厂区重力流埋地排水管材选择.pdf

第 3 3卷 第 4期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 2年 8 月 厂区重力流埋地排水管材选择 刘钰畴 ( 中国瑞林工程技术有限公司， 江西南昌 3 3 0 0 3 1 ) [ 摘要] 为使 厂区重力流埋地排水管材的选择更加合理， 要充分考虑影响到管道埋设的外部因素和 内部 因素。排水管材的选择不可千篇一律， 要有针对性和科学性， 才能尽量做 出相对合理的选择， 为厂区排水 系统 的运行提供可靠、 有效的保障。 ( 关键词] 重力流 ； 埋地排水管道； 刚性； 柔性； 环刚度 中图分类号： T U 9 9 2 ． 0 4 文献标识码： B 文章编号： 1 0 0 4 - - 4 3 4 5 ( 2 0 1 2 ) 0 4 — 0 0 8 2 — 0 3 S e l e c t i o n o f Bu r i e d Dr a i n Pi p e M a t e r i a l s f o r Gr a v i t y Fl o w i n P l a n t Ar e a LI U Yu -c ho u ( C h i n a N e r i n E n g i n e e ri n g C o ． ， L t d ． ， N a n c h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a ) Ab s t r a c t I n o r d e r t o ma k e mo r e r e a s o n a b l e s e l e c t i o n o f b u r i e d d r a i n p i p e ma t e ri a l s f o r g r a v i t y fl o w i n p l a n t a r e a ，f u l l c o n s i d e r a t i o n s h o u l d b e g i v e n t o e x t e r n a l a n d i n t e r n a l f a c t o r s i n f l u e n c i n g p i p e b u ria l 。 D r a i n p i p e ma t e r i a l s e l e c t i o n s h o u l d n o t b e k e p t u n c h a n g e d b u t s h o u l d b e d i r e c t i o n a l a n d s c i e n t i f i c and t h u s a s r e a s o n ab l e a s p o s s i b l e ，S O a s t o p r o v i d e r e l i abl e a n d e ffic i e n t g u a r a n t e e for o p e r a t i o n o f dr a i n a g e s y s t e m i n p l a n t are a． Ke y wo r d s g r a v i t y fl o w； b u ri e d d r a i n p i p e ； ri g i d i ty； fl e x i b i l i t y ； ri n g s t i ff n e s s 管材选择的好坏是厂区重力流埋地排水管道工 程的关键。 选择好经济、 可靠的管材能为厂区排水系 统的运行和 日 后维护奠定良好的基础。 本文从提出 对厂 区重力流埋地排水管道的要求 出发 ， 在对 厂区 重力流埋地常用排水管材性能进行列表对 比的基础 上， 具体描述了对埋地排水管材的选择要素 ， 并给 出选择倾 向性建议 ，以期为厂区重力流埋地排水管 道的设计和施工提供参考。 1 对厂区重力流埋地排水管道的要求 目前 ， 对厂区重力流埋地排水管道的要求普遍认 为有以下几点Ⅲ ： 1 ) 应具有足够的强度。 特别是能承 受土壤压力及车辆行驶造成的外部荷载， 并保证在运 输和施工过程中不致损坏。 2 ) 应具有抵抗污水中杂 质的冲刷、 磨损的性能和抗腐蚀性 ， 以免在污水或地 下水的侵蚀作用下很决损坏， 保证管道经久耐用。3 具有优良的抗渗性能， 以防止污水渗出和地下水渗 入。若厂区含酸碱性污水从管道中渗出， 将污染厂区 建构筑物及设备基础；若地下水渗入管道， 将影响正 常的排水能力 ， 增加后续排水建构筑物 以及处理设 施的负荷。 4 ) 应具有良好的水力条件。 管道内壁应整 齐光滑， 以减少水流阻力， 使排水畅通。5 ) 应就地取 材， 使其安装便利， 并考虑预制管件及快速施工的 可能， 以降低管道的综合造价， 加快工程进度。 2 管材性能对 比 符合上述对排水管道的要求， 在工业企业厂区重 力流埋地排水管道工程 中应用的管材基本上有 ： 素 混凝土管、 钢筋混凝土管、 夹砂玻璃钢管、 高密度聚 乙烯类( 以下称 H D P E ) 管 、 硬聚氯乙烯类( 以下称 U P V C ) 管、 金属管、 石棉水泥管、 陶土管等。其中， 由 于素混凝土管存在管道 口径有 限、 破坏线荷载低的 问题 ， 金属管道存在价格昂贵、 抵抗腐蚀能力差、 埋 设时还需考虑绝缘的问题， 石棉水泥管存在质脆、 抗 蚀性差的问题， 陶土管存在质脆易碎、 不易安装的问 题 ， 所以这些管道在工业企业厂区重力流埋地排水 收稿 日期 ： 2 0 1 2 — 0 6 — 0 4 作者简介： 刘钰畴( 1 9 7 o _ _ 1 ， 男， 高级工程师， 主要从事给排水设计与研究工作。 第 4期 厂区重力流埋地排水管材选择 管道工程中不常被应用。 常用管材的物理性能、 环境 详见表 1 。 适用性、 安装特点、 产品局限性、 综合造价比率比较 表 1 管材性能对比 8 3 项百— 筋混 土管 夹砂玻璃钢管H D P E双壁波纹管H D P E中空缠绕管H D P E缠绕增强管 U P V C双壁波纹管 盏弱 孽 瑟 曩连 譬 封 性 密 ⋯ 连 接 式 插⋯ ⋯ 黻 易漏水 密封性好 密封性较好 密封性好 密封f 主 好 密封性较好 基础 混凝土枕基 筋) 砂 垫层基础 砂砾 土弧基 础砂 砾垫 砂垫层 基础砂 砾 砂垫层 基础砂 砾 砂垫层 基础砂 砾 形式 混凝土带状基础 垫层基础 层基础 垫层基础 垫层基础 垫层基础 羹 霞 蠢 囊 囊 雾 管 插 ⋯ 。 比率对比 管． 地质情况 良好1 。 J 其中， 在综合造价 比率对 比这一项 中， 考虑 了除 管材价格以外的搬运 、 沟槽支护、 基础以及管沟 回填 等综合因素，并按统一埋设计算， 希望从中能得出较 为直观的概念 。 3 管道的选择要素 结合表 1 所述， 厂区埋地排水管道的选择要素有 1 ) 废水 、 雨水 、 污水的性质。 若输送介质有腐蚀 性，则多使用塑料等柔性管材。 2 ) 环刚度选择。若选择使用柔性管材，结合以往 的设计和使用经验，应尽量选择较高的环刚度。 ( 1 )直 径在 5 0 0 mm以下柔性埋地排水管一般要选择环刚 度 8 k N ／ m z 的管材 ， 只有在地质条件 好又没有运输 车辆荷 载的前提下才采用环 刚度 4 k N ／ mz 的管材 ； ( 2 ) 直径在 5 0 0～1 2 0 0 mm的柔性埋地排水管应尽量 选择环刚度 8 k N ／ mz 的管材； ( 3 ) 直径在 8 0 0 m m以上的 柔l生 埋地排水管， 重要工程推荐使用环刚度>8 k N ／ m 2 的管材。 3 ) 外部荷载及铺设情况。 重力流埋地排水管道 的铺设应特别注意外部荷载及铺设情况。外部荷载 可 以分为静荷载和动荷载两部分 。 静荷载主要是 由 管道上方的土壤重量和地面放置物造成 ； 动荷载主 要是 由地面上的运输车辆压过时造成。 铺设情况是 指铺设后管道周围土壤的地质条件和铺设时的施工 作业情况。 刚性管材受外压荷载时， 荷载完全经过管材壁传 递到底部的管床上， 在管道破坏之前不可能有较大 变形 。柔性管材则利用周 围的回填土壤共 同承受外 部荷载， 工程上被称为“ 管一- 土的共 同作用” ， 所以柔 性管材在破坏之前可以有较大的变形 。 确定管道铺设后能否j j[ 常工作应充分考虑外部 荷载、 管材本身和土壤情况三个方面的因素。 对于柔 性 管道更是如此， 如在安装运行 时， 外部荷载应足够 小， 管材本身环刚度应足够高， 土壤回填密度应足够 密实。 施工必须确保回填质量， 回填土密实度应符合： 主管区的回填土密实度不小于 9 5 ％( 按轻型击实标 准) ， 管道 宽度以外次管 区的回填 土密实度不小 于 9 0 ％的标准。同时， 三个因素也相互影响， 如果铺设情 况 比较好， 环刚度较低的管材也不会有很大变形。反 之， 如果铺设情况不好，外部j 筒 载过大，野蛮施工安装， 即使用环刚度比较高的管材也可能变形过大 ， 致使 管道遭到破坏 。 4 ) 地质情况 的影 响。由于地质情况直接影响基 础处理的费用， 所以地质情况 的好坏是决定使用刚 性管道还是柔性管道的重要因素， 地质情况良好的 工程较多使用钢筋混凝土管。 5 ) 管径、 覆土高度。H D P E双壁波纹管和 U P V C 8 4 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 第 3 3卷 双壁波纹管均使用在管径较小的排水管路系统中， 其他常用管材管径使用跨度均较大。由于埋地排水 管道承受的静荷载、 动荷载都和覆土高度有密切关 系： 覆土高度愈大， 静负载愈大， 动负载愈小； 反之，覆 土高度愈小，静负载愈小， 动负载愈大。 所以设计选择 埋地排水管道时也应考虑覆土高度的影 响。排水管 道的最小覆土高度与动静荷载、 地下水位、 冰冻深度 及管道等级均有关系，一般来说，对于重力流埋地排 水管道，最小覆土高度不宜小于 0 ．7 0 rf l， 道路下铺设 的管道其最小覆土高度不宜小于 1 ．0 n l ， 当该路段有 汽 一 1 5及 以上 汽车通行 时最小 覆土高度不宜小 于 1 ． 2 n l 。 当不能满足 以上要求时， 应在管顶覆土时采取 套管等荷载分散的结构加强措施。 根据《 混凝土排水管道基础及接 口} (0 4 S 5 1 6 ) 标 准图设计规定[3 1 ， 钢筋混凝土排水管的最大允许覆 土 高度 主要 与选用 的管道等级 和采用的基础型式有 关 。表 2为砂石基础时钢筋混凝土排水管的最大允 许覆土高度 ， 表 3为混凝 土基础时钢筋混凝土排水 管 的最大允许覆土高度 。 表 2 砂石基础时钢筋混凝土排水管的最大允许覆土高度 管 径．m i l l 9 0 。 混凝土基础管道覆土高度J n Ⅱ级 Ⅲ级 1 2 0 ~ 混凝土基础管道覆土高度． i n I级 Ⅱ级 Ⅲ级 1 8 0 。 混凝土基础管道覆土高度,I n I 级 Ⅱ级 Ⅲ级 柔性管道最大允许覆土高度则与管道等级、 回 填材料特性和夯实程度密切相关，不可一概而论。有 资料表明： 在条件具备时，夹砂玻璃钢管最大允许覆 土高度可达到 1 5 1T I 以上， H D P E缠绕增强管最大允 许覆土高度可达到 2 0 m以上。 6 ) 施工条件及工期要求。由于重量和基础要求 等原因， 钢筋混凝土管道施工条件要求较为苛刻， 施 工工期较长， 而其他塑料等柔性管道施工条件较为 简单， 施工工期短。 7 ) 含管材费用 、 运输 费用和安装 费用在 内的综 合造价。钢筋混凝土管道价格较低， 运输费用和安装 费用较高，施工成本较高，综合造价较低。 其他塑料等 柔性管道价格较高， 运输费用和安装费用较低 ， 施工 成本较低， 综合造价中H D P E缠绕增强管和 H D P E 中空缠绕管较高， 夹砂玻璃钢管和 H D P E双壁波纹 管 、 U P V C双壁波纹管价格相对适中。 4 选择倾向性建议 厂区重力流埋地排水管道 的选择， 应从上述的 7 个选择要素出发， 结合设计具体情况， 首先排除不能 在工程中使用的管材， 再从充分发挥各种管材 自身 优点的角度考虑。 下面结合以往设计及施工经验，对 厂区重力流埋地排水管道做出倾向性的选择建议， 供相关人员参考。 实际运用中不可千篇一律， 应具体 问题具体分析，才能尽量做出相对合理的选择。 1 ) 地质睛况良好地段。当管径小于或等于 5 0 0 mm 时， 钢筋混凝土 Ⅱ级管与同管径双壁波纹管综合造 价基本持平， 考虑到双壁波纹管具备重量轻、 装卸方 便 、 施工简易等优点， 通常采用 H D P E或 U P V C双壁 波纹管： 当管径>5 0 0 m m时， 钢筋混凝土管或塑料等 柔性管材均可选择， 而一般情况下， 由于地质情况 良 好， 地基处理费用较低， 所 以往往选择钢筋混凝土管。 2 ) 地质隋况不良地段。 当管径小于或等于 5 0 0 m m 时， HD P E或 U P V C双壁波纹管在所有柔性管材 中造 价最低， 建议还是采用 H D P E或 U P V C双壁波纹管； 当管径>5 0 0 mm时， 钢筋混凝土管道 中地基处理的 费用较大， 塑料等柔性管材的综合造价与需进行较 为严格的地基处理的钢筋混凝土Ⅱ级管综合造价相 比相差不大， 加上其使用寿命长的原因，往往考虑使 用这些塑料柔性管材。 参考 文献 [ 1 】孙慧修． 排水工程： 上册[ M 】 ． 4 版． 北京： 中国建筑工业出版社， 1 9 9 9 ． f 2 1林佩斌． 新型管材在市政排水管网中的设计及运用[ J ] ．有色冶金设 计与研究 。2 0 0 6 ，2 7 ( 2 ) ：2 9 — 3 1 ． [ 3 1 G J B T - 7 1 5 , ~ 昆 凝土排水管道基础及接口【 s ] ．