新型管材在市政排水管網(wǎng)設(shè)計中的應(yīng)用經(jīng)驗談

李倩?楊杰

【摘要】經(jīng)濟水平不斷提高，科學(xué)技術(shù)也在不斷的更新，新型管材廣泛地應(yīng)用到了市政工程建設(shè)上，在經(jīng)濟方面和技術(shù)領(lǐng)域都為市政排水施工帶來有益的參考。本文作者根據(jù)多年的工作經(jīng)驗，對新型管理材進行了分析。

【關(guān)鍵詞】市政排水管網(wǎng) ；新型管材；設(shè)計

前言

隨著科技與工業(yè)的不斷進步，很多新型建設(shè)材料在不斷的被研發(fā)應(yīng)用，極大的滿足了現(xiàn)代社會快速發(fā)展的建設(shè)需求，提高了建設(shè)水平和質(zhì)量。尤其是在市政工程建設(shè)中，采用了性能更佳、施工難度更低的新型管材，顯著地提高了市政排水管網(wǎng)的整體質(zhì)量。

1、市政使用的新型管材概述

1.1 玻璃鋼管

玻璃鋼管是一種新型的復(fù)合管材，它以玻璃纖維作為增強材料，以樹脂為基體制成，具有耐腐蝕性能、輕質(zhì)高強、輸送流量大、安裝方便、工期短和綜合投資低等優(yōu)點，廣泛的應(yīng)用于化工企業(yè)腐蝕性介質(zhì)輸送以及城市給排水工程等諸多領(lǐng)域。

特理力學(xué)特性分析：環(huán)剛度為1.25-10 KN/m2，雙“O”連接密封圈承插連接或法蘭連接，密封性好。水力性能方面：粗糙系數(shù)為0.008-0.01，有一定的抗沉降性，同時耐酸堿等化學(xué)物質(zhì)的腐蝕。在施工時，對基礎(chǔ)處理要求低，重量為混凝土管的10%。玻璃鋼管道采用纖維纏繞工藝，環(huán)剛度一般都在10KN/m2 以下，也可以在實際的工程中，根據(jù)情況通過增加夾砂量來適當(dāng)加大環(huán)剛度。在安裝的過程中，連接用接頭和密封圈計100元/個。

1.2 HDPE 雙壁波紋管

發(fā)達國家應(yīng)用較多的新型管材，外壁為環(huán)狀波紋結(jié)構(gòu)，內(nèi)部則為平滑結(jié)構(gòu)。管壁截面為層結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁光滑平整，外壁為等矩排列的具有梯形中空結(jié)構(gòu)的管材。具有優(yōu)異的環(huán)剛度和良好的強度與韌性，重量輕、耐沖擊性強、不易破損等特點，運輸安裝方便。管道主要采用橡膠圈承插連接（或熱縮帶連接）。由于雙壁波紋管的特殊的波紋管壁結(jié)構(gòu)設(shè)計，使得該管在同樣直徑和達到同樣環(huán)剛度的條件下，用料（HDPE）最省。

特理力學(xué)特性分析：環(huán)剛度為2-8KN/m2，連接密封性上有套筒密封圈連接，若帶水作業(yè)施工質(zhì)量不易控制，漏水率高，且橡膠密封圈易老化（一般壽命15年），水力性能方面：粗糙系數(shù)為0.009-0.01，抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕。在施工方面對基礎(chǔ)處理要求低，管道可彎曲性良好，重量為混凝土管的11%。環(huán)剛度最高只能達到8KN/m2的等級，管徑最大1200mm以下，國內(nèi)廠家生產(chǎn)只能為630mm以內(nèi)的?；谶@種情況，一般只能用作支線，不宜作為主干管材使用。在安裝過程中，連接用接頭和密封圈100/個。

1.3 HDPE 中空壁纏繞管

HDPE中空壁纏繞管是一種以HDPE為原料生產(chǎn)矩形管坯經(jīng)纏繞焊接成型的一種管材。由于其獨特的成型工藝， 可300mm 的大口徑管材，是其他生產(chǎn)工藝難以完成的。管道連接主要采用熱熔帶連接方式，連接成本略高；該管的主要缺點是在同樣直徑和達到同樣環(huán)剛度下，要比雙壁波紋管耗費更多的原材料，因此其生產(chǎn)成本較高。

特理力學(xué)特性分析：環(huán)剛度為2-8KN/m2， 連接密封性上熱熔帶連接，密封性好，不易漏水，水力性能方面：（粗糙系數(shù)）0.009- 0.01，抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕，在施工方面對基礎(chǔ)處理要求低，管道可彎曲性良好，重量為混凝土管的13%，受結(jié)構(gòu)工藝影響，環(huán)剛度都在8kN/m2 以下，生產(chǎn)較高環(huán)剛度必須選用全新原料并加大管材壁厚，但這樣管材成本高，所以存在以次充好的情況。在安裝過程中連接用電熔帶503元/個。

1.4 金屬內(nèi)增強聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管

其內(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。經(jīng)涂塑處理的鋼帶與內(nèi)、外聚乙烯層在熔融狀態(tài)下復(fù)合，使其融為一體，即提高了管材的強度，又解決了鋼帶外露易腐蝕的問題。管徑從DN700～DN2000。最大優(yōu)勢是環(huán)剛度高（可達16kN/m2），同時造價較低。

特理力學(xué)特性分析：環(huán)剛度為10.5～16 KN/m2，熱熔連接密封性好，不漏水，水力性能方面：（粗糙系數(shù)）0.009- 0.01，抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿腐蝕。施工上對基礎(chǔ)處理要求低，管道可彎曲性良好，重量為混凝土管的10%。因?qū)摰膭傂院退芰系娜嵝詢烧咔擅畹膽?yīng)用，有效解決了之前兩種管材都存在的或沒有柔性或剛性不足的問題，最低生產(chǎn)工藝指標(biāo)高于現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，所以質(zhì)量較好。指導(dǎo)安裝不收取連接材料費。

2.應(yīng)用經(jīng)驗--管道設(shè)計關(guān)鍵是環(huán)剛度選擇

市政排水管網(wǎng)通常鋪設(shè)在道路地面之下，不會與外部車輛直接接觸，但所受外壓負(fù)載不可忽視。為了確保安全性，需合理設(shè)計環(huán)剛度，若是數(shù)值過小，則有可能發(fā)生管道變形或壓屈失穩(wěn)破壞；若是數(shù)值過大，則會造成成本太高、材料浪費。環(huán)剛度不僅取決于外壓負(fù)載的情況，還取決于鋪設(shè)后管道周圍土壤（回填材料）。如果鋪設(shè)情況較好，環(huán)剛度較低的管材也不會有很大變形；如果鋪設(shè)情況不好，即使用環(huán)剛度較高的管材也可能變形過大和出現(xiàn)壓屈失穩(wěn)。筆者建議在設(shè)計塑料埋地排水管時盡量選擇較高的環(huán)剛度。直徑在500mm以下塑料埋地排水管：一般選擇環(huán)剛度8kN/m2，只有在地質(zhì)條件好又沒有運輸車輛負(fù)載的采用環(huán)剛度4kN/m2；直徑在500-1200mm的塑料埋地排水管：盡量選擇環(huán)剛度8kN/m2，如果選擇環(huán)剛度8kN/m2 以下的要經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并嚴(yán)格控制鋪設(shè)施工的質(zhì)量；直徑800mm以上的塑料埋地排水管：重要工程推薦使用環(huán)剛度較高（環(huán)剛度8kN/m2以上的）的金屬增強復(fù)合纏繞管和玻璃鋼夾砂管。如果使用環(huán)剛度較低（環(huán)剛度8kN/m2 以下）的熱塑性塑料管，務(wù)必要經(jīng)過結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，并嚴(yán)格控制鋪設(shè)施工的質(zhì)量。同時，施工必須確?；靥钯|(zhì)量，主管區(qū)的回填土密實度不應(yīng)小于95%；管道寬度以外次管區(qū)的回填土密實不應(yīng)小于90%。

結(jié)語

綜上所述，市政工程中新型管材的選擇得根據(jù)實際工程的需要，每種新型管材都有其優(yōu)缺點，他們可以憑借自的優(yōu)勢給市政排水管道帶來方便，已經(jīng)能加強市政工程的排水管道建設(shè)，徹底替代了傳統(tǒng)管材。

參考文獻：

[1]張玉川.塑料埋地排水管的關(guān)鍵性能一環(huán)剛度.北京塑料工業(yè)協(xié)會資料2004.

[2] CECS 129：2001 埋地給水排水玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管管道施工及驗收規(guī)程[S].