經(jīng)服役了幾十年的鋼筋混凝土管最終將會(huì)退出歷史的舞臺(tái),新型管材在市政排水中的應(yīng)用將會(huì)越來越多,成為未來市政排水管道應(yīng)用中的主力軍。

[1] GB 50014-2006,室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范[S].