探究城市市政管道雨污水管管材的选用

探究城市市政管道雨污水管管材的选用
时冬蕊1张迪2
1济宁市众成建筑工程施工图审查有限公司山东济宁；2济宁市城市排水管理处山东济宁
摘要：污水处理工程的市政排水系统并不复杂，它主要由各种类型的排水管组成，但在项目建设中往往存在其他问题。

在设计给排水系统时，有必要考虑交通因素和上部建筑物的影响，并考虑地下管道的错综复杂。

这也在一定程度上增加了供水和排水系统的设计难度。

近几年，随着国内工程技术的发展，随之带动了工程新材料的发展，引进国外先进技术和设备，给污水工程管道材料的选择提供了更多的空间。

本文重点介绍各种材料管道的性能和经济应用的比较。

关键词：污水处理；常用管材；性能比选
近年来，随着工程技术的发展，随之带动了工程新材料的发展，引进国外先进技术和设备，为污水工程管道材料的选择提供了更多的空间。

污水和雨水管网是排水工程的重要组成部分。

它们占投资总比例的很大一部分，而管道是管网的主要内容。

选择管道的基本原则是：必须有足够的强度来满足外部负荷和内部水压要求，施工方便，使用寿命长，管道内壁光滑，水流阻力最小化，输水能力基本保持不变，施工成本低。

排水管应具有抵抗污水中杂质侵蚀和磨损的能力。

管道必须是不透水的，以防止污水渗入从而污染地下水。

常用的污水管线包括钢筋混凝土管，PE 双壁波纹管，玻璃纤维增强塑料砂管道和大排水道。

一、管网布置的原则
(一)管网布局根据城市总体规划和村庄、乡镇规划合理确定，总体规划和建设的实施应分阶段进行，合流系统应逐步变换成分流的成分系统。

(二)污水管道的铺设应与城市道路的规划结合，原则上管道均敷设在道路下。

(三)污水主管道的布局方案应该是经济上和技术上的比较，技术先进，经济合理，最后确定实际计划。

(四)充分利用现有的排水管道，并力争排水排污总管连接成一个整体，以减少工程投资，减少环境污染。

(五)重视地质条件，地上建筑物和地下设施，并尽量避免通过管道经过地区与不良地质条件，缩短建设周期，降低建设成本，降低维护和管理成本。

(六)工程设计应符合国家有关规范和标准。

二、常见管材介绍
(一)钢筋混凝土管
众所周知，作为排水管管材，小口径一般为陶瓷管和排水铸铁管，大口径一般为钢筋砼管，是我国最为普遍采用的管材，也是一种比较经济的管材。

然而，在生产和使用过程中，就必须选择质量合格的产品。

在建造和安装中，必须严格按照规格和带状管座工作。

因此，污水处理项目对降低成本的重力流排水管排水系统有很大的影响，但这是技术、经济、维护和市场供应方面应该考虑的因素。

钢筋混凝土管可以被深埋。

它被广泛应用于埋藏深度或地质条件较差的地下。

但它并不防腐蚀，当它用于支管和主管时，该管被逐渐消除。

(二)玻璃钢夹砂管
在过去，玻璃钢夹砂管的价格比较高，大多是进口的材料，在使用中受到限制。

随着管价格的向下调整和生产技术的进步，采用玻璃钢夹砂管道的数量日益广泛，而玻璃钢夹砂管道的特点是重量轻而且接口比较少。

管的价格基本上相同于钢筋混凝土管，但是与之不同的是它耐腐蚀，内壁光滑和具有良好的水力条件。

(三)埋地塑料排水管
埋地塑料排水管根据材料和结构形式划分，共有10余种管材，分别为PVC-U双壁波纹管、PVC-U加筋管、HDPE双壁波纹管、HDPE缠绕结构壁管、玻璃纤维增强塑料夹砂管(RPM管)。

(四)PVC-U双壁波纹管
PVC-U双壁波纹管是由硬质聚氯乙烯作为主要原料。

管的外壁是梯形的或弯曲的波纹肋，其中内壁和外壁波纹是中空异形结构壁管。

管被密封与插座橡胶环。

根据管回路的刚度，它可分为两种类型：S1(≥4KN/m2)和S2(≥8KN/m2)。

当硬质聚氯乙烯管通过该管挤出工艺形成，管子直径一般为600mm的范围内，由于原料的加工特性的限制。

该管道主要用于大型掘进施工的无压自流污水管道工程。

有许多具有这种类型管道的生产厂家，但厂家出品的总体产品质量一般。

(五)PVC-U加筋管
PVC-U加筋管是由硬质PVC的原料作为主要原料，并在管的外壁由环形肋加强。

管具有良好的抗冲击性和抗外部负载(环刚度≥8KN/m2)。

管被密封与插座橡胶环。

它是硬质聚氯乙烯管通过挤出工艺形成，管子直径一般为600mm的范围内，由于原料加工特性的限制。

该管道主要用于大型掘进施工的无压自流污水管道工程。

(六)PE双壁波纹管
近年来PE双壁波纹管已经在排水工程中得到了广泛的应用。

PE双壁波纹管管材较轻，搬运、装卸、施工便利，可以节省施工费用。

PE双壁波纹管具有耐酸、耐碱、耐腐蚀性能，PE双壁波纹管管壁光滑，其粗糙系数为0.009，水利条件较好，输水能力强，减小了管道管径。

三、管材主要性能及技术经济比较
(一)重力管道性能比较
无压重力流污水管道常用管材主要有普通钢筋混凝土排水管、预应力钢筋混凝土管以及PVC-U双壁波纹管、PVC-U加筋管、HDPE双壁波纹管、HDPE缠绕结构壁管、玻璃纤维增强塑料夹砂管等埋地塑料排水管。

1.钢筋混凝土排水管
抗外压强度高，施工回填要求较低，管材价格较低。

但是该种管材自重较大，运输成本高，抗裂性弱，大的内部壁粗糙度系数(N=0.013~0.014)，含酸含碱污水容易造成腐蚀效果。

2.预应力钢筋混凝土管
外部压力电阻较高，施工回填要求较低，管价格较低，并且水密性比通常的钢筋混凝土排水管更好。

但是仍然是自身较重，运输成本较高，并且内壁粗糙度系数大(N=0.013~0.014)，很容易被含酸含碱污水腐蚀。

3. PVC-U双壁波纹管等埋地塑料排水管
水力条件好(n=0.009~0.01)，自重轻，安装方便，水密性好，耐腐蚀。

但是价格比较高，而且承受外部压力的能力差，以及用于施工回填的要求是很高的。

当无压重力流污水管道管径≤500mm的情况下，埋地塑料管在管线敷设便捷性、运输方便性、水密性和水力条件等方面均优于钢筋混凝土管，管道综合造价与钢筋混凝土管较为接近，当有工业废水排入，要求管材的耐腐蚀性较强，塑料管就明显优于钢筋混凝土管。

当无压重力流污水管道管径≥600mm的情况下，钢筋混凝土管价格适中，而埋地塑料管的价格就相对较为昂贵。

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主要通过溢流雨水井进行衔接。

本次设计新建溢流井位于下沉式绿地雨水花园及生物滞留带中，新建雨水溢流口，利用溢流井连通管与现状雨水井相连。

溢流井相对标高如下：
生物滞留带中溢流井高出底部150mm，低于路面50mm；
下沉绿地中溢流井高出底部350mm，低于路面
50mm；
雨水花园中溢流井高出底部250mm，低于路面50mm。

按照5年一遇降雨量核算，溢流井前挡水堰水头高度为19mm，小于50mm的安全高度，雨水可安全排出。

(5) 模型验证
模型子汇水区基本物理参数(位置、面积、不透水面积率、坡度等)根据CAD图纸、GIS等确定；透水区域和不透水区域曼宁系数、洼蓄量等参数参考模型手册及其他类似项目经验确定。

可渗透区域采用Horton下渗模型，其中最大\最小渗透速率、衰减系数等根据模型手册及其他类似项目经验确定。

管道和检查井基本参数(平面和高程等)根据CAD图纸、GIS 等确定。

管道曼宁系数等根据管道管材类型等，参考模型手册及其他类似项目经验确定。

源头控制设施规模根据设计方案确定，不同设施参数参考模型手册及其他类似项目经验确定。

(6) 模型规划结果分析（见右表）
改造后分析径流控制率可达94.17%，满足规划目标要求。

六、结束语
海绵城市的建设遵循自然积存(削峰调蓄、控制径流)、自然渗透(恢复生态、自然循环)、自然净化(减少污染、改善水质)理念，建立尊重自然、顺应自然的低影响开发模式，系统解决水安全、水生态、水环境问题。

玉溪以海绵城市建设为契机，综合实现城市发展理念和建设方式的转型，向“美丽玉溪”“生态玉溪”迈进，打造新型生态环境格局。

参考文献：
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[2]张旺庞，靖鹏.海绵城市建设应作为新时期城市治水的重要内容[J].水利发展研究，2014.9.
[3]苏义敬，王思思，车伍，魏一哲，董音.基于“海绵城市”理念的下沉式绿地优化设计[J].南方建筑，2014.3.
作者简介：孙佳，女，汉族，上海人，南京大学环境院2013级本科毕业生，华东建筑设计研究院有限公司，研究方向：市政给排水。

(二)压力流管道性能比较
压力管可以从预应力钢筋混凝土管，HDPE供水管，玻璃纤维增强塑料夹砂管，钢管，球墨铸铁管等管道中进行选择。

1.钢管
钢管强度好，耐高压，整体性好，单位管长重量轻，运输方便，施工难度小，基础处理简单，配件制作方便，运行时不宜发生爆管事故。

但是其耐酸腐蚀能力较差，电化学腐蚀严重，现场敷设时接头多，焊接及防腐层施工质量不易控制；温度应力较为明显；另外一个方面就是管材价格较高。

2.球墨铸铁管
球墨铸铁管耐腐蚀，抗氧化，耐高内压，采用T型柔性接口，对软土地基的适应性较好，安装方便，施工进度较快，重量轻。

但是在管道发生纵向变形时，水泥砂浆内衬易剥落，该管材价格也较高。

3.预应力钢筋混凝土管
外部压力阻力较高。

当插入橡胶圈的柔性接口被采用，该管施工回填要求低，并且管材价格较低。

但是其自重大，运输费用高，安装困难；无标准配件；余数处理困难；承插接口的加工精度较难保证；有一定管基处理要求。

4.玻璃纤维增强塑料夹砂管
结构合理，承压能力强；重量轻，施工方便；内表光滑、糙率低；耐腐蚀；管材价格比金属管便宜。

属柔性管，承受外压能力较差，在埋地后会产生一定的径向变形；施工回填要求高。

5.高密度聚乙烯给水管
良好的化学稳定性，耐腐蚀性好；在水利条件下，管具有光滑的内壁，阻力系数小，不适合用于缩放；相对于金属管密度小；安装方便，维护方便；当连接管可以连接多达几百米弹性铺设热熔连接。

但是它还是属柔性管，承受外压能力较差，在埋地后会产生一定的径向变形；施工回填要求高，而且管材价格高。

(三)经济管径、管材分析
无论管径和相应的管道的选择是否合理，将直接影响投资和项目的年运营成本。

制约管道直径的因素主要包括管的价格、建筑成本、电力成本和使用寿命。

因此，需要分析以确定对应的经济直径管。

同时，管道的市场竞争日趋激烈。

本文采用不同的管道，根据三种不同的情况：压力管道，重力管道及非开挖管道，但最终的管仍然需要根据业主的市场调查和经济承受能力，然后在设计阶段决定选择哪种市政管道的管材。

四、结论
根据上述技术经济比较，PE双壁波纹管性能比钢筋混凝土管和玻璃纤维增强塑料夹砂管更好。

综合成本PE双壁波纹管略高，但HDPE双壁波纹管具有小的粗糙系数并通过相同的流管。

钢筋混凝土管的直径可以是一个电平(管道直径越大，较大的流量差)，所以实际的成本是没有太大的不同。

此外，PE双壁波纹管也与国家新型塑料管材发展的相关政策线有关。

若污水主管道经过路段窄小，可选用双璧波纹管，重量轻，施工安装方便，比较符合现场实际情况，过河倒水管则采用钢管比较适合。

压力污水管道采用玻璃钢夹砂管为宜。

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作者简介：时冬蕊，济宁市众成建筑工程施工图审查有限公司，工程师，硕士研究生学历。

张迪，济宁市城市排水管理处，工程师，硕士研究生。

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