天津濱海新區某排水工程中新技術新材料的運用

李 鵬

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

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天津濱海新區某排水工程中新技術新材料的運用

李 鵬

(天津市市政工程設計研究院，天津 300051)

結合天津濱海新區某排水工程實例，介紹了兩種新型管材的優點，闡述了一種連接管道與檢查井的新方法，并探討了高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)新材料的特性，指出新材料新技術的應用有助于延長管道的使用壽命，達到節能減排的效果。

排水管網，PE半井，檢查井

本工程項目區域位于天津市濱海新區，力求遵循可持續發展的原則建設生態型園區，以“生態、環保”為開發設計理念，如今已經成為天津城市建設框架的創新型區域，主導產業涉及清潔能源、綠色建筑以及綠色交通等，伴隨著京津冀協同發展的深化，今后會成為天津濱海新區乃至環渤海地區綠色生態產業的重要基地。

根據本區域工程地質勘查報告，本工程區域土壤鹽漬化較為嚴重，場區地下水對混凝土具有嚴重腐蝕性，因此對地下排水管網抗腐蝕性能提出了較高的要求。所以，我們要有針對性地采用新技術、新材料、新方法延長管道的使用壽命、減少地下管道病害，實現可持續發展的原則、達到“節能減排”的效果。

1 新型管材的使用

新型管材中的聚乙烯塑鋼纏繞排水管和鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管被用于本項目起步區的排水工程中(在管道直徑不大于1 200 mm的排水管道中廣泛使用)，收獲了十分詳細的經驗和方法，這些管材將在城市排水工程的建設中繼續使用下去。新型管材相比于常規的鋼筋混凝土管道，其有以下優點：

1)摩阻系數小，水流通過能力強。新型管材的內壁摩阻系數為0.009，而鋼筋混凝土管的內壁摩阻系數為0.013。因此，新型管材比同口徑的其他管材可通過更大的流量。過流能力增加10%～20%。

2)具有一定的抗壓能力。以聚乙烯塑鋼纏繞排水管為例，該種管材為三層結構，內、外層為聚乙烯，中間層為經涂塑處理的金屬鋼帶，經涂塑處理的金屬鋼帶與內、外聚乙烯層在熔融狀態下復合，使其有機的融為一體。將鋼的剛性和塑料的柔性巧妙的應用，大大增強了管材的環行剛度,從而增強了管道對土壤負荷的抵抗力。

3)化學穩定性佳，使用壽命長。新型管材分子沒有極性，所以化學穩定性好，一般使用環境的土壤、電力、酸堿等因素不會使管道損壞。在埋地情況下，新型管材的使用年限可達50年以上。

4)施工便捷。由于新型管材管重量遠遠輕于混凝土管，重量僅為鋼筋混凝土管的10%，搬運和施工都很方便，因而施工速度快。

5)適當的撓曲度。新型管材管屬柔性管材，可抵御一定程度的地基不均勻沉降，管道接口嚴密，無滲漏。

2 管道與檢查井的連接

本項目區域為軟土地基，在類似地段的實際工程中，新型管材排水管道與檢查井的連接常采用短管過渡段。過渡段由兩節短管柔性連接而成，每節短管600 mm～800 mm，過渡段總長在1 500 mm～2 000 mm，短管之間采用柔性連接。

為保證管道與檢查井之間的密閉性，在檢查井壁與管道之間設中介層，即在井壁和管道連接處設橡膠密封圈(見圖1)。

新型管材管道與檢查井的連接部位是新型管材設計、施工中的薄弱環節。雖然采取了加過渡段，井壁加中介層做法，但仍有滲漏現象出現。在本項目的排水設計中作為關鍵問題加以研究，經分析造成管道與檢查井連接處滲漏的主要原因如下：

1)軟土地基承載力低(小于100 kPa)，后期沉降量大且不均勻，沉降持續時間較長。當地基承載力沒有得到有效提升時，地面受各種不均勻荷載影響，引起管道局部向下運動，往往會呈現凹陷形不均勻沉降。同時，由于排水檢查井材質與管道材質不同，自身重量較大，荷載較為集中。如果基礎處理不當，與管道的沉降量不一致，也易造成接口開裂滲漏。

2)排水檢查井采用預制混凝土砌塊材料，線膨脹系數為0.000 01 ℃，隨溫度變化而產生的變形極小。排水管道材質為聚乙烯和鋼材的復合材料，線膨脹系數為0.2 mm/(m·℃)，隨溫度變化管道呈現較為明顯的熱脹冷縮現象。由于不同季節土壤溫度溫差較大，施工現場晝夜溫差較大，管道沒有及時回填等原因，造成排水管道產生一定程度的收縮位移，而與檢查井分離產生開裂。

針對以上原因，在本項目排水設計中，提出了如下措施：

1)改善軟土地區地基條件，減少不均勻沉降，防止開裂。管道要鋪設在原狀土層上，對于不良土層，如軟土、淤泥質土等進行換填處理，將管道和檢查井基礎下一定厚度的土層換填為碎石，以保證管道下部的地基承載力。

2)將排水檢查井內襯高密度聚乙烯塑料半井。新型檢查井與新型化學管材連接采用柔性接口。相同材質的接口容易施作、不易滲漏；這項舉措也同時統一了檢查井和管材的線膨脹系數，避免了由于溫度變化，不同材質變形不一致而造成的開裂。

3)在施工過程中做到精細施工，嚴格控制施工質量。溝槽開挖過程中，不擾動和超挖原狀土；做到溝槽及時回填，保證溝槽回填的密實度，尤其是管道兩側腋腳處和檢查井與管道連接處的回填，以保證土體的承載力。

3 高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)的應用

目前我國PE井僅在建筑小區排水中推廣使用，已有標準圖

集，供設計選用。其有以下優點：

1)部件采用熱塑性塑料一次注塑而成，耐腐蝕、耐酸堿、使用壽命長。通過國家化學建筑材料測試中心測試，經久耐用。

2)保護環境。各個管口連接處均采用柔性連接，連接靈活方便，有優越的水密性，徹底杜絕雨污水滲漏、泄漏，防止對地下水的二次污染。安全環保。

3)高效排水。內壁光滑流暢，設有導流槽，污物不易滯留，減少了堵塞的可能，有著出色的排水性能，雨污排放率是傳統檢查井的1倍～3倍。

在本項目的排水設計中，在混凝土砌塊檢查井內，增設PE半井內襯。既可保證檢查井能承受路面荷載，又有PE井的上述優點。PE半井現場見圖2。

設計中對PE半井的高度是按每個井子的井底高程、檢查井上下游管道的管徑，并考慮500 mm～600 mm的保護高度，逐一確定PE半井的高度、PE半井連接管的規格、高程。

為防止檢查井漏水，在PE半井頂部，沿混凝土砌塊井內壁用雙組分聚硫密封膏勾縫。檢查井井壁與PE半井連接管之間用微膨脹橡膠圈作為中介層，以應對不均勻沉降，見圖3。

施工時要先施工檢查井底板，后安裝PE半井。再砌筑井壁，最后將連接管與管道連接。

4 結語

伴隨著科技的發展，新型排水管材和技術正在被越來越多地使用和推廣。在這個過程中，也出現了區別于傳統技術的新的問題。我們只有在設計、施工和使用過程中，認真總結、合理分析才能更好地運用這些新材料、新技術，發現和解決新的問題。希望本項目排水工程中新技術新材料的應用能對其他類似工程的設計施工有所幫助。

The application of new technology and new materials of a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area

Li Peng

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Combining with a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area, this paper introduced the advantages of two kinds of new materials, elaborated a new method of connection pipe and inspection well, and discussed the properties of high density polyethylene plastic semi wells (PE semi well) new materials, pointed out that the application of new technology and new materials would prolong the service life of pipeline, achieved the energy saving and emission reduction effect.

drainage pipe network, PE semi well, inspection well

1009-6825(2017)14-0117-02

2017-03-06

李 鵬(1983- )，男，工程師

TU992

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