密度聚乙烯（HDPE）缠绕管与钢筋混凝土排水管管材在市政排水管网中的运用

2016-12-28株洲市规划设计院湖南株洲412007

低碳世界 2016年24期

关键词：缠绕管排水管聚乙烯

陈鑫（株洲市规划设计院，湖南株洲412007）

陈鑫（株洲市规划设计院，湖南株洲412007）

通过对高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管与钢筋混凝土排水管进行技术、施工、管理维护及经济等方面的对比，提出了这两种管材在市政排水管网工程建设中的适用范畴，以供借鉴。

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管；钢筋混凝土排水管；市政排水；比选；适用范围

引言

2000年以前，我国市政排水管网工程建设中，主要采用钢筋混凝土排水管，进入到21世纪，随着新型材料的开发及生产工艺的进步，我国市政工程建设领域逐步引进并推广使用高密度聚乙烯（HDPE）室外排水管（双壁波纹管、双壁工字型管、钢带增强管、缠绕结构壁管等）。从化学性能检测分析来看，HDPE管材具有耐腐蚀，水流阻力小，使用寿命长等良好性能；从HDPE管在市政管网工程中的使用效果来看，与混凝土管相比，HDPE管具有施工快捷、水密性好、维护方便、综合造价低等突出的应用特点。双壁波纹管、双壁工字型管、钢带增强管、缠绕结构壁管等主要原材料都是高密度聚乙烯（HDPE），但辅料不同，生产工艺、断面结构不同，导致价格存在差异，同规格同压力等级同柔度的正宗产品相比，市场价差为5～30%。

1 市政排水管道管材选用原则

（1）管材的物理性能好（抗压能力强，环柔性好）；

（2）管道接口形式及止水密封性好（污水要求零渗漏，以保护地下水免受污染）；

（3）管道综合单价低（包括管材、运输、施工条件、施工工期等综合因素）；

（4）市场行为规范，质量可控性好（原材料要求97～98%为新料+2～3%母料，杜绝使用再生料）。

2 高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管与钢筋混凝土管比较

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管与钢筋混凝土管在成型工艺、环刚度、过水能力、施工工艺、施工条件、工程造价等各方面各有优缺点，具体比较如下：

2.1 成型工艺

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，在高温热熔状态下，通过一次性热挤塑缠绕熔接成型工艺制作，整个生产过程连续，并均由计算机进行监控。通过自然风滚动的冷却，应力自然释放，从而解决了高密度聚乙烯管材本身的应力问题。管材壁厚均匀，内壁光滑，外壁为螺旋状加强肋筋管结构壁。产品生产技术执行国家标准GB/T19472.2-2004中B型结构壁管的标准（见图1）。

钢筋混凝土排水管，特制的模具中绑扎钢筋，然后浇注混凝土，养护待凝固成形后，从模具中取出（见图2）。

2.2 环刚度

HDPE缠绕管的惯性矩连续可调，采用高密度聚乙烯为主要原料，SN最大值可达20kN/m2。

图1 高密度聚乙烯（HD P E）缠绕管成型工艺图

图2 钢筋混凝土排水管成型工艺图

钢筋混凝土排水管属于刚性管，强度和刚度高。但当长期持续外压负荷作用于管道上时，管道出现“塑性破坏”，若荷载超出它的强度和刚度时，管材将遭到永久性的破坏，不可修复。

2.3 过水能力

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，内壁光滑（曼宁系数小，仅为0.009），在同等流量条件下，HDPE管材口径可以比混凝土管道降低一级，或在同一口径下减小水力坡降，沟槽挖埋深度降低，从而节省了人工、机械台班等费用。

钢筋混凝土排水管，曼宁系数为0.014。混凝土管道在使用一段时间后，常在管道内出现根阻、积淤等现象，大大减小了混凝土管的通流能力，并且需要不断清理、维护。

2.4 口径

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，品种齐全。可以生产DN300～4000mm管径的管材及配套管件，应用广泛。

钢筋混凝土排水管，可以达到d2200mm，但口径越大成本越高，且管材运输的费用及连接的施工成本很高。

2.5 原料

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，生产工艺决定需要采用100%的高密度聚乙烯为原材料。力学性质稳定，柔韧性好，延伸性能好，是一种高韧性管材，对管道基础不均匀沉降和错位的适应能力非常强，抗震性好，最适合在沿海区域、地震频发区及软土质区域使用（1995年日本神户发生的地震中唯一没有发生破裂的管道，在日本多地震带地区均敷设了HDPE管道，是对HDPE管道抗沉降性能的肯定）。

钢筋混凝土排水管，采用混凝土及钢筋，浇筑脱模成型。

2.6 密封性

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，连接方式为承插电热熔连接或节流式承插密封圈连接。管材在生产时，承插口与管体一次性缠绕成型。

图3 承插电热熔连接

图4 节流式承插密封圈连接

雨水管道采用承插电热熔连接方式；污水管道采用节流式承插密封圈连接方式，均可达到管道的整体零渗漏。

钢筋混凝土排水管，在保证密封方面比较困难，致使污水泄漏从而造成对地下水和土壤的污染。国内绝大多数使用的平接口混凝土排水管的连接，只在连接处抹一圈混凝土，时间一长很难保证不泄漏。现在也有采用承插＋O型橡胶圈＋密封膏＋现浇水泥连接。但承插口接触面小，接口材质不同，而且完全是刚性连接，管道稍有移动（如地基不均匀沉降），连接处就很容易被破坏。另外，混凝土排水管单节长度短，接口多。国家对钢筋混凝土管的使用，住建部第2000[27]号和2004[28]号文有明文规定限制使用钢筋混凝土管道。

2.7 使用寿命

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，使用寿命长，连续使用50年以上。高密度聚乙烯管道属于柔性管道，与传统水泥管、球墨铸铁管等刚性管材相比，具有变形能力强，柔韧性好，抗冲击力强，耐腐蚀和耐磨损能力强等诸多优点。刚性管作为埋地用时，管材独立承受外力，并且不允许变形（变形将损坏管材）。柔性管则不然，它正是利用其良好的弹性变形能力和特有的外肋筋结构同周围土壤的紧密结合形成一个良好的受力结构，真正起到管土共同作用。当管材受到正上方的载荷时，管材将发生横向变形，将力分散至周围土壤形成一个共同受力结构，管土共同作。当载荷离开时，管材恢复圆形。埋深为可达0.7～20m。

钢筋混凝土排水管，设计寿命只有15～20年，实际使用则更短。需要重复投资和不断维护。

2.8 输送介质

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，输送介质广泛，酸碱性液体、油性液体、天然气、煤气、工业废水、生活污水以及雨水等。耐磨性好、耐腐蚀、抗老化性强。目前，已在沿海地区市政、电力、化工、码头等领域大量采用。

钢筋混凝土排水管，主要输送雨水。

2.9 施工

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，方便快捷，安全。由于管材质量轻，所以方便快捷，做到边开挖边敷管边回填，由于接口为本体承插式连接，管道也可以在沟槽边连接好后以一段管敷入沟槽。当管道口径≤DN800mm时无需机械设备作业，只用人工就可完成敷管作业。降低了工程成本，缩短了施工工期，提高了工程进度。施工过程中保障了施工工人的安全系数，减少了安全隐患。

钢筋混凝土排水管，管道沟槽开挖量大，对基础平整度要求高，敷设管材前要先做好混凝土管基，管基做好后需要养护周期。季节、气候影响因素大。管材质量较重，施工时无论管材口径大小都需要使用吊装设备，施工周期长，增加了工人施工中的不安全隐患。

2.10 环保

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，环保产品。HDPE是21世纪的绿色管道，管道本身可以回收再做它用，对环境、土壤无污染。排水排污零渗漏，没有二次污染。做到了一次投资，长期受益。完全符合国际提倡的环保、节能、降耗的原则。

钢筋混凝土排水管，非环保产品。

2.11 综合单价

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕管，小管径管道综合单价较混凝土管低5%左右，大管径管道综合单价较钢筋混凝土管高5～30%不等。

钢筋混凝土排水管，大管径管道综合单价较HDPE管低。