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浅谈污水管管材的比选

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浅谈污水管管材的比选

发布日期:2016-07-20 00:00 来源:http://www.hnsssj.com 点击:

本文介绍了几种国内比较常用的污水管材,并根据各管材特点进行比较,使得在建设过程中,对管材的选择有一个比较好的依据,从而使得污水管道工程的设计经济合理。

市政污水管材比选 

1、前言

污水工程中,管道工程的投资在工程总投资中占有很大的比例,而管道工程总投资中(一般条件下施工),管材费用约占总费用 50%左右。污水管道属于城市地下隐蔽工程设施,要求具有很高的安全可靠性。因此,合理选择管材非常重要。 

2、管材选用原则

2.1、根据排水水质、水温、冰冻情况、土质、地下水位、地下水侵蚀性和施工条件等因素进行选择;

2.2、选用的管材应安全可靠,安装、运行技术成熟;

2.3、选用的管材应价格低廉、合理;

2.4、选用的管材应检修维护,简单、方便;

2.5、选用的管材应便于运输,长度、高度不能超出运输限制,就地取材; 

2.6、选用的管材应符合管网的使用年限; 

2.7、严把管材质量关,不允许次品管道进入施工过程。

3、污水管道系统对管材的要求:

3.1污水管必须具有足够的强度,以承受外部的荷载和内部的水压。

3.2排水管渠必须能抵抗污水中杂质冲刷和磨琢。也应有抗腐蚀的功能,特别对有某些腐蚀性的工业废水。 

3.3排水管渠必须不透水,以防止污水渗出或地下水渗入,而污染地下水或腐蚀其它管线和建筑物基

3.4排水管渠的内壁应平整光滑,使水流阻力尽量减小。

4、各种管材特点及适用条件

目前国内常用于污水管道的管材有:1、普通钢筋混凝土排水管,2、预应力钢筋混凝土管,4、高密度聚乙烯管(HDPE),5、纤维缠绕增强玻璃钢夹砂管(RPMP)。以上管材有其各自的特点和适用条件。 

4.1普通钢筋混凝土排水管

适用于排水重力流管道的管材,制作工艺分为:离心工艺、悬辊工艺、插入振捣工艺、振动挤压工艺,按照其规格和尺寸和外压荷载系统分为I级,II级和III级,管道的接口型式分为套环式、企口式、承插式三种。其管径范围:挤压工艺Ф150-450;插入振捣工艺Ф1800-2000;离心工艺 Ф700-1650;悬辊工艺Ф600-1200;振动挤压工艺Ф500-3000。不承受内压,粗糙系数n=0.014。密度大,重量大;接头数量多,基础要求高;因接口形式限制,污水渗漏严重。

普通钢筋混凝土管在粘土中采用C15混凝土基础,在淤泥中采用C20钢筋混凝土基础。顶管施工时,如果地质较差,采用管底压密注浆加固地基。

管道接口多采用承插式水泥砂浆接口。

4.2预应力钢筋混凝土管(PCCP) 

利用先张法、后张法对环向钢筋、纵向钢筋进行张拉,使混凝土内产生预应力,从而提高管材的承载力。具有节约钢材抗震性好、耐久性好、使用寿命长等特点,据生产工艺分为一阶段管、三阶段管。管径范围中 800-Ф1400,承受内压能力为0.4-0.8MPa,粗糙度系数n=0.013-0.014。多用于有压流输送。密度大,重量大;接头数量多,基础要求高;因接口形式限制,污水渗漏严重。

管道采用 C20 钢筋混凝土基础,基底遇淤泥时,须作特殊处理。顶管施工时,如果地质较差,采用管底压密注浆加固地基。

预应力钢筋混凝土管接口采用橡胶圈子母口承插式接口,施工简单。

4.3高密度聚乙烯管(HDPE)

高密度聚乙烯管包括双壁波纹管和大口径缠绕增强管。是一种以高密度聚乙烯(HDPE)材料,采用特殊挤出工艺在热熔融状态下缠绕成管,同时熔接成整体制成的管道,管道工作内压0.2MPa,管道环刚度大于8MPa(抗外负载),粗糙系数 n=0.009,使用环境温度-30~70℃。高密度聚乙烯双壁波纹管较大可做到Ф1200,一般应用在Ф600-Ф1000,高密度聚乙烯缠绕结构壁螺旋管较大可做到 Ф2500,一般应用在Ф1000-Ф1600。耐磨损,耐腐蚀,阻力小,过流能力强,使用寿命50年以上,连接方便,密封性能好,不易渗漏,本身良好的柔韧性及柔性接口抗不均匀沉降性能强,重量轻,施工简单,节约工期。因属柔性管道,埋地敷设施工技术要求高,价格昂贵。具体工程使用,需注意管材的环刚度标准。

高密度聚乙烯管为柔性管材,可以有一定变形仍不损坏,对基础的要求比钢筋混凝土管道低,可采用原状土地基,也可采用100mm厚的砂石垫层。对于处于地下水以下的软土地基,可采用 150mm 厚的碎石垫层,上面再铺50mm厚的中粗砂。

高密度聚乙烯管可采用热熔连接、承插橡胶圈连接、承插粘结、管卡连接、法兰连接等多种连接方式。

4.4纤维缠绕增强玻璃钢夹砂管(RPMP)

以玻璃纤维及其制品为增强材料,以热固性树脂为基体材料,中间夹以石英砂,通过连续往复交叉不缠绕工艺制作而成的一种新型管材。利用不饱和聚酯树脂,环氧树脂等为基体材料,以石英砂及碳酸钙等无机非金属颗粒材料为填料,采用定长缠绕工艺,离心绕铸工艺和连续缠绕工艺制成的,管道直径 Ф400-Ф2500,管道工作内压0.2MPa,粗糙系数n=0.009。管材比重小,机械强度高,施工安装方便,耐腐蚀,电绝缘性好,传热系数小,内壁光滑,水力阻力小,输送能力高,工程维修简易,使用寿命 50 年以上。较金属管材强度低,易损坏,施工技术要求高,应妥善储存,不能在阳光下曝晒。大管径的管道须达到要求的环刚度。 

玻璃钢夹砂管对基础的要求比钢筋混凝土管道低,可采用原状土地基,也可采用 100mm 厚的砂石垫层,如遇基岩地质,不能直接敷设,需采用 150mm 厚的砂石垫层。

玻璃钢夹砂管可以采用“O”型双密封橡胶圈承插连接,因接口起主要作用的是橡胶圈,所以对橡胶圈的要求很高,管道承插接口的弹性密封橡胶圈应由管材生产厂家配套供应,采用氯丁橡胶或其他具有耐酸、碱、污水腐蚀性能的合成橡胶制成,外观需光滑平整,不得有气孔、裂缝、卷褶、破损、重皮等缺陷。也可以采用法兰连接和对接形式。 

5、技术经济比较

在目前国内市政排水上比较常用的管材有:玻璃钢夹砂管(RPMP)、高密度聚乙烯管(HDPE)和混凝土管3种。现将对其进行管材的技术经济比较。

5.1重量

采用纤维缠绕生产的玻璃钢夹砂管道,其比重在 1.65-2.0,但其拉伸强度近似合金钢,其比强度是合金钢的 2-3 倍,可设计成满足各类承受内外压力要求的管道。对于相同管径的单重,RPMP管只有混凝土管的1/2左右,HDPE管的重量则介于RPMP管与混凝土管之间。 

5.2耐腐蚀性能 

RPMP管与HDPE管的耐腐蚀性能均很优良,尤其在市政及工业排污中,无需再另外防腐。而混凝土管在输送污水时耐腐蚀性较差,内壁需涂专门防腐剂;另外混凝土管穿越土壤腐蚀性较强的地方,管道外壁也需特殊防腐处理。 

5.3内壁、粗糙度

RPMP管与HDPE管管道粗糙度小,内壁光滑。不但新生态是光滑的,而且使用相当年后,内壁仍光滑如初,无海藻等水生衍生物附着。而混凝土管粗糙度大,内壁易结垢,使用过程中口径缩小、流阻变大、运行费用高;且管壁易附着水生衍生物,影响使用。

5.4绝缘性

RPMP管与 HDPE 管的热性能优良,是一种相当突出的热的绝缘体;也是优良的电绝缘材料;它们的耐低温性能也很好好。而混凝土管的表现则一般。

5.5输送同等流量,管径对比(内径mm)

5.6运输、装卸、安装费用比较

RPMP管单位管长重量远轻于混凝土管和 HDPE 管,尤其是大管径管道,可有效节省运输油耗和装卸费用。混凝土管则较重,运输及安装也较麻烦。 

5.7维护费用比较

RPMP管与HDPE管耐腐蚀性好,使用寿命长,内壁光滑不结垢,使用期间一般不需维修,即使维修也十分简单。混凝土管却因腐蚀、结垢、水生物附着等需定期维修,既增加了费用,又消耗人力,影响管网工作。

5.8运行能耗比较

RPMP管与HDPE管内表面光滑,摩阻小,对比起混凝土管相同口径的管网,可节省泵送费用30-40%。

6、结束语 

从以上分析可以得出,纤维缠绕玻璃钢夹砂管(RPMP)和高密度聚乙烯管(HDPE)在技术性能上具有很大优势,而混凝土管在防腐性能、密闭性和配件上不占优势;经济上,d≤600mm管高强度的HDPE管(S8 型)与RPMP管价格相当,如果在慢车道下可采用 S4 级管则价格更优,与混凝土管相当(考虑相同过流量时砼管比 HDPE 管大一号);d=700~1000mm 则钢筋混凝土管价格较低,RPMP管的价格介于 S4 和 S8 级 HDPE管之间;d≥1000mm则HDPE管(S8 级)远贵于RPMP管,而RPMP管则略贵于钢筋混凝土管。 

污水工程的管道用量大、投资大,因此在选择管材时,既要考虑节省投资,又要考虑管材性能、供货和施工方便、工程进度快等因素。从而使得污水管道工程的设计经济合理。

 


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