密度聚乙烯（HDPE）纏繞管與鋼筋混凝土排水管管材在市政排水管網中的運用

陳 鑫（株洲市規劃設計院，湖南株洲412007）

密度聚乙烯（HDPE）纏繞管與鋼筋混凝土排水管管材在市政排水管網中的運用

陳 鑫（株洲市規劃設計院，湖南株洲412007）

通過對高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管與鋼筋混凝土排水管進行技術、施工、管理維護及經濟等方面的對比，提出了這兩種管材在市政排水管網工程建設中的適用范疇，以供借鑒。

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管；鋼筋混凝土排水管；市政排水；比選；適用范圍

引言

2000年以前，我國市政排水管網工程建設中，主要采用鋼筋混凝土排水管，進入到21世紀，隨著新型材料的開發及生產工藝的進步，我國市政工程建設領域逐步引進并推廣使用高密度聚乙烯（HDPE）室外排水管（雙壁波紋管、雙壁工字型管、鋼帶增強管、纏繞結構壁管等）。從化學性能檢測分析來看，HDPE管材具有耐腐蝕，水流阻力小，使用壽命長等良好性能；從HDPE管在市政管網工程中的使用效果來看，與混凝土管相比，HDPE管具有施工快捷、水密性好、維護方便、綜合造價低等突出的應用特點。雙壁波紋管、雙壁工字型管、鋼帶增強管、纏繞結構壁管等主要原材料都是高密度聚乙烯（HDPE），但輔料不同，生產工藝、斷面結構不同，導致價格存在差異，同規格同壓力等級同柔度的正宗產品相比，市場價差為5～30%。

1 市政排水管道管材選用原則

（1）管材的物理性能好（抗壓能力強，環柔性好）；

（2）管道接口形式及止水密封性好（污水要求零滲漏，以保護地下水免受污染）；

（3）管道綜合單價低（包括管材、運輸、施工條件、施工工期等綜合因素）；

（4）市場行為規范，質量可控性好（原材料要求97～98%為新料+2～3%母料，杜絕使用再生料）。

2 高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管與鋼筋混凝土管比較

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管與鋼筋混凝土管在成型工藝、環剛度、過水能力、施工工藝、施工條件、工程造價等各方面各有優缺點，具體比較如下：

2.1 成型工藝

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，在高溫熱熔狀態下，通過一次性熱擠塑纏繞熔接成型工藝制作，整個生產過程連續，并均由計算機進行監控。通過自然風滾動的冷卻，應力自然釋放，從而解決了高密度聚乙烯管材本身的應力問題。管材壁厚均勻，內壁光滑，外壁為螺旋狀加強肋筋管結構壁。產品生產技術執行國家標準GB/T19472.2-2004中B型結構壁管的標準（見圖1）。

鋼筋混凝土排水管，特制的模具中綁扎鋼筋，然后澆注混凝土，養護待凝固成形后，從模具中取出（見圖2）。

2.2 環剛度

HDPE纏繞管的慣性矩連續可調，采用高密度聚乙烯為主要原料，SN最大值可達20kN/m2。

圖1 高密度聚乙烯（HD P E）纏繞管成型工藝圖

圖2 鋼筋混凝土排水管成型工藝圖

鋼筋混凝土排水管屬于剛性管，強度和剛度高。但當長期持續外壓負荷作用于管道上時，管道出現“塑性破壞”，若荷載超出它的強度和剛度時，管材將遭到永久性的破壞，不可修復。

2.3 過水能力

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，內壁光滑（曼寧系數小，僅為0.009），在同等流量條件下，HDPE管材口徑可以比混凝土管道降低一級，或在同一口徑下減小水力坡降，溝槽挖埋深度降低，從而節省了人工、機械臺班等費用。

鋼筋混凝土排水管，曼寧系數為0.014?；炷凉艿涝谑褂靡欢螘r間后，常在管道內出現根阻、積淤等現象，大大減小了混凝土管的通流能力，并且需要不斷清理、維護。

2.4 口徑

高密度聚乙烯 （HDPE）纏繞管，品種齊全。可以生產DN300～4000mm管徑的管材及配套管件，應用廣泛。

鋼筋混凝土排水管，可以達到d2200mm，但口徑越大成本越高，且管材運輸的費用及連接的施工成本很高。

2.5 原料

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，生產工藝決定需要采用100%的高密度聚乙烯為原材料。力學性質穩定，柔韌性好，延伸性能好，是一種高韌性管材，對管道基礎不均勻沉降和錯位的適應能力非常強，抗震性好，最適合在沿海區域、地震頻發區及軟土質區域使用（1995年日本神戶發生的地震中唯一沒有發生破裂的管道，在日本多地震帶地區均敷設了HDPE管道，是對HDPE管道抗沉降性能的肯定）。

鋼筋混凝土排水管，采用混凝土及鋼筋，澆筑脫模成型。

2.6 密封性

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，連接方式為承插電熱熔連接或節流式承插密封圈連接。管材在生產時，承插口與管體一次性纏繞成型。

圖3 承插電熱熔連接

圖4 節流式承插密封圈連接

雨水管道采用承插電熱熔連接方式；污水管道采用節流式承插密封圈連接方式，均可達到管道的整體零滲漏。

鋼筋混凝土排水管，在保證密封方面比較困難，致使污水泄漏從而造成對地下水和土壤的污染。國內絕大多數使用的平接口混凝土排水管的連接，只在連接處抹一圈混凝土，時間一長很難保證不泄漏。現在也有采用承插＋O型橡膠圈＋密封膏＋現澆水泥連接。但承插口接觸面小，接口材質不同，而且完全是剛性連接，管道稍有移動（如地基不均勻沉降），連接處就很容易被破壞。另外，混凝土排水管單節長度短，接口多。國家對鋼筋混凝土管的使用，住建部第2000[27]號和2004[28]號文有明文規定限制使用鋼筋混凝土管道。

2.7 使用壽命

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，使用壽命長，連續使用50年以上。高密度聚乙烯管道屬于柔性管道，與傳統水泥管、球墨鑄鐵管等剛性管材相比，具有變形能力強，柔韌性好，抗沖擊力強，耐腐蝕和耐磨損能力強等諸多優點。剛性管作為埋地用時，管材獨立承受外力，并且不允許變形 （變形將損壞管材）。柔性管則不然，它正是利用其良好的彈性變形能力和特有的外肋筋結構同周圍土壤的緊密結合形成一個良好的受力結構，真正起到管土共同作用。當管材受到正上方的載荷時，管材將發生橫向變形，將力分散至周圍土壤形成一個共同受力結構，管土共同作。當載荷離開時，管材恢復圓形。埋深為可達0.7～20m。

鋼筋混凝土排水管，設計壽命只有15～20年，實際使用則更短。需要重復投資和不斷維護。

2.8 輸送介質

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，輸送介質廣泛，酸堿性液體、油性液體、天然氣、煤氣、工業廢水、生活污水以及雨水等。耐磨性好、耐腐蝕、抗老化性強。目前，已在沿海地區市政、電力、化工、碼頭等領域大量采用。

鋼筋混凝土排水管，主要輸送雨水。

2.9 施工

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，方便快捷，安全。由于管材質量輕，所以方便快捷，做到邊開挖邊敷管邊回填，由于接口為本體承插式連接，管道也可以在溝槽邊連接好后以一段管敷入溝槽。當管道口徑≤DN800mm時無需機械設備作業，只用人工就可完成敷管作業。降低了工程成本，縮短了施工工期，提高了工程進度。施工過程中保障了施工工人的安全系數，減少了安全隱患。

鋼筋混凝土排水管，管道溝槽開挖量大，對基礎平整度要求高，敷設管材前要先做好混凝土管基，管基做好后需要養護周期。季節、氣候影響因素大。管材質量較重，施工時無論管材口徑大小都需要使用吊裝設備，施工周期長，增加了工人施工中的不安全隱患。

2.10 環保

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，環保產品。HDPE是21世紀的綠色管道，管道本身可以回收再做它用，對環境、土壤無污染。排水排污零滲漏，沒有二次污染。做到了一次投資，長期受益。完全符合國際提倡的環保、節能、降耗的原則。

鋼筋混凝土排水管，非環保產品。

2.11 綜合單價

高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管，小管徑管道綜合單價較混凝土管低5%左右，大管徑管道綜合單價較鋼筋混凝土管高5～30%不等。

鋼筋混凝土排水管，大管徑管道綜合單價較HDPE管低。

3 結論

3.1 市政排水管道工程管材選用原則

（1）質量優先，以滿足技術要求放在首位；

（2）推廣采用新工藝、新材料、新產品，提高技術水平，推進行業發展；

（3）盡量考慮價廉物美，節省工程造價；

（4）滿足政策和規范要求。

3.2 市政排水管道工程管材選擇

綜合考慮各工程項目管道管徑大小、項目所處位置及使用要求的不同，選用不同的管材。

（1）高密度聚乙烯（HDPE）纏繞管適用范圍：

①小管徑管道（DN400-DN1000）或超大管徑管道（DN220 0-DN3000）；

②污水管道（要求零滲漏）；

③位于兩型示范區；

④地下水水質要求高；

⑤伴隨或鄰近防洪堤（壩）（防滲漏以確保堤體結構安全）；

⑥伴隨或鄰近景觀水體（系）。

（2）鋼筋混凝土管適用范圍：

管徑較大的雨水管道 （d1200-d2000）?？紤]綜合單價較低，且施工工期沒有特別要求時選用。

[1]《給水排水設計手冊第1冊常用資料》.中國建筑工業出版社，2000.

[2]《給水排水設計手冊第5冊城鎮排水》.中國建筑工業出版社，2004.

[3]《室外排水設計規范》（GB50014-2006，2014年版）.中國計劃出版社，2014.

[4]《埋地用聚乙烯（PE）結構壁管道系統第2部分：聚乙烯纏繞結構壁管材》（GB/T19472.2-2004）.中國標準出版社，2004.

[5]《混凝土和鋼筋混凝土排水管》（GB/T11836-2009）.中國標準出版社，2009.

TU532.6

A

2095-2066（2016）24-0053-02

2016-7-2

陳 鑫（1983-），男，工程師，本科，主要從事市政給排水、水處理方面的工作。