塑料排水管的特性及其在市政工程中的应用

李程

摘要：近几年来塑料埋地排水管的市场开始起步，是因为对于塑料埋地排水管的研究试验和标准及规范制定工作逐步有了进展。 通过实际应用，塑料埋地排水管的优点正在逐步被认识，部分地区已开始大量应用。本文探讨了塑料排水管的特性及其在市政工程中的应用。

关键词：塑料；排水管；特性；市政工程；应用

Abstract: in recent years plastic buried drains started the market, because plastic pipe buried for the research and standards and regulations have made progress work gradually. Through the practical application, buried the advantages of plastic drain is gradually be recognized, and some areas already begins a large number of application. This paper discusses the characteristics of plastic drain in municipal engineering application.

Keywords: plastic; Drain; Characteristics; Municipal engineering; application

中图分类号：S276文献标识码：A 文章编号：

排水工程中,排水管道是重要组成部分,当前各种排水管道的品种规格在不断增加,尤其是塑料材料作为一种新型的化学建材得到迅速发展。近几年塑料管因其能耗小、 技术含量高等特点,在国内市政建设中呈主流趋势。

一、塑料排水管的常见种类

在市政工程中，常见的塑料排水管有以下品种：硬聚氯乙烯塑料管（PVC- U ）；氯化聚乙烯塑料管（CPVC ）；交联聚乙烯塑料管(PEX)；共聚聚丙烯塑料管（PP- R PP- C ）；聚丁烯塑料管（PB ）；聚乙烯塑料管（PE），其中包括低密度聚乙烯塑料管（LDPE） 中密度聚乙烯塑料管(MDPE) 高密度聚乙烯给水塑料管（HDPE）；烯腈- 丁二烯 - 苯乙烯塑料管(ABS) 除上述塑料管外，镀锌钢管的替代管材还有铝塑复合管（ 简 称 MP， 其材料有 PEX- AL- PEX，HDPE- AL- PEX， PE- AL- PE等）无缝铝合金衬塑管 、塑钢复合管等管材。

二、塑料排水管的特性

市政工程排水管道按管材特性可分为刚性管和柔性管（塑料管），这两类埋地排水管的性能进行比较，可以得出塑料排水管所具有的优点：

1、强度和刚度。 从表面上看，塑料埋地排水管是不及混凝土排水管，特别是钢筋混凝土管 。但塑料管属于柔性管，在受外压负荷时，柔性管的承受负载的机理是完全不同的。 柔性管在受压破坏之前可以有较大的变形，而刚性管不可能有较大变形。 同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小，它和周围的回填土共同承受负载，管土共同作用。 因此，塑料埋地排水管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，完全达到使用要求，这一点已被国外先进国家的应用实践所证实。

2、水力特性比 。在水力特性比方面, 塑料管由于内壁光滑, 输送液体时摩阻明显小于混凝土管。可使水流更为流畅, 并可避免废弃物的囤积停滞, 免除管道日后疏通。塑料管的内壁粗糙率为 0 . 009 , 而混凝土管为 0 . 013 , 因此在相同使用条件下, 塑料管的过水量可比混凝土管提高30%。以 DN400管为例, 满流条件下 U - PVC双壁波纹排水管与钢筋混凝土管流速、 流量比较见表 1 。

3、接口的密封性 在管材接口密封方面，塑料管的连接比较可靠。 而混凝土排水管在保证密封性方面比较困难，绝大多数使用的平接口和企口混凝土排水管在连接处只抹一圈混凝土，时间一长很难保证不泄露；又因其完全是刚性连接，管道稍有移位（如土壤不均匀沉降），

连接处就可能被破坏，而形成渗漏。

4、使用寿命、 耐腐蚀。 在使用寿命 、耐腐蚀方面，塑料管的优点最为突出。 埋地排水管输送的生活污水和雨水具有腐蚀性（雨水流过地面时常溶入腐蚀性物质），或成酸性或成碱性，生产污水如工业排水更是具有强腐蚀性，塑料埋地排水管的耐腐蚀性远胜于金属管，也明显优于混凝土管。 同时，塑料埋地排水管的抗磨损性也很好。

5、 便于铺设安装。 在管道铺设安装方面，塑料埋地排水管的优点也非常特出：重量轻、 长度大、 接头少，对于管沟和基础的要求低（而混凝土管一般需要做素混凝土基础），连接方便，施工便捷 。而混凝土管的基础和连接处需要进行养护，在城市拥挤或地质恶劣地区（如地下水位高、 地基松软地区），塑料埋地排水管的优点更明显。

6、综合经济性。 在综合经济性方面，塑料埋地排水管的优势正在被越来越多的用户所认识。 虽然塑料排水管的价格比混凝土管高，但是国内外的时间证明，在正确设计和合理施工的情况下，采用塑料埋地排水管的工程中造价常常低于混凝土排水管。

三、 塑料排水管在市政工程建设中的施工处理技术

1、管基处理。市政排水塑料管应采用土弧基础， 对一般土质，应在管底以下原状土地基或经回填夯实的地基上铺设一层厚度为100mm～200mm的中粗砂垫层： 当地基土质较差时， 可采用铺垫厚度不小于200mm的碎石灌砂垫层基础， 也可分两层铺设， 下层用粒径为 5mm～ 32mm的碎石， 上层铺中粗砂， 厚度控制为下层100mm～ 150mm， 上层厚度不小于 50mm； 对于地质差的软土地基(如淤泥、 淤泥质土、 冲填土或其他高压缩性土层构成的软弱地基)， 当地基承载小于设计要求或由于施工降水等原因， 地基原状土被扰动而影响地基承载能力时， 必须先对地基进行加固处理(如打木桩、 抛块石挤淤、 打水泥搅拌桩等措施)， 在达到规定的地基承载后， 再铺设中粗砂(或砂砾)基础层。 以上管基垫层密实度均应符合沟槽回填密实度相应要求。

2、管道连接及安装。市政塑料排水管道最常见有两种连接方式，一种是承插式橡胶密封圈连接 (如 UPVC 双壁波管、HDPE管等)， 另一种是热熔连接(如HDPE管)， 其中热熔连接对施工环境和操作程序要求非常严格，一般由厂家指派专业技术人员在施工现场指导施工。因此现有管道安装中接口多以橡胶密封圈接口为主， 施工操作简便， 同时承插口管安装时应将插口顺水流方向，承口逆水流方向由下游向上游依次安装。管道与检查井的连接宜采用柔性接口， 可采用承插管件连接， 亦可采用预制混凝土套环连接。 由于水泥砂浆与塑料管的结合性能不好，不宜将管材或管件直接砌筑在检查井壁内，这一施工过程通常可采用中介层作法进行施工。

3、沟槽回填。为防止管道变形， 首先施工单位应严格按照设计单位对回填的材料及回填密实度要求进行沟槽回填；当设计无规定时， 可按现行的 CECS164： 2004 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程的规定执行。同时在沟槽回填时，从管底基础至管顶以上0.5m范围内， 必须采用人工回填， 严禁用机械推土回填， 管顶0.5m以上沟槽采用机械回填时应从管轴线两侧同时均匀进行， 并夯实、 碾压。

4、管道的严密性检验。管道安装后的密闭性检验通常采用闭水试验。 管道密闭性检验应按井距分隔， 长度不宜大于1km，带井试验。现行的CECS164： 2004 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程中对管道渗水量参考了美国规定，以每毫米管径计算每干米管道24h的渗水量应不超过46L， 建议实际工程中可借鉴使用。

四、市政排水塑料管的发展前景

市政排水管道系统一般为重力流系统, 对耐内压能力要求不高, 但对承受外荷载能力 (环刚度 )要求较高。因此, 为满足大口径城市排水管环刚度要求, 同时又要降低原料消耗, 城市排水塑料管在结构设计时普遍采用特殊的结构壁形式 (如: 双壁波纹管、 径向加筋管、 螺旋缠绕管等 ) ,原料一般选择 U - PVC、 HDPE、PP等, 由于选择的结构形式不同, 在相同内径、 满足相同环刚度要求时, 所需要的原料多少不同,其中以双壁波纹管用料最少, 管道生产成本相对较低; 此外, U- PVC双壁波纹管都有一个显著的特点, 能实现承插式柔性连接, 解决了一般排水管不易解决的连接可靠性问题。现在许多沿海等经济发达地区的市政排水工程都已广泛采用双壁波纹管。目前大多数国内生产厂家可以生产 DN600(含 DN600)以下的 U - PVC双壁波纹管。

对于 DN300以下的小口径城市排水管, U - PVC实壁管综合工程造价与双壁波纹管相差不大, 而且 U- PVC实壁管具有更好的物理力学性能和环刚度及具有加工工艺简单、 设备投资少等特点。因此, DN300以下城市排水塑料管可优先选用 U- PVC实壁管。

对于 DN600以上城市排水管, 由于目前大多数国内设备不能生产 DN600以上规格的 U - PVC双壁波纹管,而生产 DN600以上规格的 HDPE或 PP双壁波纹管、 径向加筋管、 螺旋缠绕管等,设备投资大、 加工难度大、 经济优势不很明显。由于塑料管管径在一定范围内,与金属管相比具有经济优势, 管径超过一定范围,随着管径增大, 经济性下降; 且大口径塑料管管件, 由于生产投资大,生产企业很少, 容易造成管件与管材不配套,给工程施工带来不便。而大口径普通钢筋混凝土管价格优势十分明显, 再加上施工经验比较丰富。因此目前现阶段 DN700以上城市排水管可优先选用钢筋混凝土管。但随着今后生产厂家不断的研究和改进生产工艺,降低生产成本,大口径城市排水塑料管的发展前景也将十分广阔。

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注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。