道路下給排水管材的選用分析

黃俊英

（中國市政工程西南設(shè)計研究總院，四川 成都 610081）

一、前言

隨著城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市道路的長度也在快速增加。為了保證道路下給排水管線的鋪設(shè)安全和實用性對給排水管材的選用就顯得十分重要。

二、常用給水管材簡介

目前給水工程中常見的管道有球墨鑄鐵管、鋼管、給水用硬聚氯乙稀管、聚乙烯管、玻璃鋼管、新型復(fù)合鋼管。

（1）球墨鑄鐵管（DIP）

離心球墨鑄鐵管是由經(jīng)過球化和孕育處理的優(yōu)質(zhì)鐵水用離心鑄鐵工藝生產(chǎn)，其強(qiáng)度比鋼管高，延伸率大于10%，抗腐蝕能力比鋼管強(qiáng)。國際標(biāo)準(zhǔn)中，離心球墨鑄鐵管規(guī)格為DN40～DN2600，國內(nèi)有些球墨鑄鐵管生產(chǎn)廠已基本上按國際標(biāo)準(zhǔn)要求生產(chǎn)。離心球墨鑄鐵管的瀝青外涂層和水泥砂漿內(nèi)襯防腐均在工廠生產(chǎn)線上完成，質(zhì)量可靠、使用壽命長且現(xiàn)場施工方便，目前國內(nèi)許多城市已將離心球墨鑄鐵管廣泛應(yīng)用于DN200～DN700的給水配水管網(wǎng)上，DN1000～DN2000的輸水管采用此管材也較多。

（2）鋼管（SP）

按焊縫的形式分為直縫焊接鋼管和螺旋縫焊接鋼管。

①直縫焊接鋼管產(chǎn)品規(guī)格DN150-2200mm，也有更大口徑的產(chǎn)品，往往大口徑鋼管應(yīng)增加剛性環(huán)，以減少管壁厚度。直縫鋼管多采用現(xiàn)場生產(chǎn)，單管長度較短，管長受鋼板尺寸的限制。

②螺旋縫焊接鋼管（SY/T5037）生產(chǎn)設(shè)備復(fù)雜，自動化程度高，都是工廠生產(chǎn)。產(chǎn)品規(guī)格D219-2420m，單管長度8-12m。

鋼管接口多采用焊接，要求施工現(xiàn)場應(yīng)有足夠的電源。

鋼管強(qiáng)度高，延伸性能好，不易破碎，便于現(xiàn)場加工。

鋼管易被腐蝕，作為輸水管材應(yīng)另作內(nèi)外防腐層，在環(huán)境條件較差地段還應(yīng)作陰極保護(hù)。

（3）給水用硬聚氯乙稀管（UPVC）

硬聚氯乙烯管是將UPVC樹脂與穩(wěn)定劑、潤滑劑等添加劑配合后，經(jīng)擠出成型的。外徑50至800mm，單管長度4、5、6m。壓力等級 ：0.6、1.0MPa （710mm 和 800mm 只 有0.3MPa的規(guī)格）。

UPVC管材耐腐蝕性能強(qiáng)，單位長度的重量輕，內(nèi)壁光滑、粗糙系數(shù)n=0.008-0.009，不易產(chǎn)生二次污染，管件齊全。

管材采用承插式膠圈接口和膠水粘接。

（4）聚乙烯管（PE管）

PE管具有熱塑料管材耐腐蝕性能好，不產(chǎn)生輸送水二次污染和嚴(yán)密性強(qiáng)的特點。小管徑的管材可用盤管供應(yīng)，運輸、敷設(shè)方便。PE管采用熱熔管件（小口徑管）和熱熔對接連接，可用專用熔接設(shè)備將管材在溝槽上部或場地上將管道連接成幾十米甚至幾百米整體管道進(jìn)行彈性敷設(shè)，不受施工現(xiàn)場地形變化的影響。PE管的這種特點使其應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)展到：可采用浮運沉管法埋設(shè)水下給水管道；可采用定向鉆進(jìn)行不開槽施工埋設(shè)城鎮(zhèn)給不管道；還可將其用于更新城市修建的各種用途的SP、CIP、PCP等需要改造的舊管道，也就是將PE管連續(xù)送入舊管道內(nèi)作為舊管道和內(nèi)襯，由于PE管的水力摩阻系數(shù)小，不會影響舊管道的輸送流量。這種更新舊管道的施工目前已有各種專用設(shè)備和專業(yè)施工工程公司。由于PE管具有上述突出優(yōu)點，目前在給水工程中的應(yīng)用在國外已超過PVC-U管，在國內(nèi)亦呈上升趨勢。

PE管屬于柔性管，在埋地管道工程中應(yīng)用時，對大于等于DN110mm管道，在其技術(shù)規(guī)程未頒布前，可按作用在管道上的內(nèi)外荷載參照相應(yīng)的熱塑性塑料給水管道技術(shù)規(guī)范進(jìn)行必要的計算，確定管壁厚度；對水下管道和管材，還應(yīng)按作用在管道上的水流壓力，水面浮運及下沉過程中各種受力條件進(jìn)行設(shè)計計算，確定管壁結(jié)構(gòu)，要求生產(chǎn)廠按設(shè)計要求制造專用管材。

（5）玻璃鋼管

近十年來，我國從歐美引進(jìn)多條玻璃鋼管生產(chǎn)線，并形成批量生產(chǎn)，各廠家產(chǎn)品多執(zhí)行AWWA標(biāo)準(zhǔn)。近年我國制定了建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JC552、JC/T838和城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CJ/T3079標(biāo)準(zhǔn)。

目前，國內(nèi)市場上主要提供的玻璃鋼管材有玻璃纖維增強(qiáng)樹脂管和玻璃纖維增強(qiáng)樹脂夾砂管兩類。

主要特性：

①內(nèi)壁光滑，粗糙系數(shù)低（n=0.008-0.009）之間，在相同的管徑水頭損失的條件下，其過流量較大，換句話來講，就是在相同的過流量和水頭損失的條件下，管徑可以減小。

②重量輕，管壁材料的比重為1.5-1.9，管材單位長度的重量也輕，便于運輸和吊裝。特別是在交通不便的田野、丘陵地段鋪設(shè)此種管道會更為方便。

③耐腐蝕，玻璃鋼的抗酸堿和散電流的腐蝕性能較強(qiáng)是人所共知的，因此，也就減少另作防腐層費用，在土壤電阻率低的地區(qū)還免去了繁瑣保護(hù)措施的費用。

（6）新型復(fù)合鋼管

為近年來運用航空技術(shù)新開發(fā)的新型管材，價格較貴。

即內(nèi)壁為不銹鋼，外壁為碳鋼鋼材，并作好外防腐處理，此種管材在西北、西南地區(qū)有部分應(yīng)用。

三、常用排水管材簡介

目前，國內(nèi)使用的排水管主要有鋼筋混凝土管、玻璃鋼夾砂管和塑料管材（主要是HDPE聚乙烯雙壁波紋管，下稱HDPE）。管材的選擇應(yīng)從工程的規(guī)模、重要性、對管道直徑及壓力的要求、工程地質(zhì)、外荷載狀況、工程的后期要求、資金控制等方面進(jìn)行綜合分析比較后確定。由于管道建設(shè)所占投資的比重較大，且因管材選用不當(dāng)造成事故或增加不必要資金的實例比較多，因此合理經(jīng)濟(jì)確定管材的選用對節(jié)省投資、方便施工、安全運行意義很大。

混凝土管：在排水工程中已有很長的使用歷史，具有管材自身強(qiáng)度高、抗浮性能好、安裝維護(hù)有成熟的經(jīng)驗。因其制作工藝簡單、造價低、較適合我國的經(jīng)濟(jì)狀況而得到普遍應(yīng)用，但混凝土管也有其不足的方面，如自身重量大，運輸費用高、安裝麻煩；剛性大，在軟弱地基及地震高發(fā)區(qū)使用易發(fā)生事故等。

玻璃鋼管：玻璃鋼管的特點是強(qiáng)度較高，重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢、內(nèi)壁光滑阻力小，在相同管徑、相同流量條件下比其他材質(zhì)管道水頭損失小、節(jié)省能耗。玻璃鋼管的連接也采用承插式，并設(shè)置膠圈，安裝很方便。玻璃鋼管相對而言壁薄，為柔性管道，對基礎(chǔ)與回填要求較高。玻璃鋼管水頭計算的內(nèi)壁粗糙系數(shù)設(shè)計時一般取n=0.009，壽命一般為50年。但是，玻璃鋼管也有它的缺點。首先，玻璃鋼管抗壓強(qiáng)度高主要是指它的抗內(nèi)壓能力，而它的抗外壓能力卻較低，通常要預(yù)先壓制成扁橢圓狀再埋地，以承受外荷載和土壓力；同時，它的接口易滲漏；而且玻璃鋼管的單位價格較高。

HDPE：作為新型綠色環(huán)保管材，HDPE管具有重量輕、耐腐蝕、運輸及施工方便、維護(hù)費用底、抗震性能量好等優(yōu)點，目前已經(jīng)在國內(nèi)已經(jīng)開始大規(guī)模的推廣使用，國家也制定了有關(guān)的推廣使用政策。但是，目前市場規(guī)范性較差，產(chǎn)品質(zhì)量良莠不齊；施工經(jīng)驗相對較少，施工質(zhì)量較差，需要在管材的采購和安裝過程中嚴(yán)格把關(guān)，才能保證獲得滿意的效果。

四、道路下給排水管材的選用分析

對于城市道路下給排水管材的選用，要根據(jù)管材的基本特點和工程的具體要求綜合考慮，尤其是工程的具體要求，是給排水管材選用的依據(jù)。在具體的實施工程中，可以根據(jù)以及幾個原則進(jìn)行給排水管材的選取、

（一）衛(wèi)生因素

對于道路下給排水管材的選用，要充分考慮對于管材衛(wèi)生要求的限制。隨著我國人民生活水平的不斷提高，現(xiàn)代人對健康和安全的重視格外突出。飲用水安全就成為人們關(guān)注的焦點。因此要從多方面考慮保證水質(zhì)的安全和給排水管材的安全。金屬性質(zhì)的管材比較容易生銹、而且易腐蝕和結(jié)垢，所以說對金屬質(zhì)管材的選用要慎之又慎，要充分對金屬管材的相關(guān)性質(zhì)和危險進(jìn)行分析評估。對于水質(zhì)要求高的區(qū)域要嚴(yán)格限制金屬管材的使用，并積極啟用其他無污染，安全可靠的新型管材。

（二）溫度因素

溫度對于管材的質(zhì)量有著重要的影響，在進(jìn)行管材的選擇是，要充分考慮溫度對管材的影響。例如，各種塑料管材的低溫以及高溫性能都很差，無法適應(yīng)寒冷地區(qū)或者高溫地區(qū)的需求。對與具體到鋪設(shè)過程，應(yīng)該盡量埋深，從而有效屏蔽溫度對于管材的影響。如果不能保證深埋的話，就必選選擇其他類型的管材。同時，對于特殊類型的排水，溫度可能會很高，這是就要選用特定的耐高溫管材。

（三）防滲要求

一般情況下，塑料管材的防滲性能都比較好，但是不同的材質(zhì)由于使用過程中的變形或損壞而導(dǎo)致的滲漏可能性卻不盡相同。PVC-U由于抗沖擊性、耐應(yīng)力開裂性較差，相當(dāng)來說，易受外力破壞而發(fā)生滲漏；玻璃鋼夾砂管抗沖擊性較好，強(qiáng)度高，但其柔韌性比聚烯烴管材差，如果基礎(chǔ)處理不好，當(dāng)發(fā)生地基不均勻沉降也易導(dǎo)致管材開裂和接口不嚴(yán)密發(fā)生滲漏；聚烯烴管材由于抗沖擊性、耐應(yīng)力開裂性強(qiáng)，柔韌性好，在環(huán)剛度和強(qiáng)度滿足要求的情況下，發(fā)生破壞而滲漏的可能性小些。此外，環(huán)剛度越大的管子發(fā)生變形、破壞的可能性越小。

在防滲要求較高的場合下，如地下水位高或排除污水，環(huán)剛度不宜太低，要留有一定的余地，最好選用聚烯烴類管材或玻璃鋼夾砂管。對于雨水管道，若地下水位較低，防滲要求可低些，管材選擇主要考慮經(jīng)濟(jì)因素。在地基條件不好而防滲要求又高的場合下，最好先用聚烯烴類管材。

（四）價格因素

城市道路下排水管材也要同時注意價格因素的影響。在同等價格或價格相差不大的條件下，應(yīng)選擇管材衛(wèi)生、性能優(yōu)越、便于安裝維修的管材；在同樣性能的條件下，應(yīng)選擇使用價格便宜的管材；最好的選擇是采用價格既便宜、性能又良好、安裝維修方便的管材。

（五）環(huán)剛度要求

城市道路下排水管材對荷載的大小要求非常高，這是選用管材的一項重要依據(jù)。當(dāng)荷載超過管道的正常使用后，容易造成管道的破裂。這樣不僅會帶來很大的維護(hù)費用，而且有可能造成污染物質(zhì)滲入管道內(nèi)而引起極大的安全隱患。不同材料、不同形式或不同規(guī)格的管材其承載能力不一樣的，塑料排水管主要承受的是外壓，用來評價塑料管材承載力的重要參數(shù)是環(huán)剛度。對于不同要求的管道要根據(jù)實際選用合適的管材。

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的日益提高，現(xiàn)代城市道路下給排水管道工程的關(guān)注也越來越多。對道路下給排水管材的要求也逐漸提高。無論是在衛(wèi)生安全上，還是在具體的應(yīng)用功能上都有了新的要求。因此，在管材的選用上要使用合適的管材，從而有效保證管道的良好的使用性能和盡量長的使用壽命。管道材料的質(zhì)量一旦達(dá)不到要求，就容易造成漏水、滲水甚至其他安全隱患。并且?guī)砗艽蟮慕?jīng)濟(jì)損失。因此，要城市道路下排水管材的選用上要非常慎重，綜合多方面的因素進(jìn)行分析，以達(dá)到最滿意的效果。

結(jié)論

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國的道路下給排水工程得到了很大的發(fā)展，道路下給排水管材的選擇和使用是道路下給排水管道建設(shè)的重要內(nèi)容。為了保證道路下給排水管線的鋪設(shè)安全和實用性對給排水管材的選用十分重要。道路下給排水管材選擇要綜合考慮多方面的因素，避免因為管材質(zhì)量或者選擇的錯誤導(dǎo)致各種損失或者危險的發(fā)生。

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