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HDPE塑料管和鋼筋混凝土管在市政排水管道工程上的比選分析

來源:http://www.x5o.net/news11611.html   發布時間:2018/8/15 9:23:00

 考慮到近年來我國沿海地區遭遇強降水天氣較為頻繁,各大城市發生内澇災害也時有發生, 為保證城市功能正常運作,确保人民群衆生命财産安全,我國城市建設對完善市政排水系統的需求在不斷提高。 排水管道是市政排水系統一個重要的基礎組成部分, 而管材合理的選擇又決定了管道能否滿足城市排水需求。因此,為了減少極端天氣對我國城市基礎設施的影響, 保證人民群衆的生命财産安全和市政建設更好的發展,對于不同管材的排水管道,必須以高質量、高保障為标準進行比選。
   鋼筋混凝土管是運用時間最長、 技術最為成熟的排水管材。鋼筋混凝土管憑借自身制造方便、管材造價低、耐腐蝕、抗老化性能好、管材強度高等特點,目前在我國市政排水工程中得到較為廣泛的運用,除用作一般自流排水管道外,鋼筋混凝土管亦可作泵站的壓力管和倒虹管。近年來,随着我國科技的發展進步,HDPE 管以内壁光滑、管材柔韌性好、接口少、抗地基沉降性能好、抗滲透性能好等優點,得以代替傳統的鋼筋混凝土管,作為市政排水管道廣泛運用于許多基礎設施建設中。兩種管材的性能比較如表 1所示。
    兩種管材各有優劣, 合理的選用管材對排水系統的設計及造價都有影響,因此管材的選用應考慮不同管材的性能,根據工程具體的要求綜合考慮。
    筆者認為 HDPE 管作為科技進步的産物, 在排水系統的應用上理應具有合理性, 市政排水管材的比選應當作更詳細更全面的分析與論證, 本文将對鋼筋混凝土管和 HDPE 管進行比較分析。

HDPE塑料管和鋼筋混凝土管在市政排水管道工程上的比選分析
1 管道水力計算分析比較

HDPE塑料管和鋼筋混凝土管在市政排水管道工程上的比選分析

   由于 HDPE 管粗糙系數(0.009~0.01,内壁光滑、水流阻力小)小于混凝土管(0.013~0.014,内壁粗糙,水流阻力大),在水力坡度和管徑相同的情況下,水頭損失小,水流速度要大于混凝土管,HDPE 管排水能力比鋼筋混凝土管排水能力大44.4% 。 舉例說明,水力坡度相同都為 0.001,鋼筋混凝土管粗糙系數取值 0.013,HDPE 管粗糙系數取值 0.009,當設計降雨流量大于 1233L/s時,HDPE 管可比鋼筋混凝土管選小一級管徑。
   因此,随着設計降雨量的增加,大管徑的 HDPE 管排水能力的優勢越加明顯,一來可減少開挖深度和造價、二來避免使用大管徑管道或渠箱,從而縮短工期。 對于污水管,使用 HDPE管可減少挖深從而降低污水泵提升揚程,減少運行能耗。
2 抗浮系數分析比較
鋼筋混凝土管自身重量較大,受地下水位影響小;HDPE 管材較輕,有研究指出由于 HDPE 管自重較小,水密性能好的特點,使其在地下水位高的地段難以滿足"管道的抗浮穩定驗算"。

HDPE塑料管和鋼筋混凝土管在市政排水管道工程上的比選分析

由公式可知,當地下水位低于管頂時,HDPE 管可靠自重滿足“管道的抗浮穩定驗算”;當地下水位高于管頂時,管道根據具體地下水位與埋深, 有可能不滿足 “管道的抗浮穩定驗算”,管徑越大,越難滿足抗浮穩定驗算。 

3管道施工比較分析
    鋼筋混凝土管施工工序為開挖、地基處理、基礎支護、混凝土攪拌、基礎澆築、養護、管道場内運輸及吊裝定位、接口及養護、試水及回填;HDPE 管施工工序為開挖、地基處理、砂墊層敷設、管道安裝、接口、試水及回填。
(1)鋼筋混凝土管施工
鋼筋混凝土管工序較多,而且由于自身重量較大,管道敷設時需要使用兜身吊帶和專用工具起吊裝卸, 施工占地範圍較大。 鋼筋混凝土管墊層使用 120°混凝土基礎, 需要現場澆築。 根據相關研究,鋼筋混凝土管作為市政排水管在施工中存在的問題主要有以下兩點: ①混凝土排水管道的檢查井部分存在出現接口斷裂和凍脹冒水的問題; ②混凝土排水管道在使用過程中存在出現基坑塌方、管道的溝槽超挖、管道溝槽槽底泡水、管道接口漏水、管道的不同程度的滲水等現象。 主要原因在于對市政排水管道施工不按規範嚴格要求, 施工材料和工序存在偷工減料現象。
(2)HDPE 管施工
    HDPE 管工序相對較少,小管徑管道較輕,可使用人工或輕型設備安裝, 節省施工空間, 但 HDPE 管接口為電熱熔連接,接口焊接工期相對較長。 HDPE 管墊層使用 300mm 厚粗砂碎石墊層,直接敷設壓實即可,施工較簡單。 管道溝槽回填過程中,回填沙土由于施工操作不按規範院回填不均勻、回填砂不足、使用挖機鬥壓土等,容易導緻管道變形或破裂。
   由于塑料管自身特性,HDPE 管作為市政排水管,對環剛度要求較高。 在實際施工過程中,部分施工隊為了自身利益,選用環剛度不足或質量不達标的 HDPE 塑料管, 導緻管道破裂、滲漏、坍塌等工程事故。
    兩種管材施工各有利弊院混凝土管雖然技術成熟,但對施工現場的要求較高;HDPE 管施工工序較少,管材較輕,但對管材自身的環剛度和溝槽回填的要求較高。 因此,從管道施工上分析比較,兩種管材孰優孰劣不能一概而論。 排水管道的施工質量好壞直接影響到市政排水系統能否正常運作, 為了保證排水管道施工的質量,根本上要把握好施工的技術,按照設計圖和相關規範的規定進行施工。
5 管道經濟比較分析
  根據相關研究, 相同管徑的 HDPE 管單價要比鋼筋混凝土管高, 而鋼筋混凝土管開挖土石方造價較 HDPE 管高 20~30% ,基礎造價高 10% 。 對于小管徑的管道,塑料管綜合造價較低,對于大管徑管道,鋼筋混凝土綜合造價較低。 由于 HDPE管具有更好的排水能力,在同等流量需求下,可以選擇小一級的管徑,因此 HDPE 塑料管在綜合造價上依然具有優勢。
6 主要結論
   本文為市政排水管網建設在管材比選方面提供了一定的依據,對市政排水管道的管材特性和管道工程施工進行分析,表明 HDPE 管的應用具有合理性。 通過與鋼筋混
凝土管進行比選, 進一步說明 HDPE 管作為排水管道在城鎮市政建設上具有優越性。

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