新型管材在市政排水管網(wǎng)中的設(shè)計及運用

1、新型管材在市政排水管網(wǎng)中的設(shè)計及運用     摘要： 本文通過對幾種新型管材從技術(shù)、經(jīng)濟等方面的綜合比較，列舉了各種管材各自的優(yōu)勢及局限性，并明確了設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)環(huán)剛度的選擇，供今后在市政排水管網(wǎng)設(shè)計時參考。關(guān)鍵詞： 新型管材 排水管網(wǎng) 綜合比較 環(huán)剛度一、引言隨著我國國民經(jīng)濟持續(xù)快速的發(fā)展，市政建設(shè)的規(guī)模也在不斷擴大。作為城市重要的基礎(chǔ)設(shè)施市政排水管網(wǎng)，也得到了政府部門的大力支持、建設(shè)和完善。傳統(tǒng)的排水管材由于其本身固有的一些缺點，已經(jīng)難以適應(yīng)城市快速發(fā)展的需要。因此，近年來出現(xiàn)了許多新型管材，這些管材無論是性能還是施工難易程度都優(yōu)于傳統(tǒng)管材

2、，本文就其中比較典型的幾種管材（如HDPE雙壁波紋管、HDPE中空壁纏繞管、金屬內(nèi)增強聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管以及玻璃鋼夾砂管）從技術(shù)、經(jīng)濟角度進行綜合比較，以便今后設(shè)計在管材選擇方面參考。二、新型管材綜述市政排水管網(wǎng)較一般排水管網(wǎng)來說管徑相對較大，（一般都在DN400以上），市場上出現(xiàn)的大口徑新型管材根據(jù)材質(zhì)的不同，大致可以分為以樹脂為基體玻璃纖維為增強料的玻璃鋼管，以HDPE（高密度聚乙烯）為原料的HDPE管以及以UPVC（聚氯乙?。樵蟄PVC管。由于UPVC（聚氯乙烯）在熔融擠出時的流動性很差、熱穩(wěn)定性也差，生產(chǎn)大口徑管材是相當(dāng)困難的，大口徑聚氯乙烯管的連接問題也困難，目前國內(nèi)生

3、產(chǎn)的UPVC排水管管徑絕大部分在DN600以下，比較適合在小區(qū)等排水管管徑不大的地區(qū)使用，而不適合在市政排水管網(wǎng)（相對管徑較大）上使用，故本文不對該型管材進行論述比較。玻璃鋼纖維纏繞增強熱固性樹脂管，簡稱玻璃鋼管，是一種新型的復(fù)合管材，它主要以玻璃纖維作為增強材料，以樹脂為基體制成，以其優(yōu)異的耐腐蝕性能、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。隨著玻璃鋼管的普及應(yīng)用，又出現(xiàn)了玻璃纖維繞增強熱固性樹脂夾砂管，簡稱夾砂玻璃鋼管（RPMP管），這種管道從性能上提高了管材剛度，降低了成本。接頭一般采用承插連接方式，兩道“

4、O”型密封圈。安裝方便、可靠、密封性、耐腐蝕性好，接頭可在小角度范圍內(nèi)任意調(diào)整管線的方向。HDPE管是一種具有環(huán)狀波紋結(jié)構(gòu)外壁和平滑內(nèi)壁的新型塑料管材，由于管道規(guī)格不同，管壁結(jié)構(gòu)也有差別。根據(jù)管壁結(jié)構(gòu)的不同，HDPE管可分為雙壁波紋管和纏繞增強管兩種類型。目前在生產(chǎn)工藝和使用技術(shù)上已經(jīng)十分成熟，在歐美等發(fā)達國家已經(jīng)得到了極大的推廣和應(yīng)用。1HDPE雙壁波紋管雙壁波紋管是由HDPE同時擠出的波紋外壁和一層光滑內(nèi)壁一次熔結(jié)擠壓成型的，管壁截面為雙層結(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，且運輸安裝方便。管

5、道主要采用橡膠圈承插連接（也可采用熱縮帶連接）。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。但受到生產(chǎn)工藝限制，目前國內(nèi)能生產(chǎn)的最大口徑也只有DN1200，使得其推廣受到一定的限制。2HDPE中空壁纏繞管它是一種以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，可生產(chǎn)口徑達3000mm的大口徑管材，這是其他生產(chǎn)工藝難以完成甚至于無法完成的。此種管材與雙壁波紋管在性能上基本一致，管道連接主要采用熱熔帶連接方式，連接成本較雙壁波紋管略高；另外，該管的一個主要缺點是在同樣直徑和達到同樣環(huán)剛度下，一般要比直接擠出

6、的雙壁波紋管耗費更多的原材料，因此，其生產(chǎn)成本較高。3金屬內(nèi)增強聚乙烯（HDPE）螺旋波紋管它是以聚乙烯為主要原料，經(jīng)過特殊的擠出纏繞成型工藝加工而成的結(jié)構(gòu)壁管，產(chǎn)品由內(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層的三層特殊結(jié)構(gòu)構(gòu)成。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，使其有機的融為一體，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DN700DN2000。其連接方式主要有：焊接連接、卡箍連接和熱收縮套接（適用于DN1200以下）。該管的最大優(yōu)勢在于可以達到其他塑料管材不能達到的環(huán)剛度（可達16kN/m2），同時造價相對低廉。以上各種管材物理性能比較詳見表1

7、。三、綜合造價比較本文以深圳地區(qū)為例，對上述新型管材進行綜合造價比較。為使比較更符合實際，并能充分發(fā)揮各種管材自身優(yōu)點，比較中考慮了二次搬運、地下水抽排、溝槽支護、管道基礎(chǔ)以及管溝回填等諸多方面因素，管道埋深統(tǒng)一按4m計算；由于新型管材內(nèi)壁光滑，輸水能力較高，比較中鋼筋混凝土管管徑按比新型管材管徑大一級考慮。（詳見表2）物理力學(xué)性能比較 表1                管類項目     

8、60;       鋼筋混凝土排水管             HDPE雙壁波紋管             HDPE中空纏繞管             金屬內(nèi)增強聚乙烯（H

9、DPE）螺旋波紋管             玻璃鋼夾砂管                     環(huán)剛度             10KN/  

10、60;          28KN/             28KN/             10.516KN/             

11、;1.2510KN/                     連接密封性             水泥包封，易漏水，造成二次污染環(huán)境             套

12、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）             熱熔帶連接，密封性好，不易漏水             熱熔連接，密封性好，不漏水             雙“O”密封圈承插

13、連接或法蘭連接，密封性好                     水力性能             （粗糙系數(shù)）0.0130.014             （

14、粗糙系數(shù)）0.0090.01             （粗糙系數(shù)）0.0090.01             （粗糙系數(shù)）0.0090.01             （粗糙系數(shù)）0.0080.01    

15、60;                環(huán)境適應(yīng)性             剛性管怕地質(zhì)沉降，易受化學(xué)腐蝕             抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕   

16、0;         抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕             抗地質(zhì)沉降能力強，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕             有一定的抗沉降性，耐酸堿等化學(xué)物腐蝕        &

17、#160;            施工特點             基礎(chǔ)要求高，重量大，施工工具，人力多             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%     &

18、#160;       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%             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%             對基礎(chǔ)處理要求低，重量為混凝土管的10%     

19、0;               使用壽命             30年             50年         

20、60;   50年             50年             50年                     產(chǎn)品特

21、點及局限性             因是剛性管，很難適應(yīng)較復(fù)雜的地理環(huán)境，且因性能影響很容易發(fā)生問題，后期的維護成本很高             環(huán)剛度最高只能達到8KN/的等級，另因是擠出工藝制造，管徑最大1200MM以下，國內(nèi)大多數(shù)廠家只能生產(chǎn)630MM以內(nèi)的，所以這種管材一般只用作支線，而不宜采納為主干管材    

22、0;        受結(jié)構(gòu)工藝影響，這種管材一般生產(chǎn)的環(huán)剛度都在8KN/以下的，生產(chǎn)較高環(huán)剛度必須選用全新原料并加大管材壁厚，但這樣管材成本非常高，所以存在以次充好的普遍情況，造成了惡劣影響。             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，因最低生產(chǎn)工藝指標都遠遠高于現(xiàn)行的產(chǎn)品國家標準，所以采用這種管材不必擔(dān)心以次充好質(zhì)量

23、不穩(wěn)定。             管道采用纖維纏繞工藝，環(huán)剛度一般都在10KN/以下，但也可根據(jù)實際的需要通過增加夾砂量來適當(dāng)加大環(huán)剛度。                     管材安裝費用        &

24、#160;    安裝費用高             連接用接頭和密封圈計100元/個             連接用電熔帶503元/個             指導(dǎo)安裝不收取連接材料費  

25、           連接用接頭和密封圈計100元/個               管道綜合造價比較 表2                管徑     

26、0;       鋼筋混凝土管             玻璃鋼夾砂管             雙壁波紋管             中空壁纏繞管   &

27、#160;         金屬內(nèi)增強波紋管                     DN600             923.57元/m     

28、        1042.71元/m             1099.00元/m             1145.97元/m              &#

29、160;                   DN800             1350.29元/m             1509.99元/m  

30、0;          1595.55元/m             1760.53元/m             1413.78元/m           &

31、#160;         DN1000             1890.55元/m             2010.75元/m            &#

32、160;             2835.15元/m             1673.55元/m                     DN1200 &#

33、160;           2042.66元/m             2583.28元/m                        

34、60; 3783.39元/m             3021.32元/m                     DN1500            

35、0;2725.70元/m             3781.04元/m                          5447.11元/m             4331.38元/m              注：各種管材單價參照深圳地區(qū)2005年3季度信息價以及各廠家報價從上述比較中可以看出，部分管材的綜合造價已經(jīng)接近鋼筋混凝土管造價，但新型管材的抗沉降性能、輕便性以及施工快速等優(yōu)點是鋼筋混