天津滨海新区某排水工程中新技术新材料的运用

李 鹏

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)



天津滨海新区某排水工程中新技术新材料的运用

李 鹏

(天津市市政工程设计研究院，天津 300051)

结合天津滨海新区某排水工程实例，介绍了两种新型管材的优点，阐述了一种连接管道与检查井的新方法，并探讨了高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)新材料的特性，指出新材料新技术的应用有助于延长管道的使用寿命，达到节能减排的效果。

排水管网，PE半井，检查井

本工程项目区域位于天津市滨海新区，力求遵循可持续发展的原则建设生态型园区，以“生态、环保”为开发设计理念，如今已经成为天津城市建设框架的创新型区域，主导产业涉及清洁能源、绿色建筑以及绿色交通等，伴随着京津冀协同发展的深化，今后会成为天津滨海新区乃至环渤海地区绿色生态产业的重要基地。

根据本区域工程地质勘查报告，本工程区域土壤盐渍化较为严重，场区地下水对混凝土具有严重腐蚀性，因此对地下排水管网抗腐蚀性能提出了较高的要求。所以，我们要有针对性地采用新技术、新材料、新方法延长管道的使用寿命、减少地下管道病害，实现可持续发展的原则、达到“节能减排”的效果。

1 新型管材的使用

新型管材中的聚乙烯塑钢缠绕排水管和钢带增强聚乙烯螺旋波纹管被用于本项目起步区的排水工程中(在管道直径不大于1 200 mm的排水管道中广泛使用)，收获了十分详细的经验和方法，这些管材将在城市排水工程的建设中继续使用下去。新型管材相比于常规的钢筋混凝土管道，其有以下优点：

1)摩阻系数小，水流通过能力强。新型管材的内壁摩阻系数为0.009，而钢筋混凝土管的内壁摩阻系数为0.013。因此，新型管材比同口径的其他管材可通过更大的流量。过流能力增加10%～20%。

2)具有一定的抗压能力。以聚乙烯塑钢缠绕排水管为例，该种管材为三层结构，内、外层为聚乙烯，中间层为经涂塑处理的金属钢带，经涂塑处理的金属钢带与内、外聚乙烯层在熔融状态下复合，使其有机的融为一体。将钢的刚性和塑料的柔性巧妙的应用，大大增强了管材的环行刚度,从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力。

3)化学稳定性佳，使用寿命长。新型管材分子没有极性，所以化学稳定性好，一般使用环境的土壤、电力、酸碱等因素不会使管道损坏。在埋地情况下，新型管材的使用年限可达50年以上。

4)施工便捷。由于新型管材管重量远远轻于混凝土管，重量仅为钢筋混凝土管的10%，搬运和施工都很方便，因而施工速度快。

5)适当的挠曲度。新型管材管属柔性管材，可抵御一定程度的地基不均匀沉降，管道接口严密，无渗漏。

2 管道与检查井的连接

本项目区域为软土地基，在类似地段的实际工程中，新型管材排水管道与检查井的连接常采用短管过渡段。过渡段由两节短管柔性连接而成，每节短管600 mm～800 mm，过渡段总长在1 500 mm～2 000 mm，短管之间采用柔性连接。

为保证管道与检查井之间的密闭性，在检查井壁与管道之间设中介层，即在井壁和管道连接处设橡胶密封圈(见图1)。

新型管材管道与检查井的连接部位是新型管材设计、施工中的薄弱环节。虽然采取了加过渡段，井壁加中介层做法，但仍有渗漏现象出现。在本项目的排水设计中作为关键问题加以研究，经分析造成管道与检查井连接处渗漏的主要原因如下：

1)软土地基承载力低(小于100 kPa)，后期沉降量大且不均匀，沉降持续时间较长。当地基承载力没有得到有效提升时，地面受各种不均匀荷载影响，引起管道局部向下运动，往往会呈现凹陷形不均匀沉降。同时，由于排水检查井材质与管道材质不同，自身重量较大，荷载较为集中。如果基础处理不当，与管道的沉降量不一致，也易造成接口开裂渗漏。

2)排水检查井采用预制混凝土砌块材料，线膨胀系数为0.000 01 ℃，随温度变化而产生的变形极小。排水管道材质为聚乙烯和钢材的复合材料，线膨胀系数为0.2 mm/(m·℃)，随温度变化管道呈现较为明显的热胀冷缩现象。由于不同季节土壤温度温差较大，施工现场昼夜温差较大，管道没有及时回填等原因，造成排水管道产生一定程度的收缩位移，而与检查井分离产生开裂。

针对以上原因，在本项目排水设计中，提出了如下措施：

1)改善软土地区地基条件，减少不均匀沉降，防止开裂。管道要铺设在原状土层上，对于不良土层，如软土、淤泥质土等进行换填处理，将管道和检查井基础下一定厚度的土层换填为碎石，以保证管道下部的地基承载力。

2)将排水检查井内衬高密度聚乙烯塑料半井。新型检查井与新型化学管材连接采用柔性接口。相同材质的接口容易施作、不易渗漏；这项举措也同时统一了检查井和管材的线膨胀系数，避免了由于温度变化，不同材质变形不一致而造成的开裂。

3)在施工过程中做到精细施工，严格控制施工质量。沟槽开挖过程中，不扰动和超挖原状土；做到沟槽及时回填，保证沟槽回填的密实度，尤其是管道两侧腋脚处和检查井与管道连接处的回填，以保证土体的承载力。

3 高密度聚乙烯塑料半井(PE半井)的应用

目前我国PE井仅在建筑小区排水中推广使用，已有标准图

集，供设计选用。其有以下优点：

1)部件采用热塑性塑料一次注塑而成，耐腐蚀、耐酸碱、使用寿命长。通过国家化学建筑材料测试中心测试，经久耐用。

2)保护环境。各个管口连接处均采用柔性连接，连接灵活方便，有优越的水密性，彻底杜绝雨污水渗漏、泄漏，防止对地下水的二次污染。安全环保。

3)高效排水。内壁光滑流畅，设有导流槽，污物不易滞留，减少了堵塞的可能，有着出色的排水性能，雨污排放率是传统检查井的1倍～3倍。

在本项目的排水设计中，在混凝土砌块检查井内，增设PE半井内衬。既可保证检查井能承受路面荷载，又有PE井的上述优点。PE半井现场见图2。

设计中对PE半井的高度是按每个井子的井底高程、检查井上下游管道的管径，并考虑500 mm～600 mm的保护高度，逐一确定PE半井的高度、PE半井连接管的规格、高程。

为防止检查井漏水，在PE半井顶部，沿混凝土砌块井内壁用双组分聚硫密封膏勾缝。检查井井壁与PE半井连接管之间用微膨胀橡胶圈作为中介层，以应对不均匀沉降，见图3。

施工时要先施工检查井底板，后安装PE半井。再砌筑井壁，最后将连接管与管道连接。

4 结语

伴随着科技的发展，新型排水管材和技术正在被越来越多地使用和推广。在这个过程中，也出现了区别于传统技术的新的问题。我们只有在设计、施工和使用过程中，认真总结、合理分析才能更好地运用这些新材料、新技术，发现和解决新的问题。希望本项目排水工程中新技术新材料的应用能对其他类似工程的设计施工有所帮助。

The application of new technology and new materials of a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area

Li Peng

(TianjinMunicipalEngineeringDesign&ResearchInstitute,Tianjin300051,China)

Combining with a drainage engineering in Tianjin Binhai New Area, this paper introduced the advantages of two kinds of new materials, elaborated a new method of connection pipe and inspection well, and discussed the properties of high density polyethylene plastic semi wells (PE semi well) new materials, pointed out that the application of new technology and new materials would prolong the service life of pipeline, achieved the energy saving and emission reduction effect.

drainage pipe network, PE semi well, inspection well

1009-6825(2017)14-0117-02

2017-03-06

李 鹏(1983- )，男，工程师

TU992

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