污水管道管材的選用應(yīng)根據(jù)污水系統(tǒng)的布置、管道口徑、工作壓力、管道埋深、地質(zhì)情況以及施工條件和運輸條件，結(jié)合運行維護進行技術(shù)經(jīng)濟綜合比較后確定。管材的選用應(yīng)盡可能選擇技術(shù)成熟，抗腐蝕性能強的管材。
1 常用管材簡介
絕大部分污水管道為重力流管道，小部分為壓力流管道。采用大開挖施工的無壓重力流污水管道管材主要有普通鋼筋混凝土排水管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管以及PVC-U雙壁波紋管、PVC-U加筋管、HDPE雙壁波紋管、HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管、玻璃纖維增強塑料夾砂管等埋地塑料排水管；采用頂管法施工的無壓重力流污水管道管材主要有鋼筋混凝土F管、鋼管、玻璃纖維增強塑料夾砂管等；采用牽引法施工的無壓重力流污水管道管材主要有HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管（非開挖型）、HDPE給水管等；采用大開挖的壓力流污水管道管材主要有預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、鋼管、球墨鑄鐵管、HDPE給水管、玻璃纖維增強塑料夾砂管等。
1.1 鋼筋混凝土排水管
鋼筋混凝土排水管采用防水混凝土內(nèi)配鋼筋，經(jīng)過振搗而成。根據(jù)埋設(shè)深度、管徑大小和生產(chǎn)工藝不同，有平口式、企口式、承插式及普通型、懸輥式、離心式、PH型、和丹麥管型。多用于無內(nèi)壓或者低壓輸水。其自重大、用鋼量大、抗裂性較弱，內(nèi)壁粗糙度系數(shù)為n=0.013～0.014。
1.2 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管
預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管利用先張法、后張法對環(huán)向鋼筋、縱向鋼筋進行張拉，使混凝土內(nèi)部產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，從而提高管材承載力。具有節(jié)約管材、抗震性好、使用壽命長等特點，根據(jù)生產(chǎn)工藝分為一階段管和三階段管。由于震動擠壓（一階段）工藝制造的管道所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力在混凝土蒸養(yǎng)固結(jié)過程中的應(yīng)力損失達20%～30%，且不穩(wěn)定,故國外大多數(shù)國家已不生產(chǎn)和應(yīng)用。目前，設(shè)計選材基本以管芯纏絲（三階段）工藝管為主。它多用于有壓水的輸送，管徑范圍d400-2000，承壓能力為0.2～1.2Mpa，粗糙系數(shù)n=0.013～0.014。管道采用承插式橡膠圈密封連接，柔性接口能較好適應(yīng)軟土地基。
1.3 F型鋼筋混凝土管
它是一種改進型鋼筋混凝土管，主要用于頂管。其鋼筋的配比量比一般的鋼筋混凝土管大，混凝土標號比一般的鋼筋混凝土管高。目前生產(chǎn)的管徑范圍為d600-d2200。
F型鋼筋混凝土管為承插接口，接口處采用楔形橡膠圈，接口形式克服了平口管接口的缺點，接口可靠性高，整體性好。F型鋼筋混凝土管的承口用鋼板卷制，鑲嵌在管端；插口與管體一期澆注成型。D1500以上口徑的F管采用芯模振動工藝成型，d1350以下口徑的F管采用離心工藝成型。F管適用于曲線頂管，也適用于長距離頂管，即使在流動性砂礫土中也可使用。
1.4 埋地塑料排水管
埋地塑料排水管根據(jù)材料和結(jié)構(gòu)形式分，共有10余種管材，其中紹興地區(qū)常用的有5種，分別為PVC-U雙壁波紋管、PVC-U加筋管、HDPE雙壁波紋管、HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管、玻璃纖維增強塑料夾砂管（RPM管）。
1.4.1 PVC-U雙壁波紋管
PVC-U雙壁波紋管是以硬聚氯乙烯為主要原料加工生產(chǎn)的，管外壁為梯形或弧形波紋狀肋，內(nèi)外壁波紋間為中空的異型結(jié)構(gòu)壁管材。管道采用承插式橡膠圈密封連接。根據(jù)管道環(huán)剛度可分為S1（≥4KN/m2）和S2（≥8KN/m2）2種型號。硬聚氯乙烯管材采用擠出工藝成型時，由于受原材料加工性能的限制一般管徑都在600mm范圍內(nèi)。該管材主要用于大開挖施工的無壓重力流污水管道工程。該型管材生產(chǎn)廠家眾多，但廠家良莠不齊，產(chǎn)品總體質(zhì)量一般。
1.4.2 PVC-U加筋管
PVC-U加筋管是以硬聚氯乙烯為主要原料加工生產(chǎn)的，管外壁經(jīng)環(huán)形肋加強的異型結(jié)構(gòu)壁管材。該管材具有較好的抗沖擊性和抵抗外部荷載的能力（環(huán)剛度≥8KN/m2）。管道采用承插式橡膠圈密封連接。硬聚氯乙烯管材采用擠出工藝成型時，由于受原材料加工性能的限制一般管徑都在600mm范圍內(nèi)。該管材主要用于大開挖施工的無壓重力流污水管道工程。
1.4.3 HDPE雙壁波紋管
HDPE雙壁波紋管是以高密度聚乙烯為主要原料，采用擠出工藝生產(chǎn)的雙壁波紋管，其最大管徑可達1200mm。管道采用承插式橡膠圈密封連接或哈夫外固件連接。根據(jù)管道環(huán)剛度可分為SN2（≥2KN/m2）、SN4（≥4KN/m2）及SN8（≥8KN/m2）3種型號。該管材主要用于大開挖施工的無壓重力流污水管道工程。
1.4.4 HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管
HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管以高密度聚乙烯為主要原料，采用纏繞工藝生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)壁管。為加強管道剛性，在軸向管壁截面為雙壁工字型，其最大管徑可達3000mm。管道采用熱收縮套或電熱熔帶連接，接口施工質(zhì)量檢測有一定難度。根據(jù)管道環(huán)剛度可分為SN4（≥4KN/m2）、SN6（≥6KN/m2）及SN8（≥8KN/m2）及非開挖型4種型號。該管材既可用于大開挖施工的無壓重力流污水管道工程，也可用于采用非開挖（牽引法）施工的無壓重力流污水管道工程。
1.4.5 玻璃纖維增強塑料夾砂管（簡稱RPM管）
RPM管是以高強的玻璃鋼作為內(nèi)外增強層，中間以價廉的石英砂/樹脂作芯層以提高管材剛度，再輔以韌性的、耐酸堿腐蝕的內(nèi)襯層和滿足工作環(huán)境要求的外保護層構(gòu)成的復(fù)合管壁結(jié)構(gòu)。RPM管可采用離心澆鑄(HOBAS管)和纏繞工藝生產(chǎn)管材。采用離心澆鑄工藝時，玻璃纖維采用短纖維；采用纏繞工藝時，玻璃纖維采用長纖維。離心澆鑄的RPM管最大管徑可達2400mm，纖維纏繞的RPM管最大管徑可達4000mm。管道采用承插式雙O型橡膠圈密封連接或法蘭連接。根據(jù)管道環(huán)剛度可分為SN5（≥5KN/m2）和SN10（≥10KN/m2）2種型號。該管材既可用于大開挖施工的無壓重力流污水管道工程，也可用于承受一定內(nèi)水壓力的壓力管道工程。此外，該管材還可應(yīng)用于頂管工程。
以上5種埋地塑料排水管材具有水力條件好（n=0.009～0.01）、耐酸堿腐蝕、管道接口不易漏水、重量輕、施工方便等顯著優(yōu)點。它們都是典型的柔性管，可不設(shè)剛性基礎(chǔ)，而以碎石、黃砂代替。因其按“管土共同作用”機理承受外壓荷載作用，故回填土質(zhì)要求較高（多要求采用黃砂或碎石屑），回填質(zhì)量要求嚴格。
1.5 鋼管
鋼管是目前大口徑埋地管道中運用最為廣泛的管材，國內(nèi)最大鋼管直徑可達DN4000。鋼管鋼材一般采用Q235A*B碳素鎮(zhèn)靜鋼。選擇采用作為污水壓力管的鋼管一般要求為成品管，其焊接形式有螺旋逢埋弧焊管和直縫埋弧焊管，后者適用于大于DN2000的鋼管。鋼管具有極好的強度、剛度，制成的管道可承受較高的內(nèi)外壓力，其制作和焊接技術(shù)已相當成熟。鋼管在施工上也很方便，在地形復(fù)雜的地段，還可采用頂管技術(shù)進行施工。但鋼管管材價格較為昂貴，且鋼管內(nèi)外壁均需防腐處理，長距離尚需采用陰極保護法防腐。
1.6 球墨鑄鐵管
球墨鑄鐵管是選用優(yōu)質(zhì)生鐵，采用水冷金屬型模離心澆注技術(shù)，并經(jīng)退火處理，獲得穩(wěn)定均勻的金相組織，能保持較高的延伸率，故亦稱可延性鑄鐵管。球墨鑄鐵管均采用柔性接口。連接口型式分為機械式、滑入式兩種。機械接口型式又分為N1型、X型、S型三種，滑入式接口型式為T型。按系數(shù)K取值的不同，其標準壁厚分別為K8級、K9級、K10級、K12級。球墨鑄鐵管外壁采用噴涂瀝青或噴鋅防腐，內(nèi)壁襯水泥砂漿防腐。由于其具有較高的抗拉強度和延伸率，而且具有較好的韌性、耐腐蝕性、抗氧化性、耐高壓等優(yōu)良性能，故被廣泛運行于有壓輸水、輸氣等。球墨鑄鐵管在污水領(lǐng)域的應(yīng)用還相對較少，目前紹興地區(qū)在排污第三通道部分管段采用了球墨鑄鐵管，使用效果較好。
1.7 埋地高密度聚乙烯給水管道（簡稱HDPE給水管）
HDPE給水管以高密度聚乙烯為原材料，經(jīng)擠出和特殊的成型工藝加工而成的新型管材，國內(nèi)生產(chǎn)的最大管徑可達1600mm。HDPE給水管主要采用熱熔連接。HDPE給水管水力條件好、具有耐腐蝕、重量輕、施工方便等優(yōu)點。目前在污水領(lǐng)域主要應(yīng)用于非開挖牽引施工和小口徑污水壓力管道中。它是典型的柔性管，可不設(shè)剛性基礎(chǔ)，而以碎石、黃砂代替。因其按“管土共同作用”機理承受外壓荷載作用，故回填土質(zhì)要求較高（多要求采用黃砂或碎石屑），回填質(zhì)量要求嚴格。
2 管材比較
2.1 重力管道性能比較
無壓重力流污水管道常用管材主要有普通鋼筋混凝土排水管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管以及PVC-U雙壁波紋管、PVC-U加筋管、HDPE雙壁波紋管、HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管、玻璃纖維增強塑料夾砂管等埋地塑料排水管。
表-1 常用污水重力管材性能比較表
序號 | 名稱 | 優(yōu)點 | 缺點 |
1 | 鋼筋混凝土排水管 | 抗外壓強度高， 施工回填要求較低，管材價格較低。 | 自重大、運輸費用高，抗裂性較弱，內(nèi)壁粗糙度系數(shù)大（n=0.013～0.014），容易被含酸含堿的污水腐蝕。 |
2 | 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管 | 抗外壓強度更高，施工回填要求較低，管材價格較低，水密性比普通鋼筋混凝土排水管好。 | 自重大、運輸費用高，內(nèi)壁粗糙度系數(shù)大（n=0.013～0.014），容易被含酸含堿的污水腐蝕。 |
3 | PVC-U雙壁波紋管等埋地塑料排水管 | 水力條件好（n=0.009～0.01），自重輕，安裝方便，水密性好，耐腐蝕。 | 大口徑管材價格較高，承受外壓能力較差，施工回填要求高。 |
當無壓重力流污水管道管徑≤500mm的情況下，埋地塑料管在管線敷設(shè)便捷性、運輸方便性、水密性和水力條件等方面均優(yōu)于鋼筋混凝土管，管道綜合造價與鋼筋混凝土管較為接近，當有工業(yè)廢水排入，要求管材的耐腐蝕性較強，塑料管就明顯優(yōu)于鋼筋混凝土管。
當無壓重力流污水管道管徑≥d600mm的情況下，鋼筋混凝土管價格適中，而埋地塑料管的價格就相對較為昂貴。
2.2 壓力流管道性能比較
壓力流管道可供選擇的管材有預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管、HDPE給水管、玻璃纖維增強塑料夾砂管、鋼管、球墨鑄鐵管等。
表-2 常用污水壓力管材性能比較表
序號 | 名稱 | 優(yōu)點 | 缺點 |
1 | 鋼管 | 強度好，耐高壓，整體性好，單位管長重量輕，運輸方便，施工難度小，基礎(chǔ)處理簡單，配件制作方便，運行時不宜發(fā)生爆管事故 | 耐酸腐蝕能力較差，電化學(xué)腐蝕嚴重,現(xiàn)場敷設(shè)時接頭多，焊接及防腐層施工質(zhì)量不易控制；溫度應(yīng)力較為明顯；管材價格較高。 |
2 | 球墨鑄鐵管 | 耐腐蝕，抗氧化，耐高內(nèi)壓，采用T型柔性接口,對軟土地基的適應(yīng)性較好，安裝方便，施工進度較快，重量輕 | 管道發(fā)生縱向變形時，水泥砂漿內(nèi)襯易剝落；管材價格較高； |
3 | 預(yù)應(yīng)力混凝土管 | 抗外壓強度更高，當采用承插式膠圈柔性接口時對地基適應(yīng)能力較好，施工回填要求低，管材價格較低。 | 自重大,運輸費用高,安裝困難;無標準配件；余數(shù)處理困難；承插接口的加工精度較難保證；有一定管基處理要求。 |
4 | 玻璃纖維增強塑料夾砂管 | 結(jié)構(gòu)合理，承壓能力強；重量輕，施工方便；內(nèi)表光滑、糙率低；耐腐蝕；管材價格比金屬管便宜。 | 屬柔性管，承受外壓能力較差，在埋地后會產(chǎn)生一定的徑向變形；施工回填要求高。 |
5 | 高密度聚乙烯給水管 | 化學(xué)穩(wěn)定性好，耐腐蝕性能好；水利條件好，管道內(nèi)壁光滑，阻力系數(shù)小，不宜結(jié)垢；相對于金屬管材，密度小/材質(zhì)輕；施工安裝方便，維修容易；連接時采用熱熔連接，可將管道連接長達數(shù)百米進行彈性敷設(shè)。 | 屬柔性管，承受外壓能力較差，在埋地后會產(chǎn)生一定的徑向變形；施工回填要求高；管材價格高。 |
2.3 管材價格比較（本比較不代表暖通南社立場）
表-3 常用管材價格比較表
序號 | 名稱 | 管徑 | 管材單價 （元/米） | 綜合造價 （元/米） |
1 | 鋼筋混凝土排水管 | d500 | 140 | 720 |
d600 | 160 | 760 |
d800 | 280 | 920 |
d1200 | 560 | 1385 |
2 | 預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管 | d500 | 330 | 870 |
d600 | 360 | 970 |
d800 | 560 | 1230 |
d1200 | 900 | 1750 |
3 | PVC-U雙壁波紋管(S2級) | de500 | 170 | 720 |
de600 | 375 | 960 |
4 | PVC-U加筋管 | de500 | 316 | 860 |
de600 | 472 | 1020 |
5 | HDPE雙壁波紋管(SN8級) | de500 | 295 | 830 |
de600 | 425 | 975 |
de800 | 803 | 1385 |
de1200 | 1810 | 2485 |
6 | HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管(SN8級) | de500 | 360 | 890 |
de600 | 545 | 1080 |
de800 | 946 | 1520 |
de1200 | 2294 | 2950 |
7 | 玻璃纖維增強塑料夾砂管(SN10級) | DN500 | 400 | 940 |
DN600 | 600 | 1150 |
DN800 | 1000 | 1590 |
DN1200 | 1600 | 2260 |
8 | 球墨鑄鐵管 | DN500 | 900 | 1480 |
DN600 | 1200 | 1800 |
DN800 | 1850 | 2500 |
DN1200 | 3600 | 4400 |
9 | 鋼管 | DN500 | 830 | 1400 |
DN600 | 1200 | 1800 |
DN800 | 1780 | 2520 |
DN1200 | 3200 | 4050 |
10 | 高密度聚乙烯給水管 | de500 | 800 | 1370 |
de600 | 1300 | 1950 |
de800 | 2000 | 2650 |
de1200 | 4300 | 5100 |
3 經(jīng)濟管徑、管材分析
管徑和相應(yīng)管材的選擇是否合理，將直接影響工程的投資和年運行費用。制約管徑的因素主要有管材的價格、施工費用、動力費用和使用年限等。因此經(jīng)濟管徑及相應(yīng)管材的分析需要采用動態(tài)年費用法進行分析，以確定相應(yīng)流量是的經(jīng)濟管徑和管材。與此同時，管材的市場競爭也日趨激烈，本報告根據(jù)壓力管、重力管和非開挖管道三種不同情況采用以下不同管材，但最終的管材仍需根據(jù)業(yè)主的市場詢價以及經(jīng)濟承受能力在設(shè)計階段確定。
在虞北平原，為沿海軟土地質(zhì)，地基承載力普遍較低，一般為40～70Kpa；地下水埋藏較淺，一般埋深在0.5～1.0m之間。
根據(jù)地質(zhì)特點，埋地塑料管具有基礎(chǔ)處理簡單，施工進度快的優(yōu)點，特別當管徑D≤500mm時，其綜合造價與鋼筋混凝土管接近。因此管徑D≤500mm的無壓重力流污水管道推薦采用埋地塑料管；根據(jù)對埋地塑料管的總體質(zhì)量情況、施工便利性以及實際使用情況等方面分析，我們認為PVC-U加筋管和HDPE雙壁波紋管較適合用于項目所在地的無壓重力流污水管道。而當污水管道的管徑≥600mm時，埋地塑料管材的價格較為昂貴，工程建設(shè)投資相對較大。同時塑料管屬于柔性管，當回填質(zhì)量得不到保證時，大口徑的塑料管更易發(fā)生蠕變，容易在檢查井和管道的銜接處發(fā)生滲漏。
3.1 重力管
當管徑D≤500mm時，可采用PVC-U加筋管或HDPE雙壁波紋管（環(huán)剛度≥8KN/m2）；當管徑D≥600mm時，可采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管。
3.2 壓力管
當管徑D≤400mm時，可選用高密度聚乙烯給水管（HDPE給水管）；當管徑D≥500mm時，結(jié)合以往污水治理工程的經(jīng)驗及紹興地區(qū)的工程地質(zhì)情況，推薦選用鋼管或玻璃纖維增強塑料夾砂管（RPM管）。
3.3 非開挖施工
頂管法施工可采用F型鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃纖維增強塑料夾砂管。牽引管施工可采用HDPE給水管，由于HDPE給水管柔性較好，便于牽引拖拉施工。
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