HDPE双壁波纹管的性能与应用

HDPE双壁波纹管的性能和应用
1、排水管材使用现状及应用趋势
目前，国家已将“节能减排”作为国民经济可持续发展的重要战略来抓，投入重金进行城市污水处理。

湖南省从今年开始的“三年行动计划”就将投入百多亿资金对各地市县污水进行集中处理。

在城市污水处理项目中排水管道的选择至关重要，直接关系到污水处理的效果。

过去，国家对排污管网的重视不够，95%以上排水管道系统使用的管材是混凝土管、钢筋混凝土管、铸铁管，因此类管材施工工序较复杂、管道接口数目较多、接头处难以密封，防渗漏不易及时处理，且容易破损老化，日积月累会造成道路地基下沉，污水渗漏，导致土质污染、水源污染；在雨水季节导致雨水流入处理厂内，枯水季节污水外流，无法很好的收集污水。

因此，采用具有良好的耐压、质轻、耐腐蚀、环保型管材已成为当务之急。

随着塑料管材生产技术的不断发展，以及塑料管材与传统管材（如混凝土管、铸铁管等）相比所具有的优越性能逐渐被人们所接受，国家有关部门相继制定了有关限制淘汰落后产品，推广使用新型环保产品的产业政策。

在建设部2002年发布的关于《淘汰落后的产品，推广使用新型建材》的文件中明确提出，1200mm以下口径的埋地排水管优先选用双壁波纹管，超过1200mm可使用玻璃夹砂管、聚乙烯缠绕增强管和中空壁缠绕管等管材。

2004年建设部发布了《推广应用和限制禁止使用技术》（建设部公告［2004］218号）公告，一些省份的配套文件也相继制定，对排水用水泥管、铸铁管进行了限制使用及淘汰的相关规定。

在我国的市政工程中，新型塑料管材的应用发展非常迅速，新型塑料管材的使用成本与传统管材接近甚至更低。

在众多的塑料管道中，究竟应该选择哪一种类型的管材，要根据各国资源状况，工程的技术要求及城市规划等条件不同而有所差别。

但从综合角度来看，由于HDPE（聚乙烯）双壁波纹管所具有的明显优势，世界上大多数国家及在我国沿海城市，排水排污管中应用最多的还是HDPE聚乙烯双壁波纹管。

尤其是美国，甚至都有专门的聚乙烯波纹管协会（CPPA），由此也可以看出聚乙烯波纹管在应用中的优越性。

2、HDPE 双壁波纹管的性能特点
HDPE 双壁波纹管，其内壁光滑，外壁带有与轴线垂直的系列中空波纹，结构独特，且具有优越的力学、物理、化学性能，在市政排污工程、农田灌溉工程、输水工程、电信工程等领域得到广泛应用，并被列为建设部科技成果重点推广项目。

HDPE 双壁波纹管在实际应用中还具有质轻坚韧、耐压、耐冲击、耐酸碱、不易破裂、汲水性优、搬运方便、施工容易、可缩短工期等其他管材所不具备的
性能特点：
(1)抗外压能力强：外壁呈环型波纹状结构，大大增强了管材的环形刚度，从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力，双壁波纹管属柔性管道，依靠管土体系共同承受外部荷载，不需要和刚性混凝土管一样的强度和刚度，在合理的刚度下，完全可以达到使用要求，这已经被国内外大量的工程实践所证实。

(2) 施工便捷：重量轻，管重仅为0.94～0.96g/cm3，是目前所有埋地管材中最轻的材质,可大大降低运输费用和安装时的吊装费用；长度大（接头少）搬运和连接都比较方便；由于HDPE双壁波纹管质量远轻于水泥管材，非常容易承插，所以大大缩小了施工难度；并且
HDPE双壁波纹管最短为6米一根，而水泥管为2米一根，大大缩短工期。

对于管沟和基础的要求低，连接方便施工快捷；在城市拥挤的地区、在地质恶劣的地区（如底下水位高、地基松软）双壁波纹管埋地排水管的这方面优点更明显。

(3) 摩阻系数小，流量大：内壁光滑，粗糙度K值不超过0.01mm，钢管球墨铸铁管K=0.06mm,金属管道经过十年运行，K值将增至5-10倍，而HDPE材料的分子表面不带正、负电荷，水中带电荷的杂质就不会附着在管壁上形成水垢，所以流量很大。

同等管径条件下HDPE双壁波纹管比金属管道要大1/4以上。

(4) 具有良好的密封性能，不渗漏，能有效控制地下水资源的污染。

(5) 良好的耐低温，抗冲击性能：HDPE双壁波纹管正常的工作温度在-40℃到60℃之间，工作温度区间很宽，在零下30℃的严寒中也能正常施工。

PE的抗冲击强度是塑料管道中（PVC，PP，ABS，PB等）最佳，其冲击强度为PVC的6倍，是PP的4倍。

(6) 化学性能稳定：其化学分子无极性，化学性能稳定极好。

除少数强氧化剂外，大多数化学介质对其不起破坏作用。

一般使用环境的土壤、电力、酸碱因素都不会使该管道损坏。

不滋生细菌，不结垢，其过流面积不会随运行时间增加而减少。

(7) 物理性能优越：具有适当的挠曲性，良好的动态断裂韧性KD值，抗震性特好。

可顺应地基不均匀沉降，是目前抗震性能最好的管道材料之一。

这就意味着当地面下沉或发生地震时，HDPE管能够产生抗性变形而不断裂。

这一点远优于水泥管、铸铁管，也优于有明显脆性的PVC管。

(8) 使用寿命长：HDPE双壁波纹管的工作环境是埋在土里，不受紫外线的辐射，工作温度不高，一般在12-28℃之间，正常情况下使用寿命可保证在50年以上。

聚乙烯原料只含有碳、氢两种元素，对环境无害，绿色环保！
3、与传统排水管材的比较
HDPE 双壁波纹管质轻而坚韧，与传统排水管（铸铁管、混凝土管、陶管）相比，搬运轻便、作业省力、接管快捷，是一种高效率的管材产品。

在都市中由于生活空间狭小、人群密集，传统的管材常因过于笨重及施工繁琐不便，导致工期进度缓慢与意外事件频繁。

使用HDPE 双壁波纹管可一改传统管材弊端，达到理想的施工效率和经济效果。

3.1 施工工序比较
1）混凝土管施工流程（见图l）
2）HDPE双壁波纹管施工流程（见图2）
从上述工序流程比较可以看出，HDPE 双壁波纹管减少了基础、管座混凝土的浇筑及养生环节，开挖沟槽、安装管道、回填土可一气呵成，而混凝土管工艺流程复杂。

同样一段管道，HDPE 双壁波纹管可大大缩短工期并可节省一定的工程费用。

如是在雨季施工，沟槽如果早一天回填，安全系数就大些，晚一天回填，发生塌槽、泡槽的可能性就大些，还会给施工单位带来很大的经济损失，如使用混泥土管道既要打通基，还要打斜壁，每次打完之后，还要养生，等达到一定强度之后方可进行下一道工序，这样一来工期相对就要延长，如果发生安全事故，后果更不堪设想。

如果在冬季施工，因HDPE双壁波纹管是柔性材料，耐低温性能好，在冬季施工更有自身优点，它避免了低温施工对混泥土采取特殊保护措施及添加各种防冻剂。

3.2 综合造价比较
HDPE 双壁波纹管虽然单价上比混凝土管高，但从运输吊装、施工流程、施工效率等方面进行综合比较，其造价整体上相当于混凝土管（见下表）。

另有数据统计比较如下：
1）Φ300管道铺设单价比较
对Φ300的管道来说，若埋深小于2.5m，HDPE管和UPVC管的铺设单价都稍高于传统钢筋混凝土管。

而当埋深大于2.5m时，铺设单价为：混凝土管＞UPVC管＞HDPE管。

2）Φ600管道铺设单价比较
对Φ600的管道来说，在任一埋深下HDPE管的铺设单价都要比其他两种管材的要低。

埋深小于3m时，玻璃钢夹砂管＞混凝土管＞HDPE管，其中后两者的差别较小，仅3％左右；埋深不小于3 m时，混凝土管＞玻璃钢夹砂管＞HDPE管，混凝土管比HDPE管的铺设单价高10％。

玻璃钢夹砂管比HDPE管铺设单价高6％～10％左右，且随着埋深增加差别变小。

3）Φ800管道铺设单价比较对Φ800的管道来说，埋深小于3m时，玻璃钢夹砂管＞HDPE管＞混凝土管，玻璃钢夹砂管单价比HDPE管高12％左右，而混凝土管反而比HDPE管低4％～5％；埋深不小于3 m时，玻璃钢夹砂管＞混凝土管＞HDPE管，混凝土管比HDPE管单价高5％～7％，而玻璃钢夹砂管要比HDPE管高8％～10％。

4）Φ1000管道铺设单价比较
Φ1000管道铺设单价与前面几种管径有较大不同。

任一埋深下铺设单价：玻璃钢夹砂管＞HDPE管＞混凝土管，前两者的差价在8％～12％之间，后两者的差价在9％～22％之间，且随着埋深的增加差价减小。

由上可知，当管道直径小于等于Φ800时，HDPE管的综合造价也大致与混凝土管相当。

再者，由于HDPE 双壁波纹管内壁光滑，允许通过的流量比同口径的混凝土管要大。

HDPE内表面粗糙系数为0.009，水泥管材内表面粗糙系数为0.014，同流量时，HDPE管材可以比水泥管材小一到两个级。

如设计为1500口径的水泥管材可以用1400口径的HDPE 替换。

这其中隐含了可观的经济效益。

4、结语
在污水集中处理项目中，管道的选择至关重要，关系到污水收集的效果。

污水不能较好的收集，集中处理的设备再先进都没有实际意义，再多的资金投入都不能获得好的经济及社会效益。

HDPE 双壁波纹管由于具有优良的水力特性、较强的地基适应性、较高的抗衰抗腐蚀性，不但安装方便、施工简单、施工周期大为缩短，且可降低工程综合造价，其综合性能远高于其它排水管材，被实践证明此是排污管道的首选材料。