高密度聚乙烯双壁波纹管_CPP_室外排水管道工程设计、施工及验…

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高密度聚乙烯双壁波纹管(CPP)
室外排水管道工程设计、施工及验收规程
1 总则
1.0.1 高密度聚乙烯双壁波纹管（CPP）（以下简称双壁波纹管）是一种新型的排水管材。为了在室外埋 地排水管道工程设计、施工及验收中，做到技术先进、经济合理、 确保工程质量，特制定本规程。 1.0.2 本规程适用于新建、扩建、和改建的室外埋地排水高密度聚乙烯双壁波纹管（CPP）工程的设计、 施工及验收。 1.0.3 本规程适用于室外埋地敷设的管径 DN800mm 以下的高密度聚乙烯双壁波纹管（CPP）。 1.0.4 应用于本规程，排入管道的水温应不大于 40oC；排放管道的水质，应符合《污水排入城市下水道 水质标准》（CJ18-86）的规定。 1.0.5 本规程可用于埋设在一般地质条件下或酸、碱性等腐蚀性土壤中。 1.0.6 施工人员应按设计文件和施工图施工。遇本规程未涉及的问题或有特殊要求时，变更设计应经设计 单位同意。 1.0.7 管道工程用的管材、管件、密封圈、等必须符合现行的国家和行业产品标准。 1.0.8 除执行本规程外，尚应符合国家现行的标准和行业标准及本地区的有关规定。 1.0.9 执行本规程时，必须遵守国家和地方的有关安全、劳动保护、防火、环保等方面的有关规定。
2 引用标准
GBJ 14-87（1997 年版）室外排水设计规范 GBJ 69-84 给水排水工程结构设计规范 GB 50268-97 给水排水管道工程施工及验收规范 CJJ 3-90 市政排水管渠工程质量检验评定标准
3 术语
3.0.1 双壁波纹管 corrugated pipe 管壁截面为双层结构，内壁的表面光滑，外壁为等距排列的环形中空波纹结构的管材。 3.0.2 公称内径（de）norminal inside diameter 为便于应用，对热塑性塑料管系统管材以内径标定。 注：本规程中公称内径与管材实际内径等同（个别规格以外径定径，公称直径为外径）。 3.0.3 最小内压强度 minimum internal pressure strength 指无压重力流排水管道，在 50 年长期输水条件下，对使用的管道进行内压检验，耐内压强度最低界限的 规定。 3.0.4 环刚度 ring stiffness 管材试件在两平板压扁至管内径垂直方向的变形为规定值时所施加的单位长度垂直荷载的换算值。用以 衡量管材承受外压荷载的能力，而无实际的物理学意义。
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a)顺轮胎着地宽度的传递 b)顺轮胎着地长度的传递 图 7.1.6-1 地面车辆单个轮压的传递分布图
（2） 两个以上轮压综合影响传递的竖向压力(7.1.6-2):
式中：nc-轮压的数量； dj-地面相邻两个轮压间的净距(m)。
a)顺轮胎着地宽度的传递
b)顺轮胎着地长度的传递
式中： -法向弯曲应力（MPa）; Μ-管壁截面上的弯矩（N.mm）; Ｋ1-管道在竖向土压力作用下的弯矩系数； Ｋ2-管道在汽车轮压荷载作用下的弯矩系数； Ｐ1-管顶覆土的竖向压力（N/mm2） Ｐ2-地面荷载作用在管道上的竖向压力(N/mm2) r-管壁中心的半径（r=D/2）（mm）； Ｗ-单位管长的管壁截面系数（mm3/mm）。 注：Ｐ2 地面荷载取车辆荷载或地面堆载的大值。 7.2.3 弯矩系数Ｋ1、Ｋ2 与管道基础的有效支承角 2α 有关，（图 7.2.3），可参照表 7.2.3 与表 8.3.2。
7.1 设计基础规定
7.1.1 双壁波纹管道应按柔性管进行计算，设计使用寿命不得低于 50 年。 7.1.2 管道结构设计应进行下列验算： （1） 在外压荷载作用下管道环截面的强度计算。 （2） 在外压荷载作用下管道的环向变形计算。 （3） 管道的抗浮稳定验算。 7.1.3 高密度聚乙烯管道的环向弯曲受拉极限强度采 80MPa，允许弯曲强度的安全系数采用 5，允许弯曲 强度为 16 MPa。 7.1.4 作用在管道上的设计荷载应包括在管道上的竖向土压力，地面上的车辆荷载及堆积荷载。车辆荷 载与堆积荷载不叠加计算，两者取其大值。车辆荷载等级应按实际 情况采用。 7.1.5 作用在管顶的竖向土压力可按下式计算：
3.05 弹性直径变形率 elastic diameter deformation rate 管材在外压荷载作用下，管径垂直方向弹性变形的极限值与加载前管材中心直径的比值。
4 材料
4.1 管材质量
4.1.1 设计所选用的管材，应符合国家标准和行业标准。具有质量检验部门的产品合格证和产品性能说明 书，并应标明生产厂家、规格和生产日期。管道的公称内径 Di， 最小平均内径 di，应按表 4.1.1-1 规定；环刚度等级见表 4.1.1-2；压力等级见表 4.1.1-3。
式中：P1-作用在管顶的竖向土压力(KN/m2)； YS-管顶回填土的重力密度(KN/m3)； H-管顶的覆土高度(m)； nS-竖向压力系数(可取 1～1.1)。 7.1.6 地面车辆荷载传递到埋地管道上的竖向压力按下列公式计算： （1） 单个轮压传递到管顶的竖向压力（图 7.1.6-1）：
式中：P2-地面车辆荷载传递到管道上的竖向土压力(KN/m2)； j-车辆荷载的动力系数，当 H≥0.7m 时 j=1.0; P0-车辆的单个轮压(KN); a-单个车轮着地长度(m)； b-单个车轮着地宽度(m)。
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注：表中 Wi 为回填土的液限，压实系数指回填土压实时，控制干密度与最大干密度的比值。
7．4 管道的抗浮稳定计算
7.4.1 管道抗浮稳定的安全系数不得小于 1.10。 7.4.2 管道的抗浮稳定可按下式验算：
(7.4.2) 式中：KB-抗浮安全系数，不小于 1.10； Hs1-地下水位以上覆土层的高度(m)； Hs2-管顶至地下水位标高的土层厚度(m)； Z-可能出现的最高地下水位至管底的高度(m)； Ys-管顶回填土的重力密度，一般可取 18 KN/m3； Y′s-地下水位以下回填土的有效密度，一般可取 8 KN/m3； Yw-水的重力密度，取 10 KN/m3。
图 7.1.6-2 地面两个以上轮压综合影响的传递分布图
7.1.7 地面有堆积荷载时，应按实际情况计算。地面堆积压力 P′2 一般可按 10 KN/m2 采用。 7.1.8 作用在管道上沿纵向单位长度上的总压力按下式计算：
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式中：Wc-由管顶覆土深度确定的竖向总土压力(KN/m)； Fc-地面车辆荷载传递到管顶处的总压力(KN/m)； Fs-地面堆积荷载作用在管顶处的总压力(KN/m)； Dro-管公称外径（m）。 7．2 强度计算 7.2.1 管道在外荷载作用下，管壁最大法向弯曲应力，应小于管材的允许弯曲强度。 7.2.2 管壁法向弯曲应力，可按下式计算：
环刚度分类（KN/m2） 表 4.1.1-2
S1
S2
S3
≥4
≥8
≥16
S4 ≥32
内压等级分类 （Mpa） 表 4.1.1-3
P1 无压
P2
P3
0.2
0.4
4.1.2 管材的物理机械性能应符合下列规定： 密度：950kg/m3～970kg/m3； 弹性模量：≥700MPa； 拉伸屈服强度：≥20MPa； 4.1.3 压力排水管道的最小内压强度在 23 oC 条件下应不小于 0.2MPa。但重力流管道作闭水试验时要求 不小于 1.5m 水头即可。 4.1.4 管道的环刚度，应根据管道承受外压荷载的受力条件选用。一般情况下管材的环刚度宜大于或等于 4KN/m2。设计院或使用单位可向本公司索取《HDPE 管道选型条件 清单》。 4.1.5 管道的截面特征，应根据生产厂提供的截面尺寸计算。 4.1.6 管道的外观质量应满足下述要求： （1）管道外观结构特征明显，颜色一致，内壁光滑平整。管身不得有裂缝、凹陷及可见的缺损，管口不 得有损坏、裂口、变形等缺陷。 （2）管道的端面应平整，与管中心轴线垂直，管材长度方向不能有太明显的弯曲现象。 （3）管道插口外径、承口内径的尺寸必须准确，符合现行产品标准的规定。
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4.2 弹性密封橡胶圈
4.2.1 承插接口所用的弹性密封橡胶圈，应由管材生产厂配套供应，为保证密封效果，以采用异型橡胶圈 为宜。 4.2.2 弹性密封橡胶圈的外观应光滑平整，不许有气孔、裂缝、卷褶、破损、重皮等缺陷。 4.2.3 管道接口的弹性密封橡胶圈应采用氯丁橡胶或其他具有耐酸、碱、污水腐蚀性能的合成橡胶，其性 能应符合下列要求： （1）邵氏硬度：50±5； （2）伸长率：≥50％； （3）拉断强度：≥16MPa； （4）永久变形：﹤20％； （5）老化系数：≥0.8（70 oC，144h）；
图 7.2.3
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7．3 管道环向变形计算 7.3.1 埋地高密度聚乙烯排水管道在外荷载作用下，管径垂直方向的直径变形率应小于管材的允许直径 变形率的一般情况下，管材允许直径变形率不得大于 5%。 管子的直径变形率及允许直径变形率按下式计算：
式中：ΔD-管子在组合荷载作用下管径垂直方向的直径变形量（mm)； D0-加荷载前管横截面管壁中心的直径(mm)； ε0-管材的弹性直径变形率(%)由压扁试验确定； K-安全系数一般可取 1.5。 7.3.2 管道在组合荷载作用下,垂直方向的变形量,可按下式计算:
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式中：V-流量（m/s）； n-管壁粗糙系数 i-水力坡降； Q-流量（m3/s）； A-水流有效过水断面面积（m2）。 6.0.3 排污水时管道在设计充满度下，最小设计流速不低于 0.6m/s，排放雨水或合流时，管道在满流时 不低于 0.75 m/s。
7 管道结构计算
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公称内径 Di 110 225 300 400
级别 环刚度
级别 压力

HDPE 双壁波纹管规格表（mm）表 4.1.1-1
最小平均外径 Do 121 245 332 446
公称内径 de 500 630 710 800
最小平均外径 Do 553 685 772 885
式中：ΔD-管道在组合荷载作用下的垂直方向直径变形量（mm）； DL-变形滞后系数，可按管道胸腔回填土密实度压实程度 1.2-1.5； K-基础垫层系数，与管道基础设置的支承角有关，支承角≥90o 时一般可取 0.1； W0-管顶沿纵向单位长度的总压力，根据管顶覆土深度确定，W0= Wc+ Fc 或 W0= Wc+ Fs ,取其大值(KN/mm)； r-管壁中心半径(r= D0/2)(mm)； E-管材弹性模量(KN/mm2),可取 3 KN/mm2； I-管壁截面上单位长度的惯性矩 mm4/mm； E′-管侧面回填土的变形模量(KN/mm2)； 7.3.3 管侧回填土的变形模量 E′由试验实测确定，无测定数据时，可按表 7.3.3 采用。