道路下給排水管材的選用分析

黃俊英

（中國市政工程西南設計研究總院，四川 成都 610081）

一、前言

隨著城市規模不斷擴大，城市道路的長度也在快速增加。為了保證道路下給排水管線的鋪設安全和實用性對給排水管材的選用就顯得十分重要。

二、常用給水管材簡介

目前給水工程中常見的管道有球墨鑄鐵管、鋼管、給水用硬聚氯乙稀管、聚乙烯管、玻璃鋼管、新型復合鋼管。

（1）球墨鑄鐵管（DIP）

離心球墨鑄鐵管是由經過球化和孕育處理的優質鐵水用離心鑄鐵工藝生產，其強度比鋼管高，延伸率大于10%，抗腐蝕能力比鋼管強。國際標準中，離心球墨鑄鐵管規格為DN40～DN2600，國內有些球墨鑄鐵管生產廠已基本上按國際標準要求生產。離心球墨鑄鐵管的瀝青外涂層和水泥砂漿內襯防腐均在工廠生產線上完成，質量可靠、使用壽命長且現場施工方便，目前國內許多城市已將離心球墨鑄鐵管廣泛應用于DN200～DN700的給水配水管網上，DN1000～DN2000的輸水管采用此管材也較多。

（2）鋼管（SP）

按焊縫的形式分為直縫焊接鋼管和螺旋縫焊接鋼管。

①直縫焊接鋼管產品規格DN150-2200mm，也有更大口徑的產品，往往大口徑鋼管應增加剛性環，以減少管壁厚度。直縫鋼管多采用現場生產，單管長度較短，管長受鋼板尺寸的限制。

②螺旋縫焊接鋼管（SY/T5037）生產設備復雜，自動化程度高，都是工廠生產。產品規格D219-2420m，單管長度8-12m。

鋼管接口多采用焊接，要求施工現場應有足夠的電源。

鋼管強度高，延伸性能好，不易破碎，便于現場加工。

鋼管易被腐蝕，作為輸水管材應另作內外防腐層，在環境條件較差地段還應作陰極保護。

（3）給水用硬聚氯乙稀管（UPVC）

硬聚氯乙烯管是將UPVC樹脂與穩定劑、潤滑劑等添加劑配合后，經擠出成型的。外徑50至800mm，單管長度4、5、6m。壓力等級 ：0.6、1.0MPa （710mm 和 800mm 只 有0.3MPa的規格）。

UPVC管材耐腐蝕性能強，單位長度的重量輕，內壁光滑、粗糙系數n=0.008-0.009，不易產生二次污染，管件齊全。

管材采用承插式膠圈接口和膠水粘接。

（4）聚乙烯管（PE管）

PE管具有熱塑料管材耐腐蝕性能好，不產生輸送水二次污染和嚴密性強的特點。小管徑的管材可用盤管供應，運輸、敷設方便。PE管采用熱熔管件（小口徑管）和熱熔對接連接，可用專用熔接設備將管材在溝槽上部或場地上將管道連接成幾十米甚至幾百米整體管道進行彈性敷設，不受施工現場地形變化的影響。PE管的這種特點使其應用領域擴展到：可采用浮運沉管法埋設水下給水管道；可采用定向鉆進行不開槽施工埋設城鎮給不管道；還可將其用于更新城市修建的各種用途的SP、CIP、PCP等需要改造的舊管道，也就是將PE管連續送入舊管道內作為舊管道和內襯，由于PE管的水力摩阻系數小，不會影響舊管道的輸送流量。這種更新舊管道的施工目前已有各種專用設備和專業施工工程公司。由于PE管具有上述突出優點，目前在給水工程中的應用在國外已超過PVC-U管，在國內亦呈上升趨勢。

PE管屬于柔性管，在埋地管道工程中應用時，對大于等于DN110mm管道，在其技術規程未頒布前，可按作用在管道上的內外荷載參照相應的熱塑性塑料給水管道技術規范進行必要的計算，確定管壁厚度；對水下管道和管材，還應按作用在管道上的水流壓力，水面浮運及下沉過程中各種受力條件進行設計計算，確定管壁結構，要求生產廠按設計要求制造專用管材。

（5）玻璃鋼管

近十年來，我國從歐美引進多條玻璃鋼管生產線，并形成批量生產，各廠家產品多執行AWWA標準。近年我國制定了建材行業標準JC552、JC/T838和城鎮建設行業標準CJ/T3079標準。

目前，國內市場上主要提供的玻璃鋼管材有玻璃纖維增強樹脂管和玻璃纖維增強樹脂夾砂管兩類。

主要特性：

①內壁光滑，粗糙系數低（n=0.008-0.009）之間，在相同的管徑水頭損失的條件下，其過流量較大，換句話來講，就是在相同的過流量和水頭損失的條件下，管徑可以減小。

②重量輕，管壁材料的比重為1.5-1.9，管材單位長度的重量也輕，便于運輸和吊裝。特別是在交通不便的田野、丘陵地段鋪設此種管道會更為方便。

③耐腐蝕，玻璃鋼的抗酸堿和散電流的腐蝕性能較強是人所共知的，因此，也就減少另作防腐層費用，在土壤電阻率低的地區還免去了繁瑣保護措施的費用。

（6）新型復合鋼管

為近年來運用航空技術新開發的新型管材，價格較貴。

即內壁為不銹鋼，外壁為碳鋼鋼材，并作好外防腐處理，此種管材在西北、西南地區有部分應用。

三、常用排水管材簡介

目前，國內使用的排水管主要有鋼筋混凝土管、玻璃鋼夾砂管和塑料管材（主要是HDPE聚乙烯雙壁波紋管，下稱HDPE）。管材的選擇應從工程的規模、重要性、對管道直徑及壓力的要求、工程地質、外荷載狀況、工程的后期要求、資金控制等方面進行綜合分析比較后確定。由于管道建設所占投資的比重較大，且因管材選用不當造成事故或增加不必要資金的實例比較多，因此合理經濟確定管材的選用對節省投資、方便施工、安全運行意義很大。

混凝土管：在排水工程中已有很長的使用歷史，具有管材自身強度高、抗浮性能好、安裝維護有成熟的經驗。因其制作工藝簡單、造價低、較適合我國的經濟狀況而得到普遍應用，但混凝土管也有其不足的方面，如自身重量大，運輸費用高、安裝麻煩；剛性大，在軟弱地基及地震高發區使用易發生事故等。

玻璃鋼管：玻璃鋼管的特點是強度較高，重量輕、耐腐蝕、不結垢、內壁光滑阻力小，在相同管徑、相同流量條件下比其他材質管道水頭損失小、節省能耗。玻璃鋼管的連接也采用承插式，并設置膠圈，安裝很方便。玻璃鋼管相對而言壁薄，為柔性管道，對基礎與回填要求較高。玻璃鋼管水頭計算的內壁粗糙系數設計時一般取n=0.009，壽命一般為50年。但是，玻璃鋼管也有它的缺點。首先，玻璃鋼管抗壓強度高主要是指它的抗內壓能力，而它的抗外壓能力卻較低，通常要預先壓制成扁橢圓狀再埋地，以承受外荷載和土壓力；同時，它的接口易滲漏；而且玻璃鋼管的單位價格較高。

HDPE：作為新型綠色環保管材，HDPE管具有重量輕、耐腐蝕、運輸及施工方便、維護費用底、抗震性能量好等優點，目前已經在國內已經開始大規模的推廣使用，國家也制定了有關的推廣使用政策。但是，目前市場規范性較差，產品質量良莠不齊；施工經驗相對較少，施工質量較差，需要在管材的采購和安裝過程中嚴格把關，才能保證獲得滿意的效果。

四、道路下給排水管材的選用分析

對于城市道路下給排水管材的選用，要根據管材的基本特點和工程的具體要求綜合考慮，尤其是工程的具體要求，是給排水管材選用的依據。在具體的實施工程中，可以根據以及幾個原則進行給排水管材的選取、

（一）衛生因素

對于道路下給排水管材的選用，要充分考慮對于管材衛生要求的限制。隨著我國人民生活水平的不斷提高，現代人對健康和安全的重視格外突出。飲用水安全就成為人們關注的焦點。因此要從多方面考慮保證水質的安全和給排水管材的安全。金屬性質的管材比較容易生銹、而且易腐蝕和結垢，所以說對金屬質管材的選用要慎之又慎，要充分對金屬管材的相關性質和危險進行分析評估。對于水質要求高的區域要嚴格限制金屬管材的使用，并積極啟用其他無污染，安全可靠的新型管材。

（二）溫度因素

溫度對于管材的質量有著重要的影響，在進行管材的選擇是，要充分考慮溫度對管材的影響。例如，各種塑料管材的低溫以及高溫性能都很差，無法適應寒冷地區或者高溫地區的需求。對與具體到鋪設過程，應該盡量埋深，從而有效屏蔽溫度對于管材的影響。如果不能保證深埋的話，就必選選擇其他類型的管材。同時，對于特殊類型的排水，溫度可能會很高，這是就要選用特定的耐高溫管材。

（三）防滲要求

一般情況下，塑料管材的防滲性能都比較好，但是不同的材質由于使用過程中的變形或損壞而導致的滲漏可能性卻不盡相同。PVC-U由于抗沖擊性、耐應力開裂性較差，相當來說，易受外力破壞而發生滲漏；玻璃鋼夾砂管抗沖擊性較好，強度高，但其柔韌性比聚烯烴管材差，如果基礎處理不好，當發生地基不均勻沉降也易導致管材開裂和接口不嚴密發生滲漏；聚烯烴管材由于抗沖擊性、耐應力開裂性強，柔韌性好，在環剛度和強度滿足要求的情況下，發生破壞而滲漏的可能性小些。此外，環剛度越大的管子發生變形、破壞的可能性越小。

在防滲要求較高的場合下，如地下水位高或排除污水，環剛度不宜太低，要留有一定的余地，最好選用聚烯烴類管材或玻璃鋼夾砂管。對于雨水管道，若地下水位較低，防滲要求可低些，管材選擇主要考慮經濟因素。在地基條件不好而防滲要求又高的場合下，最好先用聚烯烴類管材。

（四）價格因素

城市道路下排水管材也要同時注意價格因素的影響。在同等價格或價格相差不大的條件下，應選擇管材衛生、性能優越、便于安裝維修的管材；在同樣性能的條件下，應選擇使用價格便宜的管材；最好的選擇是采用價格既便宜、性能又良好、安裝維修方便的管材。

（五）環剛度要求

城市道路下排水管材對荷載的大小要求非常高，這是選用管材的一項重要依據。當荷載超過管道的正常使用后，容易造成管道的破裂。這樣不僅會帶來很大的維護費用，而且有可能造成污染物質滲入管道內而引起極大的安全隱患。不同材料、不同形式或不同規格的管材其承載能力不一樣的，塑料排水管主要承受的是外壓，用來評價塑料管材承載力的重要參數是環剛度。對于不同要求的管道要根據實際選用合適的管材。

隨著經濟的快速發展和人民生活水平的日益提高，現代城市道路下給排水管道工程的關注也越來越多。對道路下給排水管材的要求也逐漸提高。無論是在衛生安全上，還是在具體的應用功能上都有了新的要求。因此，在管材的選用上要使用合適的管材，從而有效保證管道的良好的使用性能和盡量長的使用壽命。管道材料的質量一旦達不到要求，就容易造成漏水、滲水甚至其他安全隱患。并且帶來很大的經濟損失。因此，要城市道路下排水管材的選用上要非常慎重，綜合多方面的因素進行分析，以達到最滿意的效果。

結論

隨著我國經濟建設的快速發展，我國的道路下給排水工程得到了很大的發展，道路下給排水管材的選擇和使用是道路下給排水管道建設的重要內容。為了保證道路下給排水管線的鋪設安全和實用性對給排水管材的選用十分重要。道路下給排水管材選擇要綜合考慮多方面的因素，避免因為管材質量或者選擇的錯誤導致各種損失或者危險的發生。

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