新型排水管材應(yīng)用研究

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摘要：用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品種包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯雙壁波紋管、玻璃鋼夾砂管（RPMP）、塑料螺旋纏繞管（HDPE）、聚氯乙烯徑向加筋管等。HDPE管由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，較小的投資，在排水管領(lǐng)域內(nèi)倍受青睞。因此對(duì)新型排水管材的研究以HDPE管為主。

　　關(guān)鍵詞：HDPE 新型管材　纏繞管　結(jié)構(gòu)

　　一、概況

　　根據(jù)建設(shè)部《關(guān)于發(fā)布化學(xué)建材技術(shù)與產(chǎn)品的公告》精神，應(yīng)用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品種包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯芯層發(fā)泡管（PVC－U）、聚氯乙烯雙壁波紋管（PVC－U）、玻璃鋼夾砂管（RPMP）、塑料螺旋纏繞管（HDPE 、PVC－U）、聚氯乙烯徑向加筋管（PVC－U）等。HDPE管由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，較小的投資，在排水管領(lǐng)域內(nèi)倍受青睞。因此對(duì)新型排水管材的研究以HDPE管為主。

　　研究的主要內(nèi)容包括：新型排水管材的內(nèi)容及分類；物理力學(xué)指標(biāo)；工程應(yīng)用研究；施工安裝、使用與維護(hù)管理等。期間進(jìn)行了資料收集、工藝應(yīng)用計(jì)算及研究、學(xué)習(xí)參觀考察、產(chǎn)品理化性能測(cè)試、施工安裝、使用與維護(hù)管理等研究工作，而且經(jīng)過(guò)努力，順利地將HDPE管、PVC－U等新型排水管材進(jìn)行了工程的推廣應(yīng)用，取得了較好的效果，為在q市推廣使用新型排水管材開了個(gè)好頭，贏得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

　　二、項(xiàng)目的目的、意義及內(nèi)容

　　1.項(xiàng)目的目的、意義

　　目前，國(guó)內(nèi)排水管材大多數(shù)采用鋼筋混凝土管，鋼筋混凝土管作為排水管使用存在著許多弊端：

　?。?）理化性能不穩(wěn)定，使用壽命短；

　　（2）綜合經(jīng)濟(jì)指標(biāo)高；

　　（3）其生產(chǎn)不符合節(jié)能環(huán)保政策。

　　因此，淘汰混凝土管，推廣使用塑料管材作為其更新?lián)Q代產(chǎn)品更加具有重要的意義。高密度聚乙烯中空壁纏繞管（簡(jiǎn)稱HDPE）作為塑料管材中的佼佼者由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，較小的設(shè)備投資，在排水管領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越受到青睞。

　　目前隨著全國(guó)各地城市基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的不斷加大，新型管道生產(chǎn)企業(yè)的不斷涌現(xiàn)以及生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，必然會(huì)在全國(guó)掀起“管道革命”的熱潮。建設(shè)部即將出臺(tái)政策法規(guī)，在全國(guó)范圍內(nèi)禁止使用水泥管作為排水、排污管道。因此市場(chǎng)對(duì)復(fù)合管材的需求將急劇增大。

　　q市的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平一直居于省的龍頭地位。城市基礎(chǔ)建設(shè)投資的力度呈加速態(tài)勢(shì)。這為q市的城市建設(shè)水平以及新型建材的開發(fā)、推廣、使用水平提出了更高的要求。因此，開發(fā)新型排水管材并盡快地進(jìn)行推廣使用，提高技術(shù)及經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，滿足可持續(xù)發(fā)展方針的需要，早日為q乃至全國(guó)的城市建設(shè)發(fā)揮其應(yīng)有的作用，具有非常重要的意義。

　　2.研究?jī)?nèi)容

　?。?）新型排水管材的內(nèi)容及分類

　?。?）物理力學(xué)指標(biāo)

　　（3）工程應(yīng)用研究

　?。?）施工安裝、使用與維護(hù)管理

　　三、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

　　上海市早在1998年以滬建材98第0511號(hào)文規(guī)定：淘汰水泥管（混凝土管），推廣使用塑料管。北京市為迎接2008年奧運(yùn)會(huì)，正準(zhǔn)備淘汰水泥排水管，并計(jì)劃在“十五”期間總投資2800億元用于市政建設(shè)，其中800億用于市政排水管網(wǎng)建設(shè)及污水處理。西方發(fā)達(dá)國(guó)家早在上個(gè)世紀(jì)八十年代已開發(fā)出了替代產(chǎn)品－塑料管材，并極力推廣使用。HDPE由于其特殊的中空壁結(jié)構(gòu)，使得管材比重減輕，環(huán)剛度增強(qiáng)，而且設(shè)備投資也較小，因此在排水管領(lǐng)域內(nèi)越來(lái)越受到青睞。特別是在德國(guó)、韓國(guó)和日本，大口徑排水管中，HDPE纏繞管的使用率分別為60％，75％和90％。韓國(guó)政府今年又撥款一兆四千億韓元，用于HDPE中空壁纏繞管替換水泥管的工程。因此，本課題以HDPE中空壁纏繞管作為研究重點(diǎn)。

　　四、主要內(nèi)容

　　（1）排水管材的分類

　　市政工程用排水管按其管材特性可分為剛性管和柔性管（塑料管）兩大類。

　　剛性管包括鑄鐵管、混凝土管、陶制管等，均為傳統(tǒng)材料制作的管道，優(yōu)點(diǎn)是剛性好，環(huán)剛度較高，但防腐性能差，用作排污管道需做特殊防腐處理，使用壽命一般為10～20年不等。最大的缺點(diǎn)是易破碎（鑄鐵管除外），滲漏嚴(yán)重，易造成二次污染。

　　塑料排水管按其管壁結(jié)構(gòu)可分為實(shí)壁塑料管和結(jié)構(gòu)塑料管兩大類。實(shí)壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃鋼夾砂管和PE管，結(jié)構(gòu)壁管分為單/雙壁波紋管、加筋管和纏繞管三大類。

　?。?）物理力學(xué)指標(biāo)

　　管材特性：

　?。?）結(jié)構(gòu)獨(dú)特，強(qiáng)度高，抗壓耐沖擊

　?。?）內(nèi)壁平滑，摩阻低，過(guò)流量大

　?。?）耐腐蝕，無(wú)毒無(wú)污染，環(huán)保性突出

　?。?）連接方便，接頭密封好，無(wú)滲漏

　?。?）重量輕，施工快捷，降低費(fèi)用

　　（6）埋地使用壽命達(dá)五十年以上

　　（3）工程應(yīng)用研究

　　用途：

　　HDPE中空壁纏繞管的主要用途可包括：

　?。?）水利工程、自來(lái)水工程輸水

　?。?）市政工程雨水、污水排放

　?。?）工業(yè)廢水排放、小區(qū)排水

　?。?）鹽業(yè)輸鹵、漁業(yè)輸水

　?。?）礦井、建筑物內(nèi)通風(fēng)系統(tǒng)

　?。?）電線、電纜護(hù)套

　　我們研究的重點(diǎn)主要是用于市政工程的雨污水排水管。

　　工程推廣與應(yīng)用

　　研究伊始，我們便致力于開展HDPE中空壁纏繞管的工程推廣與應(yīng)用的工作，作了大量的調(diào)查研究和推廣論證工作。一年多來(lái)，經(jīng)過(guò)主管部門、業(yè)主、設(shè)計(jì)院和生產(chǎn)廠家的共同努力，我們順利地將HDPE管、PVC－U等新型排水管材進(jìn)行了工程的推廣應(yīng)用，在h灣改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管；在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC－U管，都取得了較好的效果，為在q市推廣使用新型排水管材開了個(gè)好頭，贏得了良好的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

　?。?）施工安裝、使用與維護(hù)管理

　　由于HDPE管材本身的特性，以及推廣初始階段不為大多數(shù)人所了解，HDPE排水管在施工安裝、使用與維護(hù)管理的許多方面都與傳統(tǒng)管材有較大出入，帶來(lái)了許多新的問(wèn)題，同時(shí)也給人們對(duì)HDPE管材的接受和使用帶來(lái)了心理疑慮和障礙，主要包括：

　　1.管道之間的連接，即接口形式；

　　2.管道與檢查井的連接；

　　3.溝槽開挖與基礎(chǔ)處理；

　　4.回填與管道抗??；

　　5.管材環(huán)剛度的確定與選用；

　　6.相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)程的不盡完善，等等。

　　根據(jù)我們對(duì)HDPE管的研究以及在推廣使用過(guò)程中的總結(jié)，針對(duì)以上各方面內(nèi)容，特提出以下幾點(diǎn)：

　　1. 管道之間的接口形式建議使用密封膠圈柔性接口，不推薦使用熱縮套連接。

　　2.由于材料的收縮率不同，HDPE管道與磚混檢查井的連接處易導(dǎo)致滲漏，建議采用防水翼環(huán)，防水翼環(huán)可與不同管徑的HDPE短管連接好后，直接用水泥砂漿澆注成砌塊，在砌檢查井時(shí)可根據(jù)流水底高，直接砌入，省時(shí)省力。從遠(yuǎn)期考慮，應(yīng)注重塑料預(yù)制檢查井的應(yīng)用研究與推廣。

　　3.在地下水位較高、流沙等不良地基處施工，應(yīng)開挖一段、施工一段并迅速回填，注意防止管道的上浮、偏移與下窩，一旦發(fā)生，必須返工。

　　4.目前管道的規(guī)格一般僅有4KN/M²、8KN/M²兩種，規(guī)格系列不夠豐富，應(yīng)進(jìn)一步細(xì)分，以節(jié)省成本，提高管材的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力。

　　5. 應(yīng)盡快出臺(tái)相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)規(guī)程，以利推廣。

　　五、原材料及環(huán)境保護(hù)

　　高密度聚乙烯中空壁纏繞管的主要原料是PE（聚乙烯），原料可以全部國(guó)產(chǎn)化。

　　本項(xiàng)目在生產(chǎn)中無(wú)廢水、廢氣、煙塵排放，無(wú)振動(dòng)，車間內(nèi)噪音在80dB以下，廠房外噪音60dB以下，不對(duì)環(huán)境造成污染。

　　六、市場(chǎng)預(yù)測(cè)

　　城市排水設(shè)施是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是城市正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件，城市排水設(shè)計(jì)水平的高低是一個(gè)城市現(xiàn)代文明的重要標(biāo)志。

　　與發(fā)達(dá)國(guó)家甚至國(guó)內(nèi)先進(jìn)城市相比，q市的城市排水設(shè)施水平較為落后，主要體現(xiàn)在管材的使用上。雖然q市的排水體制是雨污分流制，但在管材的使用尤其是新型管材的使用上，卻非常保守。近年來(lái)雖然q市排水基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目較多，但所應(yīng)用的管材卻仍多為陶瓷管、混凝土管，鮮見新型管材的工程應(yīng)用。這與q市飛速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)狀況是極不相稱的。因此，應(yīng)借鑒國(guó)內(nèi)外先進(jìn)城市的做法，逐步淘汰水泥管（混凝土管），大力推廣使用新型管材。

　　根據(jù)《國(guó)家化學(xué)建材產(chǎn)業(yè)“十五”計(jì)劃和2015年發(fā)展規(guī)劃綱要》：塑料管的推廣應(yīng)用主要以UPVC和PE塑料管為主，并大力發(fā)展其它新型塑料管。2005年，在全國(guó)新建、改建、擴(kuò)建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑給水和熱水供應(yīng)管道60%采用塑料管，電線護(hù)套管80%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道（DN400mm以下）50%采用塑料管，村鎮(zhèn)供水管道70%采用塑料管，城市排水管道30%采用塑料管，城市燃?xì)夤艿溃ㄖ械蛪汗埽?0%采用塑料管。

　　根據(jù)《q市市政建設(shè)“十五”計(jì)劃及2010年發(fā)展規(guī)劃》：“十五”期間，q市新、翻建市區(qū)雨、污水管道的投資為3.1億元；2006～2010年，將新建、翻建雨、污水管網(wǎng)約100km，投資為6.07億元。另外隨著全國(guó)城市排水建設(shè)、污水處理及中水回用等投資力度的不斷加大，q市本地以及全國(guó)市場(chǎng)對(duì)新型排水管材的需求將急劇增大，市場(chǎng)前景極為廣闊。

　　七、技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

　　中空壁纏繞排水管與與水泥排水管相比較：