[浅析市政排水管道的管材选用及发展趋势]城市排水管道
时间：2019-05-26 03:30:45 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：本文主要介绍各种材质的管道在市政排水系统中应用的特点，互相比较，可以为市政排水工程的设计及施工提供参考意见。 关键词：市政排水；管材选用；塑料管；混凝土管；金属管
Abstract: This paper mainly introduces the application characteristics of pipelines of various materials in municipal drainage system. Compared with each other, it can provide the reference opinions for the design and construction of the municipal drainage engineering.
Keywords: municipal drainage; the selection of pipelines; plastic pipe; concrete pipe; metal tube
中图分类号：TV640.32 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
随着我国经济的飞速发展，城市的扩张建设，城市规模越来越大，而同时我国也面临一个重要的问题-水资源的紧缺。水资源紧缺主要是因为水污染造成的，目前我国水污染主要是因为大量的未经过处理的污水、废水随意排放而污染了水资源。为了保护水资源，同时也为了配合城市建设，就需要建设一整套的市政排水系统。包括收集、输送、处理、再利用及排放。随着科技的进步，关于市政排水系统管道出现了很多新型管材，本文将对各种排水管材进行分析、对比，以供设计及施工参考。
市政排水管网常用管材
目前市政排水管网常用管材主要有金属管、混凝土管、陶土管、玻璃钢夹砂管和塑料管。（1）金属管：包括钢管、铸铁管、球墨铸铁管等。金属管材的优点主要有管节长、抗压大、抗震强、施工方便等；缺点是耐腐蚀性不好、造价高。一般来说主要应用于压力较大的部位，如污水泵站、穿公路、铁路等交通干线部位、压力排水管道等。（2）混凝土管：包括素混凝土管、普通钢筋混凝土管、自应力钢筋混凝土管和预应力混凝土管。优点为制造简单、可以大量节约钢材、抗压力强、造价低、技术成熟，目前我国城市排水系统中大部分使用的均为混凝土管；缺点是抗腐蚀性差、管节短、施工较复杂、抗漏抗渗性能差。钢筋、水泥均为高能耗产品，在目前全球资源紧缺的背景下，有限的资源应优先生产附加值更多的产品，同时水泥的生产也会造成大量的环境污染，导致水土流失等弊端，因此混凝土管势必将遭到淘汰。（3）陶土管：陶土管由塑性耐火粘土上釉烧制而成，多制成承插管，使用时多根陶土管承插连接。优点为耐腐蚀性强，特别适用于排除酸性废水，早期比较常用。缺点为性脆易破，现在较少使用。（4）玻璃钢夹砂管：玻璃钢夹砂管是以树脂为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料而制成的新型复合材料。主要优点为耐腐蚀性好、耐寒耐热性能好、重量轻、方便运输、管节长、接头少、耐压性好、施工方便、应用范围广。缺点主要是造价较高、接口处容易渗漏。（5）塑料管：塑料管种类繁多，比较常用的有U-PVC（聚氯乙烯）管、PE（聚乙烯）管、HDPE（高密度聚乙烯）管等。塑料管主要优点有：重量轻好运输、耐腐蚀性强、摩擦力小、施工方便。
二、排水系统管材的发展趋势
虽然目前我国已经建设的排水系统管网主要是混凝土管，但其理化性能不稳定，随着现代工业及城市污水成分中的酸碱度不断增大，对混凝土管的腐蚀性越来越强，使水泥管的寿命越来越短，需要频繁的维修，增加了重复投资的费用，也影响了交通。同时还可能造成污水大面积渗漏，污染地下水源，本身我国就水资源紧缺，污染的地下水还可能影响居民身体健康，因此水泥管势必将遭到淘汰。随着技术的进步，新型管材的各种指标不断进步，生产技术及使用工艺不断完善，新型管材已经具备大面积应用的条件。
新型管材中应用最广的为HDPE管。HDPE管是上世纪八十年代西方发达国家研究发明的新型管材。 HDPE管主要是以高密度聚乙烯为原料，采用特殊的生产工艺及结构设计来增加管道强度，目前在生产工艺及使用技术上已比较成熟。按照管壁结构的不同可分为双壁波纹管（管径略小、成本略低）和缠绕增强管（管径大、成本略高）。双壁波纹管是将HDPE材料一次挤压成型的，且管壁界面为双层结构，外壁是梯形中空结构，内壁光滑。管道的连接方式主要为橡胶圈承插连接或者热熔带连接。双壁波纹管的管径都在DN1200以下，生产时比较节省HDPE材料。HDPE中空壁缠绕管以HDPE为原材料生产出矩形管坯，然后再缠绕焊接成型。主要连接方式为热熔带连接。其生产的管径较大，但同管径时消耗的原材料比双壁波纹管要多，成本较高。HDPE管材具有优良的化学稳定性，耐腐蚀性，通过波纹及缠绕管壁可以获得很高的抗压能力，增强了管道对土壤负荷力的抵抗性，同时在其受压较大时管道变形也为柔性变形，不易破碎，承重能力较强；管道内液体流动时摩擦系数较小，流速损失小，因此在同管径时可以通过更大的流量；HDPE管自重很轻，是同管径的混凝土管的八分之一，运输施工方便，施工时不需要大型的吊装设备，既降低了施工敷设成本，又降低了工人的安装劳动强度，还提高了施工速度；HDPE管单节长度可达12米，管节较长，接头较少，对于管道基础要求较低，施工比较快速，可以有效的缩短施工工期，尽快恢复交通，使施工过程中对周围环境及人们工作环境的影响降至最小化，在施工工期较短且施工条件差时优势非常明显；HDPE管材的生产原料为高密度聚乙烯，无毒，对土壤没有危害，可以避免污染地下水源，同时高密度聚乙烯可以重复回收利用，真正达到环保节能的要求；HDPE管化学稳定性高，埋地施工时使用寿命一般都在50年以上。HDPE管材在施工时要考虑到柔性管材和刚性管材承受负载的机理不同，柔性管可以承受一定的变形而不破损。但排水管道深埋地底，其承受的压力主要靠管材及周围土层共同承受，因材其敷设及回填的质量非常重要。HDPE管道的损坏大部分是因为管沟回填时按照刚性管做法回填，回填过程中就直接破坏了HDPE管材，因此在HDPE管道的施工过程中必须严格控制回填质量。
另外一种新型复合管材为玻璃钢夹砂管。玻璃钢夹砂管诞生于70年代，是在纯玻璃钢管中间引入树脂沙浆层，形成新的层合结构体。玻璃钢夹砂管主要以环氧树脂和玻璃纤维为主要原料，再加上细沙，采用联系纤维和加砂工艺成型，管壁中间做成树脂砂浆层来增加壁厚。玻璃钢夹砂管的自重较轻，为同管径的混凝土管的二分之一，对管道基础的要求较低，可以降低敷设成本；玻璃钢夹砂管的主要原料为树脂，具有极强的耐腐蚀性，可以输送绝大多数污水；玻璃钢夹砂管耐寒耐热性能优良，可以在-30-80℃内长期施工；保温性能好，导热系数低，导电系数低，可以用于电缆及通信线路较多的区域；玻璃钢夹砂管内壁光滑，摩擦阻力小，能够显著减少水流的沿程压力损失，减少泵送时间，降低长期运营成本；耐磨性高，使用寿命长，一般也大于50年；玻璃钢夹砂管管节长，每节长度可以达到12米，比水泥管可以减少三分之二的接头，同时采用承插方式连接，施工方便，降低吊装费用，提高安装速度，施工时间较短。虽然玻璃钢夹砂管的柔韧性要高于混凝土管，但其仍属于刚性管，在地基不均匀沉降时其受力主要集中在管道接口处。其连接方式为密封圈承插连接，在受力较大时容易出现开裂现象，导致管外的回填物进入管中，慢慢堵塞管道，甚至随着管外的回填物慢慢进入管中，严重时可能导致路基出现塌方现象，此部分因素影响了玻璃钢夹砂管的大面积推广应用。但因其耐腐蚀、耐高低温等上述优点，仍深受排水行业的欢迎。
两者对比，HDPE管造价低于玻璃钢夹砂管，在施工时应用非常广，但因其为柔性管材，在某些特殊情况或特殊施工工艺下尚不能替代刚性管材。玻璃钢夹砂管的性能（强度、重量等）介于塑料管与混凝土管、钢管之间，在某些特殊区域或特殊工艺施工时应用较多，例如穿越河道、铁路、城市繁荣区主干道等时需要采用顶管法施工，此时，混凝土管等管材重量大，运输、安装不方便，而塑料管在采用顶管法施工时强度又稍弱，而介于两者之间的玻璃钢夹砂管却能符合要求。
结论
综上所述，在市政排水系统施工中选择合适的管材对工程的施工质量、工程进度、工程造价有着很大的影响。随着我国化工产业的不断发展，为新型管材的生产提供了源源不断的原料，管材生产技术及工艺的提高，设计及施工的发展、成熟，新型管材在市政排水系统中占得比重将会越来越大，势必将完全取代传统的混凝土管材。HDPE塑料管的综合造价最低，且能适应不同的地基情况，所以未来的市政排水系统特别是软土地基，应首选HDPE塑料管，在特殊区域及特殊工艺中用玻璃钢夹砂管配合HDPE塑料管使用。
