淺談南方水網地區農村水上污水管材的應用

謝寧府 李永渠 林得雨

(中建新疆建工集團第一建筑工程有限公司， 新疆 烏魯木齊 830011）

1 工程特點

1.1 項目簡述

浦口區農村人居環境政治提升--農村生活污水治理項目， 對浦口區532 個自然村的農村生活污水進行綜合治理， 共涉及浦口區5 個街道， 工程覆蓋面積710km左右。 浦口區境內分屬長江與滁河2 條水系（見圖1）， 本項目的實施涉及在長江水系和滁河水系作業， 以滁河水系居多： 滁河的主要支流清流河在浦口區境內河道長9km， 其它注入滁河的小流域支流有萬壽河、 陳橋河、 永寧河、 清流河、 老滁河等。 其中，永寧街道的大橋社區、 青山社區和聯合社區有41 個需要實施農污治理的自然村在清流河、 滁河和老滁河流域范圍內， 出現了很多管網和設備站點涉水情況。

圖1 浦口區省級水功能區劃圖

1.2 污水管網的特點

1） 永寧街道大橋社區、 青山社區和聯合社區的多數自然村處于滁河和滁河故道之間。 沿河村水系均受到以上兩條主要河流影響。 清流河從境內穿過， 周圍水系很發達； 2） 污水管網沿河布設， 管道和檢查部位的施工是重難點； 3） 村民污水出戶管標高接近水面， 管道的運輸與安裝環境處于水中， 污水管道面臨水上施工的形勢； 4） 污水管道分布在不同的自然村， 約41 個自然村， 涉及到水上污水管道至少5km，呈 “網絡交錯狀態”。

2 管材比選

2.1 市政工程污水管材類型

在常用的市政工程中， 污水管道的材料必須滿足一定要求， 才能保證正常的排水功能。

1） 污水管道必須具備足夠的環剛度； 2） 污水管材必須具備抵抗污水沖刷和耐磨的作用； 3） 污水管材密封性好， 防止污水滲出或地下水深入； 4） 污水管道盡可能就地取材， 減少材料周轉和運輸。

通常所用的管材有： 鋼筋混凝土管、 鋼管、 纏繞式玻璃鋼夾砂管、 玻璃鋼夾砂管、 高密度聚乙烯雙壁波紋管、 預應力鋼筒混凝土管、 PE管、 球墨鑄鐵管、包封管。 以上管材的特點分析詳見表。

表1 常用管材分析

*包封管指的是： 內部柔性管道， 外部使用混凝土包裹的管道， 通常在水下環境使用。

管材類型鋼筋混凝土管 鋼管 纏繞式玻璃鋼夾砂管玻璃鋼夾砂管預應力鋼筒混凝土管雙壁波紋管雙壁纏繞管球墨鑄鐵管 PE管 包封管環剛度 好 好 差 一般 好 差 一般 好 一般 好摩阻系統 一般 一般 小 小 較小 小 小 一般 小 小材料運輸 難 難 容易 容易 難 容易 容易 難 容易 難施工方法 開槽/頂管 開槽/夯管/架管 開槽 開槽 開槽/架管 開槽 開槽 開槽/架管 開槽/架管/定向鉆 開槽施工成本 一般 較高 一般 較高 較高 一般 一般 較高 較高 較高

通過上表可看出： 開槽施工的管材選取范圍很廣泛， 非開挖類型的管材有鋼筋混凝土管、 鋼管和PE管， 架空施工的管材有： 鋼管、 預應力鋼筒混凝土管、 球墨鑄鐵管和PE管。

2.2 農村地區污水管材類型

農村污水治理有以下具有代表性問題： 1） 面廣、分散； 2） 污染源多； 3） 村莊沒有配套排水管網建設， 隨意排放； 4） 南方地區溝、 渠、 河、 浜、 塘等水系多， 實施難度大； 5） 農村施工場地狹小， 材料運輸困難； 6） 農村污水收集按戶收集， 污水系統主管徑基本不會超過400mm。 因此農村污水管材與市政工程污水管材相對比， 具有施工靈活、 小管徑運用廣、 施工周期短的特點。

南京市浦口區農村生活污水治理項目的污水管材分為以下類型。

1） 主要道路以下污水主管道選用300mm管徑的鋼筋混凝土管道 （Ⅱ級） 和球墨鑄鐵管； 2） 非主要道路以下主管道使用雙壁纏繞管； 3） 污水收集系統的接戶管使用U-PVC管； 4） 負壓收集系統的污水管使用實壁PE管， 外層包裹鋁箔和保溫層； 5） 架空管道部位使用具有防腐層的鋼管。

2.3 南方水網地區農村水上污水管材比選

本類型的污水管道使用架空施工方法， 在本項目的架空施工方法分為磚砌支墩架空管施工方法和鋼管樁架空管施工方法。 通過上表的比較， 對架空管材作出以下比選。

2.3.1 鋼管

此類型管材具有： 質地堅固、 環剛度高、 抗壓、抗震性能好的特點， 可使用焊接和法蘭連接。 但是要做好管材的內外防腐層、 合理設置檢修槽。

2.3.2 預應力鋼筒混凝土管

此類型管道， 在帶鋼筒的混凝土芯上纏繞環向預應力高強鋼絲， 并噴涂水泥沙漿保護面層制成的管子。 在工作狀態下， 由管中薄鋼板承擔管材內水的滲透壓力， 由纏繞在管芯外的預應力高強度鋼絲及管芯混凝土承擔管材內水壓力和外荷載， 是一種將鋼管與普通預應力混凝土管的優點相結合的管道。 是鋼板、混凝土、 高強鋼絲和水泥砂漿幾種材料組成的復合結構， 具有鋼材和混凝土各自的特性。

適用于跨區域水源地之間的大型輸水工程， 自來水、 工業和農業灌溉系統的供配水管網， 電廠循環水管道， 各種市政壓力排污主管道和倒虹吸管等， 在全球范圍內廣泛使用。

但是制作工藝較復雜， 生產周期長， 價格昂貴，不適合用于本項目。

2.3.3 球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管有以下優點： 1） 球墨鑄鐵管是一種半剛性的管道， 它克服了完全剛性和完全柔性管道在密封性上的相應弱點， 具有良好的密封性和防滲漏能力； 2） 該管道水力特性好； 3） 管材在耐酸堿性與耐高溫環境良好， 耐久性好。

但是架空施工不同于開槽施工， 由于球墨鑄鐵管自身重、 管材連接單一、 檢修構筑物加工及安裝難度大等原因， 不是該環境下首選材料。

2.3.4 PE管

PE管以聚乙烯為原材擠出成型的內壁光滑平壁管， 該管材具有質量輕、 壽命長、 施工方便、 摩阻小等優點。 用于非開挖工藝的PE管， 還具有延展性好、強度高、 剛度好的特點。

但用PE管以上特點是埋在地下環境才有的， 水上環境不同于開槽施工， 管材外露在外界， 其壽命會明顯縮短。 因為PE管的防曬能力非常的差、 抗紫外線能力不行， 在室外非常容易熱脹冷縮， 所以如果長時間外漏， 會導致PE管變脆， 并且會縮短其使用壽命。 通常會在管材周圍包裹保溫層和鋁箔， 但是運維階段須周期性檢查， 并且及時更換。

通過以上比較， 本項目選用鋼管作為水上污水管道主管， 內側與外側均涂環氧瀝青防銹漆。

3 簡述管材使用及管道施工要點

3.1 管材使用注意要點

1） 管材進場前， 完成管道內外側防腐層， 安裝過程中如發現防腐層有損壞， 及時修補； 2） 管材焊接連接前， 按照要求將管道周圍打坡口； 3） 管材下料切割前， 合理計算轉角位置并預留出鋼制檢修槽尺寸。

3.2 管道施工要點

1） 材料和半成品運輸： 主、 支管道加工完成后，使用吊車或者人工搬運到浮橋， 浮橋由油桶加工， 可以在水上行駛。 支管從接戶至主管， 大部分是有空間作業， 可以從岸上人工搬運； 2） 固定主管道和支管：由于支管使用PVC管道， 同主管道連接時， 使用塑鋼轉換結構連接， 安裝在支墩位置固定牢固； 3） 固定檢修槽： 主管道的鋼制檢修槽同鋼管連接， 在設計好的位置邊安裝管道邊安裝鋼制檢修槽； 4） 安裝橋管防護網片： 橋管安裝完成后， 為防止人爬入管道造成安全事故， 須安裝永久性扇形防攀爬防護網片。

4 結語

在縣域統籌類型的農村生活污水治理項目中， 水網地區農村生活污水的設計方案深化、 管材選型與施工工藝比選均是本項目的重難點， 對于項目實施推進有舉足輕重作用， 希望通過本項目的總結， 為其余類似項目提供參考。