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摘要:通过对塑料管道的应用现状及其优势的分析,以及施工要点的论述,可以得出在市政排水工程建设中,选择塑料排水管道具有更高的合理性与经济性。
关键词:市政排水工程 塑料管道 应用现状 性能优势 施工要点
0 引言
当前,我国塑料埋地排水管道已大量应用于市政工程建设中,但也还存在一些问题需要解决。因此,应该加深对塑料排水管优势及施工要点的认识与掌握,以促进塑料排水管这一先进技术的推广与应用。
1 当前我国市政排水管道应用现状
市政工程用的管道,根据管道材质不同可分为钢管、铸铁管、混凝土管和钢筋混凝土管、塑料管(包括钢塑复合管)四大类。①钢管:钢管一般分为灰口铸铁管和焊接钢管;②铸铁管:铸铁管按材质可分为铸铁管(亦称普通铸铁管)和延性铸铁管(亦称球墨铸铁管);③混凝土管:馄凝土管一般分为预应力钢筋混凝土管(PCP),自应力钢筋混凝土管(SPCP),预应力钢筒混凝土管(PCCP),混凝土管(GP)和钢筋混凝土管(RCP);④塑料管塑料管一般分为硬质聚氯乙烯管(PVC-U)聚乙烯管(PE),玻璃钢夹砂管(FRP)管。目前,我国市政管道品种多样,改变了以往只用混凝土管和钢筋混凝土管、灰口铸铁管和钢管等少数几种管道的局面,如城市供水管:管径小于600mm的有灰口铸铁管、球墨铸铁管、自应力钢筋混凝土管、钢管、PVC-U管PE管等;管径在600～1200mm的有预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管、FRP管等;管径在1200mm以上的有预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管FRP管和钢管等。近十几年来,随着塑料管的原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面的发展和完善,使塑料管在市政管道工程中占据了相当重要的地位。
2 具有性能优势的塑料管是市政工程排水管道建设的发展方向
化学建材是继钢材、木材、水泥三大材之后第四大类新型建筑材料,主要包括:塑料管道、塑料门窗、防水密封材料、建筑涂料、建筑胶粘剂、混凝土外加剂和建筑节能保温隔热材料等。大力促进化学建材的生产和应用是国家产业政策,符合新型工业化的发展方向。近几年化学建材在我国发展很快,已形成了一个新型产业,其应用范围也在不断扩大。
塑料排水管道是一种新型化学建材,具有重量轻、耐腐蚀、管壁光滑、过流能力大、密封性能好、使用寿命长、运输安装方便及施工速度快等特点。按管壁构造可分为玻璃钢夹砂管、实壁管、加筋管、双壁波纹管、螺旋缠绕管等。
塑料管道具有较好的柔性、冲击强度、拉伸强度和耐磨性。从表面上看,塑料埋地排水管是不及混凝土排水管,特别是钢筋混凝土管。但塑料管属于柔性管,在受外压负荷时,柔性管的承受负载的机理是完全不同的。柔性管在受压破坏之前可以有较大的变形,而刚性管不可能有较大变形。同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小,它和周围的回填土共同承受负载,管土共同作用。因此,塑料埋地排水管不需要和刚性混凝土管一样的强度和刚度,在合理的刚度下,完全达到使用要求,在使用寿命、耐腐蚀方面,塑料管的优点最为突出。埋地排水管输送的生活污水和雨水具有腐蚀性(雨水流过地面时常溶入腐蚀性物质),或成酸性或成碱性,生产污水如工业排水更是具有强腐蚀性,塑料埋地排水管的耐腐蚀性远胜于金属管,也明显优于混凝土管。同时,塑料埋地排水管的抗磨损性也很好。在不做任何防腐处理,正常使用条件下材料寿命可达50年之久。
塑料管内壁光滑,与金属管、水泥管相比输送流体的水头损失小30%。在同样输送能力状况下,管径可减少20%左右。由于管壁光滑,不易在管壁上结垢,因此不会出现随使用年限增加而使压力损失增大的现象。塑料管单管长度长(柔性管每盘可达数10m,硬管直管可在4m以上),管道敷设安装时,可减少连接接头的数量,且连接方法简便可靠。质量较同类金属管质量要低很多,这使得安装工作量大大降低,可提高管道运行的可靠性。
综合经济性。在综合经济性方面,塑料埋地排水管的优势正在被越来越多的用户所认识。虽然塑料排水管的价格比混凝土管高,但是国内外的时间证明,在正确设计和合理施工的情况下,采用塑料埋地排水管的工程中造价常常低于混凝土排水管。
由于塑料管材有很多优点,加之在工程使用过程中,对此类材料认识的不断深入,塑料管材管件的应用越来越广。塑料排水管道替代传统的铸铁管、钢筋混凝土排水管己是作为一种趋势。
3 市政排水塑料管施工要点
3.1 管基处理。市政排水塑料管应采用土弧基础,对一般土质,应在管底以下原状土地基或经回填夯实的地基上铺设一层厚度为100mm～200mm的中粗砂垫层;当地基土质较差时,可采用铺垫厚度不小于200mm的碎石灌砂垫层基础,也可分两层铺设,下层用粒径为5mm～32mm的碎石,上层铺中粗砂,厚度控制为下层100mm～150mm,上层厚度不小于50mm;对于地质差的软土地基(如淤泥、淤泥质土、冲填土或其他高压缩性土层构成的软弱地基),当地基承载小于设计要求或由于施工降水等原因,地基原状土被扰动而影响地基承载能力时,必须先对地基进行加固处理(如打木桩、抛块石挤淤、打水泥搅拌桩等措施),在达到规定的地基承载后,再铺设中粗砂(或砂砾)基础层。以上管基垫层密实度均应符合沟槽回填密实度相应要求。
3.2 管道连接及安装。市政塑料排水管道最常见有两种连接方式,一种是承插式橡胶密封圈连接(如UPVC双壁波管、HDPE管等),另一种是热熔连接(如HDPE管),其中热熔连接对施工环境和操作程序要求非常严格,一般由厂家指派专业技术人员在施工现场指导施工。因此现有管道安装中接口多以橡胶密封圈接口为主,施工操作简便,同时承插口管安装时应将插口顺水流方向,承口逆水流方向由下游向上游依次安装。管道与检查井的连接宜采用柔性接口,可采用承插管件连接,亦可采用预制混凝土套环连接。由于水泥砂浆与塑料管的结合性能不好,不宜将管材或管件直接砌筑在检查井壁内,这一施工过程通常可采用中介层作法进行施工。
3.3 沟槽回填。为防止管道变形,首先施工单位应严格按照设计单位对回填的材料及回填密实度要求进行沟槽回填;当设计无规定时,可按现行的CECS 164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程的规定执行。同时在沟槽回填时,从管底基础至管顶以上0.5m范围内,必须采用人工回填,严禁用机械推土回填,管顶0.5m以上沟槽采用机械回填时应从管轴线两侧同时均匀进行,并夯实、碾压。
3.4 管道的严密性检验。管道安装后的密闭性检验通常采用闭水试验。管道密闭性检验应按井距分隔,长度不宜大于1km,带井试验。现行的CECS 164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程中对管道渗水量参考了美国规定,以每毫米管径计算每千米管道24h的渗水量应不超过46L,建议实际工程中可借鉴使用。
4 结语
塑料材料作为一种新型的化学建材取得了迅速发展。塑料排水管与传统的铸铁管、钢筋混凝土管材相比优势突出。同时,新型大口径塑料排水管,不再容易被压破裂,真正起到了提高管材环刚度和耐压强度的作用,使得大口径市政排水管道中使用塑料排水管成为可行,而这种能耗小,技术含量高的新建材的应用将是国内市政建设中的必然趋势。因此,对塑料排水管材料才的特性及施工进行深入分析具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]王俊海.《塑料埋地排水管的性能和理论分析》[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2009(4).
[2]张九香.《塑料排水管在市政工程中的选材应用研究》[J].福建工程学院学报,2009(6).
[3]刘朝松.《市政排水塑料管设计与施工的几点体会》[J].山西建筑,2010(7).
关键词:市政排水工程 塑料管道 应用现状 性能优势 施工要点
0 引言
当前,我国塑料埋地排水管道已大量应用于市政工程建设中,但也还存在一些问题需要解决。因此,应该加深对塑料排水管优势及施工要点的认识与掌握,以促进塑料排水管这一先进技术的推广与应用。
1 当前我国市政排水管道应用现状
市政工程用的管道,根据管道材质不同可分为钢管、铸铁管、混凝土管和钢筋混凝土管、塑料管(包括钢塑复合管)四大类。①钢管:钢管一般分为灰口铸铁管和焊接钢管;②铸铁管:铸铁管按材质可分为铸铁管(亦称普通铸铁管)和延性铸铁管(亦称球墨铸铁管);③混凝土管:馄凝土管一般分为预应力钢筋混凝土管(PCP),自应力钢筋混凝土管(SPCP),预应力钢筒混凝土管(PCCP),混凝土管(GP)和钢筋混凝土管(RCP);④塑料管塑料管一般分为硬质聚氯乙烯管(PVC-U)聚乙烯管(PE),玻璃钢夹砂管(FRP)管。目前,我国市政管道品种多样,改变了以往只用混凝土管和钢筋混凝土管、灰口铸铁管和钢管等少数几种管道的局面,如城市供水管:管径小于600mm的有灰口铸铁管、球墨铸铁管、自应力钢筋混凝土管、钢管、PVC-U管PE管等;管径在600～1200mm的有预应力钢筋混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管、FRP管等;管径在1200mm以上的有预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管FRP管和钢管等。近十几年来,随着塑料管的原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面的发展和完善,使塑料管在市政管道工程中占据了相当重要的地位。
2 具有性能优势的塑料管是市政工程排水管道建设的发展方向
化学建材是继钢材、木材、水泥三大材之后第四大类新型建筑材料,主要包括:塑料管道、塑料门窗、防水密封材料、建筑涂料、建筑胶粘剂、混凝土外加剂和建筑节能保温隔热材料等。大力促进化学建材的生产和应用是国家产业政策,符合新型工业化的发展方向。近几年化学建材在我国发展很快,已形成了一个新型产业,其应用范围也在不断扩大。
塑料排水管道是一种新型化学建材,具有重量轻、耐腐蚀、管壁光滑、过流能力大、密封性能好、使用寿命长、运输安装方便及施工速度快等特点。按管壁构造可分为玻璃钢夹砂管、实壁管、加筋管、双壁波纹管、螺旋缠绕管等。
塑料管道具有较好的柔性、冲击强度、拉伸强度和耐磨性。从表面上看,塑料埋地排水管是不及混凝土排水管,特别是钢筋混凝土管。但塑料管属于柔性管,在受外压负荷时,柔性管的承受负载的机理是完全不同的。柔性管在受压破坏之前可以有较大的变形,而刚性管不可能有较大变形。同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小,它和周围的回填土共同承受负载,管土共同作用。因此,塑料埋地排水管不需要和刚性混凝土管一样的强度和刚度,在合理的刚度下,完全达到使用要求,在使用寿命、耐腐蚀方面,塑料管的优点最为突出。埋地排水管输送的生活污水和雨水具有腐蚀性(雨水流过地面时常溶入腐蚀性物质),或成酸性或成碱性,生产污水如工业排水更是具有强腐蚀性,塑料埋地排水管的耐腐蚀性远胜于金属管,也明显优于混凝土管。同时,塑料埋地排水管的抗磨损性也很好。在不做任何防腐处理,正常使用条件下材料寿命可达50年之久。
塑料管内壁光滑,与金属管、水泥管相比输送流体的水头损失小30%。在同样输送能力状况下,管径可减少20%左右。由于管壁光滑,不易在管壁上结垢,因此不会出现随使用年限增加而使压力损失增大的现象。塑料管单管长度长(柔性管每盘可达数10m,硬管直管可在4m以上),管道敷设安装时,可减少连接接头的数量,且连接方法简便可靠。质量较同类金属管质量要低很多,这使得安装工作量大大降低,可提高管道运行的可靠性。
综合经济性。在综合经济性方面,塑料埋地排水管的优势正在被越来越多的用户所认识。虽然塑料排水管的价格比混凝土管高,但是国内外的时间证明,在正确设计和合理施工的情况下,采用塑料埋地排水管的工程中造价常常低于混凝土排水管。
由于塑料管材有很多优点,加之在工程使用过程中,对此类材料认识的不断深入,塑料管材管件的应用越来越广。塑料排水管道替代传统的铸铁管、钢筋混凝土排水管己是作为一种趋势。
3 市政排水塑料管施工要点
3.1 管基处理。市政排水塑料管应采用土弧基础,对一般土质,应在管底以下原状土地基或经回填夯实的地基上铺设一层厚度为100mm～200mm的中粗砂垫层;当地基土质较差时,可采用铺垫厚度不小于200mm的碎石灌砂垫层基础,也可分两层铺设,下层用粒径为5mm～32mm的碎石,上层铺中粗砂,厚度控制为下层100mm～150mm,上层厚度不小于50mm;对于地质差的软土地基(如淤泥、淤泥质土、冲填土或其他高压缩性土层构成的软弱地基),当地基承载小于设计要求或由于施工降水等原因,地基原状土被扰动而影响地基承载能力时,必须先对地基进行加固处理(如打木桩、抛块石挤淤、打水泥搅拌桩等措施),在达到规定的地基承载后,再铺设中粗砂(或砂砾)基础层。以上管基垫层密实度均应符合沟槽回填密实度相应要求。
3.2 管道连接及安装。市政塑料排水管道最常见有两种连接方式,一种是承插式橡胶密封圈连接(如UPVC双壁波管、HDPE管等),另一种是热熔连接(如HDPE管),其中热熔连接对施工环境和操作程序要求非常严格,一般由厂家指派专业技术人员在施工现场指导施工。因此现有管道安装中接口多以橡胶密封圈接口为主,施工操作简便,同时承插口管安装时应将插口顺水流方向,承口逆水流方向由下游向上游依次安装。管道与检查井的连接宜采用柔性接口,可采用承插管件连接,亦可采用预制混凝土套环连接。由于水泥砂浆与塑料管的结合性能不好,不宜将管材或管件直接砌筑在检查井壁内,这一施工过程通常可采用中介层作法进行施工。
3.3 沟槽回填。为防止管道变形,首先施工单位应严格按照设计单位对回填的材料及回填密实度要求进行沟槽回填;当设计无规定时,可按现行的CECS 164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程的规定执行。同时在沟槽回填时,从管底基础至管顶以上0.5m范围内,必须采用人工回填,严禁用机械推土回填,管顶0.5m以上沟槽采用机械回填时应从管轴线两侧同时均匀进行,并夯实、碾压。
3.4 管道的严密性检验。管道安装后的密闭性检验通常采用闭水试验。管道密闭性检验应按井距分隔,长度不宜大于1km,带井试验。现行的CECS 164∶2004埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程中对管道渗水量参考了美国规定,以每毫米管径计算每千米管道24h的渗水量应不超过46L,建议实际工程中可借鉴使用。
4 结语
塑料材料作为一种新型的化学建材取得了迅速发展。塑料排水管与传统的铸铁管、钢筋混凝土管材相比优势突出。同时,新型大口径塑料排水管,不再容易被压破裂,真正起到了提高管材环刚度和耐压强度的作用,使得大口径市政排水管道中使用塑料排水管成为可行,而这种能耗小,技术含量高的新建材的应用将是国内市政建设中的必然趋势。因此,对塑料排水管材料才的特性及施工进行深入分析具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]王俊海.《塑料埋地排水管的性能和理论分析》[J].安徽建筑工业学院学报(自然科学版),2009(4).
[2]张九香.《塑料排水管在市政工程中的选材应用研究》[J].福建工程学院学报,2009(6).
[3]刘朝松.《市政排水塑料管设计与施工的几点体会》[J].山西建筑,2010(7).