談兩類常用市政排水管材的選用

張昌誼　宋　璨

(1.珠海華發(fā)城市運(yùn)營投資控股有限公司，廣東 珠?！?19075；　2.珠海興格投資有限公司，廣東 珠?！?19075)

0　引言

隨著排水管材的迅速發(fā)展，新型排水管材層出不窮，與傳統(tǒng)排水管材一并投入使用到市政排水工程中，本文選取了具有代表性的無壓重力流管中傳統(tǒng)鋼筋混凝土管和新型鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管進(jìn)行對比分析，對各自優(yōu)缺點進(jìn)行了比較，同時結(jié)合工程案例與計算，提出合理選用管材的相關(guān)建議。

1　兩種常見管材對比分析

1.1　鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管

鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管為近十年來在全國范圍廣泛推行的排水管材，以高密度聚乙烯(PE)為基體，用表面涂敷粘結(jié)樹脂的鋼帶成型為波形作為主要支撐結(jié)構(gòu)，并與聚乙烯材料纏繞復(fù)合成整體的雙壁螺旋波紋管。鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管屬于柔性管道，其工作機(jī)理為管土共同作用，即豎向荷載大部分由管道兩側(cè)土體所產(chǎn)生的彈性抗力所平衡，管道的失效通常由變形造成而不是管壁的破壞。

1.2　鋼筋混凝土管

鋼筋混凝土管作為傳統(tǒng)排水管材，采用防水混凝土內(nèi)配鋼筋，經(jīng)過振搗而成。鋼筋混凝土管屬于剛性管道，主要依靠管體材料強(qiáng)度支撐外力的管道，在外荷作用下其變形很小，管道的失效是由管壁強(qiáng)度控制。

1.3　兩種常見管材性能對比

結(jié)合排水工程實際情況，從結(jié)構(gòu)受力、地質(zhì)條件、水力條件、溝槽回填、管材單價、施工及后期維護(hù)等多方面，對鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管與鋼筋混凝土管兩種常見管材進(jìn)行了對比分析，具體詳見表1，表2。

表1　兩種常用排水管材性能對比表

從表1可知：鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管在耐久性、溝槽回填及后期維護(hù)方面較鋼筋混凝土管處于劣勢。尤其是管徑越大，柔性管施工回填要求越高，倘若回填質(zhì)量得不到保證時，管土承受外壓能力差，柔性管容易發(fā)生變形，當(dāng)埋地柔性管的變形量超過5%時，管材間的接口及管材與檢查井間的接口可能出現(xiàn)滲水，從而造成溝槽回填土砂土流失，常發(fā)生凹陷、破損，管道失效等問題，影響正常使用。上述情況在軟弱土質(zhì)地區(qū)更為顯著。

從表1可知：鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管在運(yùn)輸、施工快捷方面較鋼筋混凝土管處于優(yōu)勢，適用于市區(qū)交通繁忙路段，可快速實施，減少對現(xiàn)狀交通的影響。

從表2可知：當(dāng)排水管道管徑不大于600 mm時，鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管管材單價與鋼筋混凝土管較為接近，且前者在管線敷設(shè)便捷性、運(yùn)輸方便性、水密性和水力條件等方面均優(yōu)于鋼筋混凝土管。當(dāng)排水管道管徑大于600 mm時，鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管管材較鋼筋混凝土管單價昂貴，加之在工程實例中，前者管徑越大，對溝槽回填要求越高，且管土承受外壓能力較差，管道容易變形失效施工回填要求高。

2　合理確定排水管材與管道埋深關(guān)系

2.1　實際工程中管材與管道埋深情況

結(jié)合廣東省各地區(qū)排水管網(wǎng)工程實際情況，當(dāng)管道埋深不大于6 m時，宜采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管；當(dāng)管道埋深大于6 m時，管道宜采用承插式Ⅱ鋼筋混凝土管。

2.2　按規(guī)范判定管材與管道埋深關(guān)系

1)管側(cè)土綜合變形模量。

按照CECS 223:2007埋地排水用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術(shù)規(guī)程表C.0.2-1，管側(cè)土的綜合變形模量Ed與回填土壓實系數(shù)、原狀土標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)、土的類別有關(guān)，其中回填土壓實系數(shù)對綜合變形模量影響最為顯著，即溝槽回填土密實度對控制管道的變形有很大影響。

2)管道管頂?shù)淖畲蟾餐辽疃菻max。

按照CECS 223:2007埋地排水用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術(shù)規(guī)程表5，管道管頂?shù)淖畲蟾餐辽疃菻max取決于管材自身的環(huán)剛度Sp、管道基礎(chǔ)計算中心角2α、管側(cè)土的綜合變形模量Ed、管道豎向直徑的允許變形率，取5%，其中管側(cè)土的綜合變形模量、管材自身的環(huán)剛度對最大覆土深度影響最為顯著。

3)算例。

按照現(xiàn)有工程設(shè)計，排水管材采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管，管腔兩側(cè)、管頂0.5 m范圍回填中粗砂或者石屑，密實度不小于90%；管底中粗砂密實度不小于90%，管頂0.5 m以上區(qū)域原土分層回填，密實度按地面或路面要求，密實度不小于90%。按照第1)點，管側(cè)土綜合變形模量為3 000 kN/m2；按照第2)點，當(dāng)采用不同環(huán)剛度SN8,SN12.5,SN16管道時，管頂?shù)淖畲蟾餐辽疃菻max分別為4.8 m,5.93 m,6.54 m，其平均埋深約6 m，且可知管道埋深越深則所需環(huán)剛度越大，即當(dāng)管道埋深不大于6 m時，宜采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管；當(dāng)管道埋深大于6 m時，管道宜采用承插式Ⅱ鋼筋混凝土管，這正好與實際工程吻合。

3　結(jié)語

本文通過對比分析鋼筋混凝土管和鋼帶增強(qiáng)聚乙烯(PE)螺旋波紋管，探討了各自的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)劣勢，提出了以下合理選用管材的建議，為同類項目的設(shè)計與施工提供參考。

1)建議：當(dāng)排水管道管徑不大于600 mm時，宜選用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管；當(dāng)排水管道管徑大于600 mm時，宜選用鋼筋混凝土管，充分發(fā)揮各自的優(yōu)點，性價比較高。

2)建議：當(dāng)管道埋深不大于6 m時，宜采用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯螺旋波紋管；當(dāng)管道埋深大于6 m時，管道宜采用承插式Ⅱ鋼筋混凝土管。