地鐵給排水管材的選取與運用

倪雪艷

摘 要：在地鐵設計工作中，給排水工程是其重要的組成部分，相應管材的選取是一項十分重要的內容。本文結合廈門地鐵1號線車站的給排水系統設計簡要地闡述了給排水管材的選取與運用。

關鍵詞：地鐵；給排水管材；選取

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A

地鐵1號線是廈門交通系統中的首條地鐵線路，也是在設計、施工、運營等方面都不斷地探索、積累經驗的階段。給排水系統的功能是滿足車站的生活、生產、消防等用水要求和壓力要求，而給排水的管材也是保證各系統正常運行的關鍵，因此，管材的選取也成為設計工作中的重中之重。

一、給排水管材選擇的基本要素

（一）管道的性能

1.管道的衛生

隨著現代人們生活質量的不斷提高，健康與安全的生活理念已經成為現代人最為重視的兩大主題，生活飲用水水質的安全性也就成了人們關注的焦點。傳統使用的金屬管易生銹、易腐蝕、易滲漏和易結垢等。可出現黃流水；銅管則出現銅綠水，而排水管道因排除的污水成分多樣，復雜，管材易被腐蝕，且加上不均勻沉降及施工質量而導致的管道破裂，從而加重環境污染，影響人們的健康生活。

2.管道的機械強度

管道的機械強度是指管道的耐壓、抗沖擊能力等性能。管道的性能和管材的材料、配方、工藝、設備模具等都有關，不論何種使用功能，選取的管材一定要具備符合使用要求的管道的機械強度，具備相應的耐壓能力和抗沖擊的能力。尤其是城市地鐵大部分水管均為暗裝、埋地，如果發生漏水、滲水，很多情況下需要重新施工，鑿開封閉水管的墻體或地面所用材料，修復后重新覆蓋新的墻體或者路面，這樣類似的因水管質量導致的情況不僅浪費了大量的人力物力，更給城市地鐵的正常運行帶來不便。

3.管道的防腐性

管道的防腐性主要是指金屬管道的防腐，因給排水管道所處的不同環境及管道內所輸送的水質的多樣化，都會對管道產生各種程度不同的腐蝕。在使用的過程中，管材及管材內的水質，因化學反應、電化學反應和微生物的作用，都會對管道造成破壞，這種破壞稱為腐蝕性破壞。管道出現腐蝕性破壞，導致管道破損，漏水，經過一段時間后，甚至有可能出現大面積的開裂，穿孔等破壞正常的輸送功能。所以，給排水設計時要考慮管材的防腐。

（二）管道的工程成本

隨著管材材料技術和管道技術的發展，目前市場上不斷地涌現出了許多新型的管材，推動了給排水技術的快速發展。但也因此由于管材的多樣化，使得給排水工程的成本也有很大的不同，例如鑄鐵管成本低，但重量大，且硬度不足，容易脆裂；鋼管材質堅固，耐磨損，化學性質穩定，但造價比較高；塑料管價格成本相對較低，但抗壓能力有待提高，對不均勻沉降能力適應比較差；綜合分析，給排水工程在保證工程質量標準及使用性能的情況下，盡量用性價比高的管道組合方式。

二、幾種管材的介紹（針對地鐵使用范圍）

（一）薄壁不銹鋼管、鋼塑復合管

薄壁不銹鋼是指壁厚與外徑之比不大于6%的不銹鋼管，含鉻（Cr）量在12%以上，并按需要添加其他金屬元素所形成的奧式晶體結構性質的鐵合金。不銹鋼管具有抗腐蝕、韌性好，但抗壓及抗沖擊能力相對比較差，使用時要選擇好連接方式，小口徑規格相比較機械連接速度慢，對安裝工人技術素質要求較高。

鋼塑復合管是一種金屬與高聚物的宏觀復合體系，金屬基體通過界面結合承受管材所受內外壓力，塑料基體在防腐蝕方面發揮作用。它既有金屬的堅硬、剛直不易變形、耐熱、耐壓、抗靜電等特點，又具有塑料的耐腐蝕、不生銹、不易產生垢漬、清潔無毒、使用壽命長等特點。

（二）球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管是通過球化和孕育處理得到的球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機械性能，特別提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強度。按工作壓力分類，主要包括低壓管、中壓管、高壓管。球墨鑄鐵管接口有柔性接口和剛性接口兩類，柔性接口采用橡膠圈接口，剛性接口采用石棉水泥、膨脹性填料接口，重要場合可用鉛接口。

（三）HDPE、UPVC管

HDPE管材的主要的原料是高密度聚乙烯。HDPE管是結晶度較高的非極性的一種熱塑性樹脂。該種管材是鋼鐵管材和聚氯乙烯所衍生出的一種材質。基于其特殊成分，使得其具有眾多優勢。HDPE管具有較好的耐沖擊性，在-55℃～55℃的溫度范圍內，能夠予以正常和安全的使用。具有較強的耐腐蝕性，該種管材應用在市政排水系統中，土壤中的一些化學物質不能對其起到腐蝕的作用。使用壽命較長，一般在50年以上。屬于中等綜合造價。

UPVC管的主要成分是聚氯乙烯樹脂。其不含增塑劑成分的一種塑料管材，具有耐腐性，阻力小，重量輕等優點，使用壽命通常在50年以上。

（四）內外環氧涂塑鋼管

內外環氧涂塑復合鋼管是以鋼管為基材，采用熔結環氧粉涂料，經過噴涂于鋼管之上一次成型的，其每個粉末顆粒都均勻地包含環氧樹脂、固化劑等所有成分，使涂敷過程以及涂料成膜后的深層具有連續的穩定性和均勻性，即使鋼管表面的凹陷處及焊接兩側也會最大限度地流入填平于基材，沒有空隙，結合緊密。具有很強的耐腐蝕性和機械性，良好的耐化學穩定性和耐水性，具有減阻、防腐、抗壓，抗菌等作用。使用壽命可達50年以上。

將以上各類管材的使用功能及優缺點總結如下，便于對管材選用時進行比選，見表1。

（三）廈門地鐵給排水管材的選取

1.工程概況

廈門地鐵1號線一期工程共24個車站，地下23個站，地上1個站，全線配置維修基地、停車場、控制中心等。維修基地、停車場、控制中心等統稱為場段。全線車站綜合管線設計包括通風與空調、動照、供電、給排水及消防等多個專業的管線，為進行施工作業提供重要依據。現就地鐵車站及區間設置給排水管線的場所進行管材選取的運用與分析。

2.給水系統管材的選取

在地鐵站進行給水管線設置時，因為其給水系統需要給生產、生活和消防用水提供需要，與人們的出行及地鐵服務人員的工作和生活息息相關，所以在選取其給水管材時，就需要把管道的衛生性能放在首要考慮之中。

薄壁不銹鋼管主要用于室內生活給水，其特點是管壁光滑，清潔無毒，不易結垢；鋼塑復合管及球墨鑄鐵管主要用于室外生活給水管，鋼塑復合管耐壓、耐腐蝕、清潔無毒，施工方便。球墨鑄鐵管防腐性能優，強度高，韌性大等特點。

給水管材的選取，除了防腐蝕，結垢，抗壓、抗菌等因素，還要考慮管材膨脹系數由于其經常受到溫度帶來的影響而出現線性變化，所以在選材時還應考慮其這一特點。因而在鋪設管線時也應盡可能地克服這一弊端。

根據以上原則，在車站給水設計中，室外給水管采取管徑<75mm的，采用鋼塑復合管，螺紋連接；管徑≧75mm的選用球墨鑄鐵管，橡膠圈接口；室內生產、生活采用薄壁不銹鋼管，采用擠壓式、螺紋式或氬弧焊連接。

車站給水管材的選取總結為表2。

（四）排水系統管材的選取

在地鐵車站中，排水系統包含污水系統和廢水系統。污水系統主要是為了處理生活污水與廁所的污水，而廢水系統主要是排除車站的消防以及雨水、廢水等。在地鐵中，排出污水及廢水經常要采用水泵提升的方式，這就要求所選用的管材首要滿足的就是系統所需要的壓力，即管材的抗壓、抗拉性，而排出的水質因其含有不同的化學成分、微生物成分等等，對管壁進行不同程度的侵蝕和腐蝕，所以在選用排水管材時，既要考慮管材的機械強度，還要考慮管材的防腐性。

HDPE雙壁波紋管、UPVC管耐腐蝕，韌性好，適用于重力下排水，內外環氧涂塑鋼管防腐性強，耐高壓，適用于壓力管道。

本站在配合現場建設施工管理需求及以上排水管材選取的原則，設計最終管材的選取為：室內重力排水管采用阻燃型UPVC排水管，承插粘接；室外雨水、污水、廢水管采用HDPE雙壁波紋管，環剛度為SN8級，橡膠圈柔性接口，砂基礎；壓力排水管及出衛生間之后的通氣管采用內外涂環氧涂塑鋼管，DN80以下采用螺紋連接，其余采用溝槽式連接，管道公稱壓力為1.0MPa；污水泵房、走廊及風道內的通氣管采用內外涂環氧涂塑鋼管。

車站排水管材的選取總結為表3。

（五）水消防系統管材的選取

消防系統是地鐵工程中的一項重要內容，用于滿足車站防范火災的需要，地鐵消防系統又可分為車站消火栓系統和區間消火栓系統，地鐵1號線，主要是采取水消防系統為主和氣滅及滅火器為輔的方式進行設計。在車站內設置消火栓系統時，消火栓管網采取環形布置，確保地鐵站和消防區間形成環狀供水管網。

南方的氣候與北方相差較大，天津1號線消防管道因天氣溫度原因而采取電伴熱保溫，但保溫材料鋁箔因地鐵運行時，區間活塞風機撕扯鋁箔落到三軌上而導致斷電停車，最終采用了干式消火栓系統解決上述問題，而廈門地鐵則不必考慮保溫的問題，廈門氣候潮濕時間長，因此更注重考慮防腐問題，而內外環氧涂塑鋼管在生產時是要進行預處理，尤其是噴丸處理，然后加熱到一定程度用靜電噴涂法、硫化法、壓送法、活散布法等熱熔生產方法，把環氧粉末均勻的涂敷于鋼管內外壁上，具有優良的防腐作用，同時具有良好的絕緣作用，且耐高壓，外觀美，因此，車站內的消防栓管道采用消防用內外環氧涂塑鋼管，螺紋連接或剛性卡箍連接；區間消防管道采用柔性卡箍連接，消火栓口支管采用溝槽式異徑三通（支管為螺紋接口）連接。而且和排水管材取得了一致。為建設單位管理者的計劃、組織、控制提供了更高的可靠性與準確性。

車站消防管材的選取總結為表4。

結語

綜上所述，地鐵給排水系統工程施工的規模較大，施工工籌情況復雜，結合廈門氣候特點，使得選用管材過程中，應在注重管材性能的同時，還要綜合管材的工程成本，本文著重在管道的性能上進行了闡述。同時要注重氣候因素產生的點蝕，面蝕等。做好地鐵給排水方面的管材選取工作，才能更好地確保地鐵的設計，以便施工更易于掌控和管理，使地鐵工程合理有序地進行，最終促進城市軌道交通網絡的完善。

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