新型管材在市政排水管网中的设计及运用

摘要：

蓄排水板采用高密度聚乙烯（HDPE）或聚丙烯（PP）经加热加压定型形成的一种既能营造具有一定立体空间支撑刚度的排水通道，又可蓄水的一种轻型板材。该种板材自身就具有蓄水、排水两种综合功能，板材具有空间刚度极高的特点，抗压性明显优于同类产品（可以通过现场试验检验），能够承受400Kpa以上的高抗压负荷，同时可以承受在种植顶板回填土过程中机械碾压的极端负荷情况 。

本文通过对几种新型管材从技术、经济等方面的综合比较，列举了各种管材各自的优势及局限性，并明确了设计的关键参数——环刚度的选择，供今后在市政排水管网设计时参考。 关键词： 新型管材 排水管网 综合比较 环刚度

　　一、引言

　　随着我国国民经济持续快速的发展，市政建设的规模也在不断扩大。作为城市重要的基础设施——市政排水管网，也得到了政府部门的大力支持、建设和完善。传统的排水管材由于其本身固有的一些缺点，已经难以适应城市快速发展的需要。因此，近年来出现了许多新型管材，这些管材无论是性能还是施工难易程度都优于传统管材，本文就其中比较典型的几种管材（如HDPE双壁波纹管、HDPE中空壁缠绕管、金属内增强聚乙烯（HDPE）螺旋波纹管以及玻璃钢夹砂管）从技术、经济角度进行综合比较，以便今后设计在管材选择方面参考。

　　二、新型管材综述

　　市政排水管网较一般排水管网来说管径相对较大，（一般都在DN400以上），市场上出现的大口径新型管材根据材质的不同，大致可以分为以树脂为基体玻璃纤维为增强料的玻璃钢管，以HDPE（高密度聚乙烯）为原料的HDPE管以及以UPVC（聚氯乙稀）为原料UPVC管。由于UPVC（聚氯乙烯）在熔融挤出时的流动性很差、热稳定性也差，生产大口径管材是相当困难的，大口径聚氯乙烯管的连接问题也困难，目前国内生产的UPVC排水管管径绝大部分在DN600以下，比较适合在小区等排水管管径不大的地区使用，而不适合在市政排水管网（相对管径较大）上使用，故本文不对该型管材进行论述比较。

　　玻璃钢纤维缠绕增强热固性树脂管，简称玻璃钢管，是一种新型的复合管材，它主要以玻璃纤维作为增强材料，以树脂为基体制成，以其优异的耐腐蚀性能、轻质高强、输送流量大、安装方便、工期短和综合投资低等优点，广泛的应用于化工企业腐蚀性介质输送以及城市给排水工程等诸多领域。随着玻璃钢管的普及应用，又出现了玻璃纤维绕增强热固性树脂夹砂管，简称夹砂玻璃钢管（RPMP管），这种管道从性能上提高了管材刚度，降低了成本。接头一般采用承插连接方式，两道“O”型密封圈。安装方便、可靠、密封性、耐腐蚀性好，接头可在小角度范围内任意调整管线的方向。

　　HDPE管是一种具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型塑料管材，由于管道规格不同，管壁结构也有差别。根据管壁结构的不同，HDPE管可分为双壁波纹管和缠绕增强管两种类型。目前在生产工艺和使用技术上已经十分成熟，在欧美等发达国家已经得到了极大的推广和应用。

　　1．HDPE双壁波纹管

　　双壁波纹管是由HDPE同时挤出的波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形中空结构的管材。具有优异的环刚度和良好的强度与韧性，重量轻、耐冲击性强、不易破损等特点，且运输安装方便。管道主要采用橡胶圈承插连接（也可采用热缩带连接）。由于双壁波纹管的特殊的波纹管壁结构设计，使得该管在同样直径和达到同样环刚度的条件下，用料（HDPE）最省。但受到生产工艺限制，目前国内能生产的最大口径也只有DN1200，使得其推广受到一定的限制。

　　2．HDPE中空壁缠绕管

　　 它是一种以HDPE为原料生产矩形管坯，经缠绕焊接成型的一种管材。由于其独特的成型工艺，可生产口径达3000mm的大口径管材，这是其他生产工艺难以完成甚至于无法完成的。此种管材与双壁波纹管在性能上基本一致，管道连接主要采用热熔带连接方式，连接成本较双壁波纹管略高；另外，该管的一个主要缺点是在同样直径和达到同样环刚度下，一般要比直接挤出的双壁波纹管耗费更多的原材料，因此，其生产成本较高。

　　3．金属内增强聚乙烯（HDPE）螺旋波纹管

　　它是以聚乙烯为主要原料，经过特殊的挤出缠绕成型工艺加工而成的结构壁管，产品由内层为PE层、中间层为经涂塑处理的金属钢带层、外层为PE层的三层特殊结构构成。经涂塑处理的钢带与内、外聚乙烯层在熔融状态下复合，使其有机的融为一体，即提高了管材的强度，又解决了钢带外露易腐蚀的问题。管径从DN700～DN2000。其连接方式主要有：焊接连接、卡箍连接和热收缩套接（适用于DN1200以下）。该管的最大优势在于可以达到其他塑料管材不能达到的环刚度（可达16kN/m2），同时造价相对低廉。

　　以上各种管材物理性能比较详见表－1。

　　三、综合造价比较

　　 本文以深圳地区为例，对上述新型管材进行综合造价比较。为使比较更符合实际，并能充分发挥各种管材自身优点，比较中考虑了二次搬运、地下水抽排、沟槽支护、管道基础以及管沟回填等诸多方面因素，管道埋深统一按4m计算；由于新型管材内壁光滑，输水能力较高，比较中钢筋混凝土管管径按比新型管材管径大一级考虑。（详见表－2）

　　

　　物理力学性能比较表－1

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