考慮(lǜ)到近年來我國沿(yán)海地區遭遇強降水天氣較為頻繁,各大城市發生(shēng)內澇災害也時有(yǒu)發生, 為保證城市功能(néng)正常運作,確保人民群眾生命(mìng)財產安全,我國城(chéng)市建設對完善市政排水係統的需求在不(bú)斷提(tí)高。 排水管道是市(shì)政(zhèng)排水係統一個重(chóng)要的基礎組成部分, 而管材合理的選擇又(yòu)決定了管道能否(fǒu)滿(mǎn)足城市排水需求。因此,為(wéi)了減少極端(duān)天氣對我國城市基礎設施的影響, 保證人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安(ān)全和(hé)市政建設更好的發展,對於不同管材的排(pái)水管道,必須(xū)以高質量、高保障為標準進行比選。
鋼筋混凝土管是運用時間最長、 技術最為成熟的排水管材(cái)。鋼筋混凝土管憑借自身製造方便(biàn)、管(guǎn)材造價低、耐(nài)腐蝕(shí)、抗老化性(xìng)能好、管材強度高等特點,目前(qián)在(zài)我國市政排水工程中得到較為廣(guǎng)泛的運用,除用作(zuò)一般自(zì)流排水管(guǎn)道外,鋼筋混凝(níng)土管亦可作泵站(zhàn)的壓力管和倒虹管。近年來,隨著我國科技的發展進步,HDPE 管以(yǐ)內壁光滑、管材柔韌(rèn)性好、接口少、抗地基沉(chén)降性能好、抗滲透性能好等優點(diǎn),得以代替傳統(tǒng)的鋼筋混凝土管,作為市政排水管道廣泛(fàn)運用於許多基礎設施建設中。兩種管材的性能比較如(rú)表 1所示。
兩(liǎng)種管材各有優劣, 合(hé)理的選用管材對排水係統的設計及造價都有(yǒu)影響(xiǎng),因(yīn)此管材的選用應考慮(lǜ)不同管材的性能,根據工程具(jù)體的要求綜合考慮。
筆者認為 HDPE 管作為科技(jì)進步的產物, 在排水係統的(de)應用上理應具有合理性, 市政排水管材的比(bǐ)選(xuǎn)應當作更詳細更全麵的分析(xī)與論證, 本文(wén)將對鋼筋(jīn)混凝土管和 HDPE 管進行比較分析。

1 管道水力計(jì)算分析比(bǐ)較
由於 HDPE 管粗糙(cāo)係數(0.009~0.01,內壁光滑、水流阻力小)小於混凝土管(guǎn)(0.013~0.014,內壁粗糙,水流阻力大),在水(shuǐ)力坡度和管徑相同的情況下,水頭損失小,水流速度要大於(yú)混凝土管,HDPE 管排水能力比鋼筋(jīn)混凝土管排水能力大44.4% 。 舉例說明,水力坡度相同都(dōu)為 0.001,鋼筋混凝(níng)土管粗糙係數(shù)取值 0.013,HDPE 管(guǎn)粗糙係數取值 0.009,當設計降雨流量大於(yú) 1233L/s時,HDPE 管可比鋼筋混凝土管選小一級管徑。
因此,隨著設計降雨量的增(zēng)加,大管徑的 HDPE 管排水能力的優勢越加明顯,一來可減少開挖深(shēn)度和(hé)造(zào)價、二來避免使(shǐ)用大管徑管道或渠箱,從而縮短(duǎn)工期。 對於汙水管,使用 HDPE管可減少挖深從而降低汙水泵提(tí)升揚程,減少運行能耗。
2 抗浮係數分析比較
鋼筋混凝(níng)土管(guǎn)自身重量較大,受地(dì)下水位影響小;HDPE 管材較輕,有(yǒu)研究指出由於 HDPE 管(guǎn)自(zì)重較小,水密(mì)性能好的特(tè)點,使其在地下水位高的地段難(nán)以滿足"管道的(de)抗浮穩定驗算"。
由公式可知,當地下水位低於管頂時,HDPE 管可靠自(zì)重滿足“管(guǎn)道的抗浮穩定驗算”;當地下水位高於管頂時,管道根據具體地下水位與埋深, 有可能不滿足 “管道的抗浮穩定驗算”,管徑越大,越難滿足抗(kàng)浮穩定驗算。
3管道施工比較分析
鋼筋混凝土管施工工序(xù)為開挖、地基處理、基礎支(zhī)護(hù)、混凝土攪拌、基(jī)礎澆築(zhù)、養護、管道場內運輸及吊裝定位、接口及養護、試水及回填;HDPE 管施工工序為開挖、地基處理、砂墊層敷設(shè)、管道安裝、接口、試水及回填(tián)。
(1)鋼筋混凝土管施工
鋼筋混凝土管工序較多,而且由於自身重量較大,管道敷設時需要使用兜身吊帶和專用工具起吊裝卸, 施工占地範圍較大。 鋼(gāng)筋混凝土管墊(diàn)層使用 120°混凝土基礎, 需要現場澆築。 根據相關研究,鋼(gāng)筋混(hún)凝土管作為市政排水管在施工中存在的問題主要有以下(xià)兩點: ①混凝土排水管道的檢查井部分存在出現接口斷裂和凍脹冒水的(de)問題; ②混凝土排水管(guǎn)道在使用過程(chéng)中存在出(chū)現基坑塌方、管(guǎn)道(dào)的溝槽超挖、管道(dào)溝槽(cáo)槽底泡水、管道接口漏水、管(guǎn)道的不同程度的滲水等現象。 主要原因在於對市政排水管道施工不按規範嚴格要求, 施工材料和工序(xù)存在偷工減料(liào)現象。
(2)HDPE 管施工(gōng)
HDPE 管工(gōng)序相對較少,小管徑管道較輕,可使(shǐ)用人工(gōng)或輕型設備安裝, 節省施工空間(jiān), 但 HDPE 管接口為電(diàn)熱熔連接,接口焊接工期相對較長。 HDPE 管墊層使用(yòng) 300mm 厚粗砂(shā)碎石墊層,直接敷設壓實即可,施工較簡單。 管道溝槽回填過程中,回(huí)填沙土由(yóu)於施工操作不按規範院回填不均勻、回填(tián)砂不足、使用挖機鬥(dòu)壓土等,容易(yì)導致管道變形或破裂。
由於塑料管自身特性,HDPE 管作為市政排水管,對環剛度要求較高。 在實際施工過程中,部分施工隊為了自身利益,選用環剛度不足或質量(liàng)不達(dá)標的 HDPE 塑料管, 導致管道破裂、滲漏、坍塌等工程事故。
兩種管材施工各有利弊院(yuàn)混凝土管雖然技術成熟,但對施工現場的要求較高;HDPE 管(guǎn)施工工序較少,管材較輕,但對管材自身(shēn)的環剛度和溝槽回填的(de)要求較高。 因此,從管道施工上分析比較,兩種管材孰優孰劣不能一概而論。 排水管道的施工質量好壞直接影響到市政排水係統能否正常運作, 為了保證排(pái)水管道施工的質量,根本上要把握好施(shī)工的技術,按照(zhào)設計(jì)圖和相關規範的規定進行施工。
5 管道經濟比較分析
根據相關研(yán)究, 相同管徑的 HDPE 管單價要比鋼筋(jīn)混凝土管(guǎn)高, 而(ér)鋼筋混凝土管開挖土石方造價較 HDPE 管高 20~30% ,基礎造價高 10% 。 對於小管徑的管道,塑料管綜合造價較低,對於大管徑管道,鋼筋混凝土綜合造價較低。 由於 HDPE管具有更好的排水能力,在同等流量需求下,可以(yǐ)選擇小一級(jí)的管徑,因(yīn)此 HDPE 塑料管在綜合造價上依然具有優勢。
6 主要結論
本(běn)文為市政排水管網建設在管材比選方麵提供了一定的依據,對市政排水管(guǎn)道的管材特性和管道工程施工進行分析,表明 HDPE 管的應用具有合理性。 通過與鋼筋混
凝土管進行比選, 進(jìn)一步說明 HDPE 管作(zuò)為排水管道(dào)在城鎮市(shì)政建設(shè)上具有優越(yuè)性。