天津?yàn)I海新區(qū)某排水工程中新技術(shù)新材料的運(yùn)用

李 鵬

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

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天津?yàn)I海新區(qū)某排水工程中新技術(shù)新材料的運(yùn)用

李 鵬

(天津市市政工程設(shè)計(jì)研究院，天津 300051)

結(jié)合天津?yàn)I海新區(qū)某排水工程實(shí)例，介紹了兩種新型管材的優(yōu)點(diǎn)，闡述了一種連接管道與檢查井的新方法，并探討了高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)新材料的特性，指出新材料新技術(shù)的應(yīng)用有助于延長管道的使用壽命，達(dá)到節(jié)能減排的效果。

排水管網(wǎng)，PE半井，檢查井

本工程項(xiàng)目區(qū)域位于天津市濱海新區(qū)，力求遵循可持續(xù)發(fā)展的原則建設(shè)生態(tài)型園區(qū)，以“生態(tài)、環(huán)保”為開發(fā)設(shè)計(jì)理念，如今已經(jīng)成為天津城市建設(shè)框架的創(chuàng)新型區(qū)域，主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)涉及清潔能源、綠色建筑以及綠色交通等，伴隨著京津冀協(xié)同發(fā)展的深化，今后會成為天津?yàn)I海新區(qū)乃至環(huán)渤海地區(qū)綠色生態(tài)產(chǎn)業(yè)的重要基地。

根據(jù)本區(qū)域工程地質(zhì)勘查報(bào)告，本工程區(qū)域土壤鹽漬化較為嚴(yán)重，場區(qū)地下水對混凝土具有嚴(yán)重腐蝕性，因此對地下排水管網(wǎng)抗腐蝕性能提出了較高的要求。所以，我們要有針對性地采用新技術(shù)、新材料、新方法延長管道的使用壽命、減少地下管道病害，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的原則、達(dá)到“節(jié)能減排”的效果。

1 新型管材的使用

新型管材中的聚乙烯塑鋼纏繞排水管和鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管被用于本項(xiàng)目起步區(qū)的排水工程中(在管道直徑不大于1 200 mm的排水管道中廣泛使用)，收獲了十分詳細(xì)的經(jīng)驗(yàn)和方法，這些管材將在城市排水工程的建設(shè)中繼續(xù)使用下去。新型管材相比于常規(guī)的鋼筋混凝土管道，其有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)摩阻系數(shù)小，水流通過能力強(qiáng)。新型管材的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.009，而鋼筋混凝土管的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.013。因此，新型管材比同口徑的其他管材可通過更大的流量。過流能力增加10%～20%。

2)具有一定的抗壓能力。以聚乙烯塑鋼纏繞排水管為例，該種管材為三層結(jié)構(gòu)，內(nèi)、外層為聚乙烯，中間層為經(jīng)涂塑處理的金屬鋼帶，經(jīng)涂塑處理的金屬鋼帶與內(nèi)、外聚乙烯層在熔融狀態(tài)下復(fù)合，使其有機(jī)的融為一體。將鋼的剛性和塑料的柔性巧妙的應(yīng)用，大大增強(qiáng)了管材的環(huán)行剛度,從而增強(qiáng)了管道對土壤負(fù)荷的抵抗力。

3)化學(xué)穩(wěn)定性佳，使用壽命長。新型管材分子沒有極性，所以化學(xué)穩(wěn)定性好，一般使用環(huán)境的土壤、電力、酸堿等因素不會使管道損壞。在埋地情況下，新型管材的使用年限可達(dá)50年以上。

4)施工便捷。由于新型管材管重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)輕于混凝土管，重量僅為鋼筋混凝土管的10%，搬運(yùn)和施工都很方便，因而施工速度快。

5)適當(dāng)?shù)膿锨取Ｐ滦凸懿墓軐偃嵝怨懿?，可抵御一定程度的地基不均勻沉降，管道接口?yán)密，無滲漏。

2 管道與檢查井的連接

本項(xiàng)目區(qū)域?yàn)檐浲恋鼗?，在類似地段的?shí)際工程中，新型管材排水管道與檢查井的連接常采用短管過渡段。過渡段由兩節(jié)短管柔性連接而成，每節(jié)短管600 mm～800 mm，過渡段總長在1 500 mm～2 000 mm，短管之間采用柔性連接。

為保證管道與檢查井之間的密閉性，在檢查井壁與管道之間設(shè)中介層，即在井壁和管道連接處設(shè)橡膠密封圈(見圖1)。

新型管材管道與檢查井的連接部位是新型管材設(shè)計(jì)、施工中的薄弱環(huán)節(jié)。雖然采取了加過渡段，井壁加中介層做法，但仍有滲漏現(xiàn)象出現(xiàn)。在本項(xiàng)目的排水設(shè)計(jì)中作為關(guān)鍵問題加以研究，經(jīng)分析造成管道與檢查井連接處滲漏的主要原因如下：

1)軟土地基承載力低(小于100 kPa)，后期沉降量大且不均勻，沉降持續(xù)時(shí)間較長。當(dāng)?shù)鼗休d力沒有得到有效提升時(shí)，地面受各種不均勻荷載影響，引起管道局部向下運(yùn)動(dòng)，往往會呈現(xiàn)凹陷形不均勻沉降。同時(shí)，由于排水檢查井材質(zhì)與管道材質(zhì)不同，自身重量較大，荷載較為集中。如果基礎(chǔ)處理不當(dāng)，與管道的沉降量不一致，也易造成接口開裂滲漏。

2)排水檢查井采用預(yù)制混凝土砌塊材料，線膨脹系數(shù)為0.000 01 ℃，隨溫度變化而產(chǎn)生的變形極小。排水管道材質(zhì)為聚乙烯和鋼材的復(fù)合材料，線膨脹系數(shù)為0.2 mm/(m·℃)，隨溫度變化管道呈現(xiàn)較為明顯的熱脹冷縮現(xiàn)象。由于不同季節(jié)土壤溫度溫差較大，施工現(xiàn)場晝夜溫差較大，管道沒有及時(shí)回填等原因，造成排水管道產(chǎn)生一定程度的收縮位移，而與檢查井分離產(chǎn)生開裂。

針對以上原因，在本項(xiàng)目排水設(shè)計(jì)中，提出了如下措施：

1)改善軟土地區(qū)地基條件，減少不均勻沉降，防止開裂。管道要鋪設(shè)在原狀土層上，對于不良土層，如軟土、淤泥質(zhì)土等進(jìn)行換填處理，將管道和檢查井基礎(chǔ)下一定厚度的土層換填為碎石，以保證管道下部的地基承載力。

2)將排水檢查井內(nèi)襯高密度聚乙烯塑料半井。新型檢查井與新型化學(xué)管材連接采用柔性接口。相同材質(zhì)的接口容易施作、不易滲漏；這項(xiàng)舉措也同時(shí)統(tǒng)一了檢查井和管材的線膨脹系數(shù)，避免了由于溫度變化，不同材質(zhì)變形不一致而造成的開裂。

3)在施工過程中做到精細(xì)施工，嚴(yán)格控制施工質(zhì)量。溝槽開挖過程中，不擾動(dòng)和超挖原狀土；做到溝槽及時(shí)回填，保證溝槽回填的密實(shí)度，尤其是管道兩側(cè)腋腳處和檢查井與管道連接處的回填，以保證土體的承載力。

3 高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)的應(yīng)用

目前我國PE井僅在建筑小區(qū)排水中推廣使用，已有標(biāo)準(zhǔn)圖

集，供設(shè)計(jì)選用。其有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)部件采用熱塑性塑料一次注塑而成，耐腐蝕、耐酸堿、使用壽命長。通過國家化學(xué)建筑材料測試中心測試，經(jīng)久耐用。

2)保護(hù)環(huán)境。各個(gè)管口連接處均采用柔性連接，連接靈活方便，有優(yōu)越的水密性，徹底杜絕雨污水滲漏、泄漏，防止對地下水的二次污染。安全環(huán)保。

3)高效排水。內(nèi)壁光滑流暢，設(shè)有導(dǎo)流槽，污物不易滯留，減少了堵塞的可能，有著出色的排水性能，雨污排放率是傳統(tǒng)檢查井的1倍～3倍。

在本項(xiàng)目的排水設(shè)計(jì)中，在混凝土砌塊檢查井內(nèi)，增設(shè)PE半井內(nèi)襯。既可保證檢查井能承受路面荷載，又有PE井的上述優(yōu)點(diǎn)。PE半井現(xiàn)場見圖2。

設(shè)計(jì)中對PE半井的高度是按每個(gè)井子的井底高程、檢查井上下游管道的管徑，并考慮500 mm～600 mm的保護(hù)高度，逐一確定PE半井的高度、PE半井連接管的規(guī)格、高程。

為防止檢查井漏水，在PE半井頂部，沿混凝土砌塊井內(nèi)壁用雙組分聚硫密封膏勾縫。檢查井井壁與PE半井連接管之間用微膨脹橡膠圈作為中介層，以應(yīng)對不均勻沉降，見圖3。

施工時(shí)要先施工檢查井底板，后安裝PE半井。再砌筑井壁，最后將連接管與管道連接。

4 結(jié)語

伴隨著科技的發(fā)展，新型排水管材和技術(shù)正在被越來越多地使用和推廣。在這個(gè)過程中，也出現(xiàn)了區(qū)別于傳統(tǒng)技術(shù)的新的問題。我們只有在設(shè)計(jì)、施工和使用過程中，認(rèn)真總結(jié)、合理分析才能更好地運(yùn)用這些新材料、新技術(shù)，發(fā)現(xiàn)和解決新的問題。希望本項(xiàng)目排水工程中新技術(shù)新材料的應(yīng)用能對其他類似工程的設(shè)計(jì)施工有所幫助。

The application of new technology and new materials of a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area

Li Peng

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Combining with a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area, this paper introduced the advantages of two kinds of new materials, elaborated a new method of connection pipe and inspection well, and discussed the properties of high density polyethylene plastic semi wells (PE semi well) new materials, pointed out that the application of new technology and new materials would prolong the service life of pipeline, achieved the energy saving and emission reduction effect.

drainage pipe network, PE semi well, inspection well

1009-6825(2017)14-0117-02

2017-03-06

李 鵬(1983- )，男，工程師

TU992

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