新型給排水管道施工技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

李明明，劉 琪

（濟(jì)南水務(wù)集團(tuán)有限公司，山東 濟(jì)南 250000）

隨著城市化進(jìn)程的加快，給排水系統(tǒng)的建設(shè)面臨著越來越大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)給排水管道技術(shù)已經(jīng)難以滿足現(xiàn)代城市的發(fā)展需求，因此，新型給排水管道技術(shù)應(yīng)運而生。

隨著城市人口數(shù)量的增加，居民用水需求量也在逐漸加大。為了滿足日益增長的用水需求，需要研究新的管道施工技術(shù)，以增加管道數(shù)量、提高給排水系統(tǒng)的輸送效率。同時，在城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，給排水管道施工的環(huán)境往往十分復(fù)雜。例如，存在大量的地下管線和老舊管道的更新?lián)Q代等問題。因此，有必要研究全新的施工技術(shù)，以應(yīng)對復(fù)雜環(huán)境帶來的挑戰(zhàn)，保證給排水系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性[1]。

新型給排水管道施工也受到技術(shù)更新?lián)Q代的影響。新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)為給排水管道施工提供了更多的選擇和可能性，也要求施工單位不斷更新施工技藝、提升施工效率。綜上所述，新型給排水管道施工研究的背景主要涉及排水量增加、施工環(huán)境復(fù)雜、環(huán)保和節(jié)能要求以及技術(shù)更新?lián)Q代等方面。這些背景因素推動了給排水管道施工技術(shù)的研究和進(jìn)步，以滿足不斷變化的需求和挑戰(zhàn)[2]。為滿足給排水管道工程的建設(shè)需求，提高資源利用效率，下文將結(jié)合管道工程施工的實際要求，對此展開研究。

1 新型給排水管道施工

1.1 溝槽開挖

為滿足工程需求，對不同土壤、地質(zhì)條件下的管道溝槽進(jìn)行開挖設(shè)計，具體內(nèi)容見表1。

表1 不同土壤、地質(zhì)條件下的管道溝槽開挖方式

在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上，考慮溝槽的開挖寬度是一個非確定數(shù)值，為提供管道鋪設(shè)、安裝等更加便利的作業(yè)條件，以便于在施工中對地下水的排出，應(yīng)按照公式（1），進(jìn)行溝槽開挖寬度的設(shè)計[3]。

式中：B代表溝槽開挖寬度的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)；wD代表管外直徑（米）；1b代表管道外壁與溝槽外壁之間的距離（取值參照表2），單位同上；

表2 管道外壁與溝槽外壁之間的距離（b1）在工程項目施工中的取值標(biāo)準(zhǔn)

2b代表管道溝槽邊坡的設(shè)計寬度（需要在計算中結(jié)合土質(zhì)情況，地下水位等綜合情況確定具體取值），單位同上。

1.2 管道接口型式選擇

選用不同的管道接口，以確保管道施工經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到預(yù)期[4]。

第1 種接口為預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管接口。在施工中，使用吊車將管道吊入溝槽中，人工承接插口的承接，手拉葫蘆，同時進(jìn)行管道的拉進(jìn)處理，確保插口劃入管道的承口，此過程見圖1。

圖1 預(yù)應(yīng)力鋼筒砼管道接口示意圖

第2 種接口為球墨鑄鐵管接口。在實際使用中，涉及一個管道與其他管材之間的接口轉(zhuǎn)換問題。以塑料管為例，對其與塑料管之間的接口轉(zhuǎn)換進(jìn)行設(shè)計[5]，如圖2 所示。

圖2 球墨鑄鐵管接口與塑料管之間的接口轉(zhuǎn)換形式

第3 種為硬聚氯乙烯接口，接口之間的連接方式主要有3種，分別為套管連接、哈夫連接、擴(kuò)口承插連接。此外，硬聚氯乙烯接口管也可以使用熱熔的方法連接。當(dāng)同一材質(zhì)管道相互連接時，通過特殊的熱熔工具在連接部分的表面進(jìn)行加熱，然后通過熱熔，然后冷卻，就可以將管道連接成一個整體。采用熱熔法進(jìn)行壓力試驗，試驗時間為24 h[6]。鋼管也可以用承插膠進(jìn)行粘接。在粘接之前一定要先試裝配，將插入管的管端外側(cè)面和管接口內(nèi)壁的50 mm長進(jìn)行清理。在此基礎(chǔ)上，使用刷子在管道黏合面上均勻涂抹膠黏劑，轉(zhuǎn)動管道使膠黏劑均勻覆涂組合角位置。將管子插入管的接口處，輕敲，讓管子完全插入接收口，大約2 min 之后，在不再拆卸接口或改變方向的條件下，并及時將接口擠壓出來的黏膠擦拭干凈。

第4 種為高密度聚乙烯接口[7]。高密度聚乙烯管在進(jìn)行連接時，也可以通過特殊的熱熔工具對連接部分進(jìn)行加熱，然后再進(jìn)行熱熔，等冷卻之后，就可以將其連接成一個整體。因為接口是以橡膠環(huán)為主體，因此，對橡膠環(huán)有較高的要求，管道承插接口的彈性密封橡皮環(huán)應(yīng)該是由鋼管制造廠商提供的，主要用氯丁橡膠或者其他具有耐酸、堿、污水腐蝕能力的合成橡膠制作而成[8]。外表要保證平滑，在承口內(nèi)壁和插孔橡膠環(huán)上涂抹潤滑油，慢慢、均勻地把插座插進(jìn)插座里。承插膠粘接時，要先進(jìn)行試裝，對插入管的管端外側(cè)面及管接口內(nèi)壁50 mm 左右的長度進(jìn)行清理，其余步驟參照硬聚氯乙烯接口連接。

第5 種為玻璃鋼夾砂管接口。接口主要型式包括法蘭連接、對接、承插3 種。

施工中，根據(jù)工程項目的實際情況、具體需求與經(jīng)濟(jì)性要求，進(jìn)行管道接口型式的選擇。

1.3 管道安裝

安裝中，應(yīng)根據(jù)管道所在地段的實際情況，進(jìn)行管道的安裝。在豎直或水平拐彎處，鋼筋砼管道接口由單橡膠換成雙膠環(huán)后，每節(jié)的轉(zhuǎn)動角從1°18′到30′。在施工過程中，要注意對界面間隙的調(diào)節(jié)及軸向位移的控制，不然極易造成橡膠圈破損及界面滲漏。安裝中，管道的允許轉(zhuǎn)角幾何半徑可以通過圖3 計算得到。

圖3 管道的允許轉(zhuǎn)角幾何半徑示意圖

管道的允許轉(zhuǎn)角幾何半徑為R。R的計算公式。

式中：g代表坡頂點；L代表管道有效長度；θ代表管道的允許轉(zhuǎn)角。按照上述方式，實現(xiàn)給排水管道施工中相關(guān)參數(shù)的設(shè)計，以此規(guī)范管道工程的施工。

2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

2.1 新型給排水管道單位成本計算公式推導(dǎo)

在確保正常的使用性能和延長使用壽命的前提下，如何正確地選用管線，是一個值得重視的問題。給水排水工程中，管線的費用占了相當(dāng)大的比例，所以在進(jìn)行給水排水設(shè)計時，需要使用最優(yōu)的計算方法。根據(jù)需要，結(jié)合現(xiàn)有資料對新型給排水管道單位成本計算公式進(jìn)行推導(dǎo)。新型給排水管道單位成本是由人工費、材料費、機(jī)械使用費等部分組成。對于成本中人工費的計算可直接通過公式（3）計算得出。

式中：rF代表新型給排水管道單位成本中的人工部分費用；rT代表人工工日數(shù)；Cr代表人工單價費用。

材料費又可分為主要材料費和其他材料費。其中，其他材料費的計算如公式（4）。

對于機(jī)械使用費的計算可通過公式（5）得出。

在對新型給排水管道單位成本計算時，還需要考慮到指標(biāo)基價問題，可通過計算調(diào)整后人工費用、材料費用和機(jī)械使用費用的和得到具體數(shù)值。

對于新型給排水管道的單位成本計算公式可以以c=a+bDα的形式表示，對于其中各個參數(shù)的求解可按照下述步驟進(jìn)行。

首先，獲得上述新型給排水管道施工方案中各個材料的單位造價，如表3 所示。

表3 新型給排水管道施工方案中各個材料的單位造價

其次，參考上表的資料，以每一種材料的單位成本為縱軸，以管道直徑為橫軸，就能在格子紙上畫出每一種管道的成本。將各點連起來，獲得一條光滑的曲線，再向y軸（y軸上各點的值是0)，而y軸相交點的縱坐標(biāo)就是a的值。結(jié)合最小二乘法，對b和α值進(jìn)行求解，可將c=a+bDα進(jìn)行移項，并得到c-a=bDα，兩邊同時取對數(shù)得到公式（6）。

最后，利用上述公式（6）可以計算求解出每一種管道材料的單位成本。新型給排水管道單位費用的計算公式涉及的因素很多，各區(qū)域的有關(guān)參數(shù)也各不相同。結(jié)合具體情況，利用最小二乘法對管線的單位費用進(jìn)行測算，為管道投資估算提供一種更加簡便的運算方法。

2.2 管材應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

在選用管材時，要綜合考慮管材的工藝和經(jīng)濟(jì)性，并考慮所輸送的介質(zhì)性質(zhì)、壓力和溫度等因素。在輸送腐蝕性介質(zhì)時，應(yīng)根據(jù)介質(zhì)特性選用滿足防腐蝕要求的管道。對于有多種管道可供選擇的埋地供水管道，在通常的條件下，應(yīng)根據(jù)內(nèi)部壓力和管徑來確定，按DN600 mm 以下、DN600 mm～DN1800 mm以及DN1800 mm 以上的管道進(jìn)行分類，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x型。對于不同管材還可建立矩陣評價表，將項目重要程度劃分為5 等，將其加權(quán)數(shù)設(shè)置為2n+1，將評分劃分為6 等分，分別為0～5，對管材的應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能進(jìn)行矩陣分析，如表4 所示。

表4 新型給排水管道矩陣分析表（單位：分）

結(jié)合表4 所示的矩陣可以更直觀地分析得出最具應(yīng)用技術(shù)經(jīng)濟(jì)性能的管材，其中，硬聚氯乙烯雙壁波紋管、高密度聚乙烯中空壁纏繞管和玻璃鋼夾砂管的各項目得分與基準(zhǔn)權(quán)數(shù)最為接近。因此，綜合性能評價較高，未來隨著其制造工藝的不斷優(yōu)化，具有更加廣闊的應(yīng)用前景。

3 結(jié)語

研究發(fā)現(xiàn)，不同種類的新型給排水管道技術(shù)在性能、經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保方面各有優(yōu)勢。合理選擇和運用這些管道和技術(shù)能夠有效地提高給排水系統(tǒng)的性能、降低經(jīng)濟(jì)成本，同時滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保和健康要求。

針對未來研究方向，提出以下幾點建議：首先，應(yīng)進(jìn)一步完善新型給排水管道技術(shù)的施工規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，以提高施工質(zhì)量、保障給排水系統(tǒng)的安全可靠運行。其次，開展更加精細(xì)化、多元化的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較研究，綜合考慮不同技術(shù)的生命周期成本、維護(hù)費用以及環(huán)境影響等因素。最后，還應(yīng)注重培養(yǎng)專業(yè)的給排水管道施工人才，提升施工隊伍的技能水平，以確保工程的順利實施。