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淺談污水管管材的比選

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淺談污水管管材的比選

發布日期:2016-07-20 00:00 來源:http://www.sndjbh.net 點擊:

本文介紹了幾種國内比較常用的污水管材,并根據各管材特點進行比較,使得在建設過程中,對管材的選擇有一個比較好的依據,從而使得污水管道工程的設計經濟合理。

市政污水管材比選 

1、前言

污水工程中,管道工程的投資在工程總投資中占有很大的比例,而管道工程總投資中(一般條件下施工),管材費用約占總費用 50%左右。污水管道屬于城市地下永久性隐蔽工程設施,要求具有很高的安全可靠性。因此,合理選擇管材非常重要。 

2、管材選用原則

2.1、根據排水水質、水溫、冰凍情況、土質、地下水位、地下水侵蝕性和施工條件等因素進行選擇;

2.2、選用的管材應安全可靠,安裝、運行技術成熟;

2.3、選用的管材應價格低廉、合理;

2.4、選用的管材應檢修維護,簡單、方便;

2.5、選用的管材應便于運輸,長度、高度不能超出運輸限制,最好就地取材; 

2.6、選用的管材應符合管網的使用年限; 

2.7、嚴把管材質量關,不允許次品管道進入施工過程。

3、污水管道系統對管材的要求:

3.1污水管必須具有足夠的強度,以承受外部的荷載和内部的水壓。

3.2排水管渠必須能抵抗污水中雜質沖刷和磨琢。也應有抗腐蝕的功能,特别對有某些腐蝕性的工業廢水。 

3.3排水管渠必須不透水,以防止污水滲出或地下水滲入,而污染地下水或腐蝕其它管線和建築物基

3.4排水管渠的内壁應平整光滑,使水流阻力盡量減小。

4、各種管材特點及适用條件

目前國内常用于污水管道的管材有:1、普通鋼筋混凝土排水管,2、預應力鋼筋混凝土管,4、高密度聚乙烯管(HDPE),5、纖維纏繞增強玻璃鋼夾砂管(RPMP)。以上管材有其各自的特點和适用條件。 

4.1普通鋼筋混凝土排水管

适用于排水重力流管道的管材,制作工藝分為:離心工藝、懸輥工藝、插入振搗工藝、振動擠壓工藝,按照其規格和尺寸和外壓荷載系統分為I級,II級和III級,管道的接口型式分為套環式、企口式、承插式三種。其管徑範圍:擠壓工藝Ф150-450;插入振搗工藝Ф1800-2000;離心工藝 Ф700-1650;懸輥工藝Ф600-1200;振動擠壓工藝Ф500-3000。不承受内壓,粗糙系數n=0.014。密度大,重量大;接頭數量多,基礎要求高;因接口形式限制,污水滲漏嚴重。

普通鋼筋混凝土管在粘土中采用C15混凝土基礎,在淤泥中采用C20鋼筋混凝土基礎。頂管施工時,如果地質較差,采用管底壓密注漿加固地基。

管道接口多采用承插式水泥砂漿接口。

4.2預應力鋼筋混凝土管(PCCP) 

利用先張法、後張法對環向鋼筋、縱向鋼筋進行張拉,使混凝土内産生預應力,從而提高管材的承載力。具有節約鋼材抗震性好、耐久性好、使用壽命長等特點,據生産工藝分為一階段管、三階段管。管徑範圍中 800-Ф1400,承受内壓能力為0.4-0.8MPa,粗糙度系數n=0.013-0.014。多用于有壓流輸送。密度大,重量大;接頭數量多,基礎要求高;因接口形式限制,污水滲漏嚴重。

管道采用 C20 鋼筋混凝土基礎,基底遇淤泥時,須作特殊處理。頂管施工時,如果地質較差,采用管底壓密注漿加固地基。

預應力鋼筋混凝土管接口采用橡膠圈子母口承插式接口,施工簡單。

4.3高密度聚乙烯管(HDPE)

高密度聚乙烯管包括雙壁波紋管和大口徑纏繞增強管。是一種以高密度聚乙烯(HDPE)材料,采用特殊擠出工藝在熱熔融狀态下纏繞成管,同時熔接成整體制成的管道,管道工作内壓0.2MPa,管道環剛度大于8MPa(抗外負載),粗糙系數 n=0.009,使用環境溫度-30~70℃。高密度聚乙烯雙壁波紋管最大可做到Ф1200,一般應用在Ф600-Ф1000,高密度聚乙烯纏繞結構壁螺旋管最大可做到 Ф2500,一般應用在Ф1000-Ф1600。耐磨損,耐腐蝕,阻力小,過流能力強,使用壽命50年以上,連接方便,密封性能好,不易滲漏,本身良好的柔韌性及柔性接口抗不均勻沉降性能強,重量輕,施工簡單,節約工期。因屬柔性管道,埋地敷設施工技術要求高,價格昂貴。具體工程使用,需注意管材的環剛度标準。

高密度聚乙烯管為柔性管材,可以有一定變形仍不損壞,對基礎的要求比鋼筋混凝土管道低,可采用原狀土地基,也可采用100mm厚的砂石墊層。對于處于地下水以下的軟土地基,可采用 150mm 厚的碎石墊層,上面再鋪50mm厚的中粗砂。

高密度聚乙烯管可采用熱熔連接、承插橡膠圈連接、承插粘結、管卡連接、法蘭連接等多種連接方式。

4.4纖維纏繞增強玻璃鋼夾砂管(RPMP)

以玻璃纖維及其制品為增強材料,以熱固性樹脂為基體材料,中間夾以石英砂,通過連續往複交叉不纏繞工藝制作而成的一種新型管材。利用不飽和聚酯樹脂,環氧樹脂等為基體材料,以石英砂及碳酸鈣等無機非金屬顆粒材料為填料,采用定長纏繞工藝,離心繞鑄工藝和連續纏繞工藝制成的,管道直徑 Ф400-Ф2500,管道工作内壓0.2MPa,粗糙系數n=0.009。管材比重小,機械強度高,施工安裝方便,耐腐蝕,電絕緣性好,傳熱系數小,内壁光滑,水力阻力小,輸送能力高,工程維修簡易,使用壽命 50 年以上。較金屬管材強度低,易損壞,施工技術要求高,應妥善儲存,不能在陽光下曝曬。大管徑的管道須達到要求的環剛度。 

玻璃鋼夾砂管對基礎的要求比鋼筋混凝土管道低,可采用原狀土地基,也可采用 100mm 厚的砂石墊層,如遇基岩地質,不能直接敷設,需采用 150mm 厚的砂石墊層。

玻璃鋼夾砂管可以采用“O”型雙密封橡膠圈承插連接,因接口起主要作用的是橡膠圈,所以對橡膠圈的要求很高,管道承插接口的彈性密封橡膠圈應由管材生産廠家配套供應,采用氯丁橡膠或其他具有耐酸、堿、污水腐蝕性能的合成橡膠制成,外觀需光滑平整,不得有氣孔、裂縫、卷褶、破損、重皮等缺陷。也可以采用法蘭連接和對接形式。 

5、技術經濟比較

在目前國内市政排水上比較常用的管材有:玻璃鋼夾砂管(RPMP)、高密度聚乙烯管(HDPE)和混凝土管3種。現将對其進行管材的技術經濟比較。

5.1重量

采用纖維纏繞生産的玻璃鋼夾砂管道,其比重在 1.65-2.0,但其拉伸強度近似合金鋼,其比強度是合金鋼的 2-3 倍,可設計成滿足各類承受内外壓力要求的管道。對于相同管徑的單重,RPMP管隻有混凝土管的1/2左右,HDPE管的重量則介于RPMP管與混凝土管之間。 

5.2耐腐蝕性能 

RPMP管與HDPE管的耐腐蝕性能均很優良,尤其在市政及工業排污中,無需再另外防腐。而混凝土管在輸送污水時耐腐蝕性較差,内壁需塗專門防腐劑;另外混凝土管穿越土壤腐蝕性較強的地方,管道外壁也需特殊防腐處理。 

5.3内壁、粗糙度

RPMP管與HDPE管管道粗糙度小,内壁光滑。不但新生态是光滑的,而且使用相當年後,内壁仍光滑如初,無海藻等水生衍生物附着。而混凝土管粗糙度大,内壁易結垢,使用過程中口徑縮小、流阻變大、運行費用高;且管壁易附着水生衍生物,影響使用。

5.4絕緣性

RPMP管與 HDPE 管的熱性能優良,是一種相當突出的熱的絕緣體;也是優良的電絕緣材料;它們的耐低溫性能也很好好。而混凝土管的表現則一般。

5.5輸送同等流量,管徑對比(内徑mm)

5.6運輸、裝卸、安裝費用比較

RPMP管單位管長重量遠輕于混凝土管和 HDPE 管,尤其是大管徑管道,可有效節省運輸油耗和裝卸費用。混凝土管則最重,運輸及安裝也最麻煩。 

5.7維護費用比較

RPMP管與HDPE管耐腐蝕性好,使用壽命長,内壁光滑不結垢,使用期間一般不需維修,即使維修也十分簡單。混凝土管卻因腐蝕、結垢、水生物附着等需定期維修,既增加了費用,又消耗人力,影響管網工作。

5.8運行能耗比較

RPMP管與HDPE管内表面光滑,摩阻小,對比起混凝土管相同口徑的管網,可節省泵送費用30-40%。

6、結束語 

從以上分析可以得出,纖維纏繞玻璃鋼夾砂管(RPMP)和高密度聚乙烯管(HDPE)在技術性能上具有很大優勢,而混凝土管在防腐性能、密閉性和配件上不占優勢;經濟上,d≤600mm管高強度的HDPE管(S8 型)與RPMP管價格相當,如果在慢車道下可采用 S4 級管則價格更優,與混凝土管相當(考慮相同過流量時砼管比 HDPE 管大一号);d=700~1000mm 則鋼筋混凝土管價格最低,RPMP管的價格介于 S4 和 S8 級 HDPE管之間;d≥1000mm則HDPE管(S8 級)遠貴于RPMP管,而RPMP管則略貴于鋼筋混凝土管。 

污水工程的管道用量大、投資大,因此在選擇管材時,既要考慮節省投資,又要考慮管材性能、供貨和施工方便、工程進度快等因素。從而使得污水管道工程的設計經濟合理。

 


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