綜合管網(wǎng)雨水管道管材比選

1、南山片區(qū)綜合管網(wǎng)雨水管道管材比選雨水收集系統(tǒng)的管材及檢查井的選型同其他任何產(chǎn)品一樣主要從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面加以綜合考慮。雨水收集系統(tǒng)的用途是在重力的作用下把雨水輸送到污水處理廠或水體中去，輸送的是無壓重力流體，對(duì)其技術(shù)性能要求主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：1、密封性不泄漏，防止對(duì)環(huán)境污染； 2、強(qiáng)度和剛度承受埋地環(huán)境下的荷載的能力； 3、水力特性輸送液體的能力；4、使用壽命耐腐蝕、抗磨損；5、如在軟地基敷設(shè)，則需具備良好的抗沉降性。在滿足上述要求的前提下，再綜合考慮以下經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行選擇：1、管材管件價(jià)格；2、施工費(fèi)用；3、工程的使用年限；4、工程維保費(fèi)用。下面以HDPE纏繞增強(qiáng)管、HDPE檢查井組合而

2、成的一體化無滲漏雨水收集系統(tǒng)與傳統(tǒng)混凝土管、砌筑井來進(jìn)行選型比較。一、密封性在管材方面，HDPE纏繞增強(qiáng)管采用承插式電熔連接，安裝操作速度快、無泄漏，而混凝土排水管在保證密封方面是非常困難的。目前國(guó)內(nèi)使用的混凝土排水管，在連接處只抹一圈混凝土，而化工園區(qū)在化工原料運(yùn)輸時(shí)滴、灑、漏導(dǎo)致雨水被污染，混凝土密封容易被腐蝕破壞，又因?yàn)槠渫耆莿傂缘倪B接，管道稍有移動(dòng)（如地基不均勻沉降），連接處就有可能被破壞，產(chǎn)生泄漏從而造成對(duì)地下水和土壤的污染。因此，國(guó)家有明文規(guī)定限制混凝土管的使用,建設(shè)部200428號(hào)文也明確要求淘汰混凝土管,大力發(fā)展HDPE管材的使用。在檢查井方面，成品HDPE檢查井采用熱塑性塑

3、料一次注塑而成，耐腐蝕、耐酸堿，使用壽命在50年以上，管道與井身的連接為同材質(zhì)承插式電熔連接，避免因溫變及蠕變引起連接密封效果下降，密封效果極好。而傳統(tǒng)磚砌井和混凝土井質(zhì)量穩(wěn)定性差，容易出現(xiàn)滲漏、破壞地下水和土壤的情況。二、強(qiáng)度和剛度：我們直覺的思維會(huì)簡(jiǎn)單的認(rèn)為混凝土管在強(qiáng)度和剛度上要大于HDPE纏繞增強(qiáng)管，但是排水管網(wǎng)系統(tǒng)并不是單體的簡(jiǎn)單組合，而是需要與圍護(hù)土體一起組成一個(gè)整體的結(jié)構(gòu)來維系管網(wǎng)的功能和應(yīng)用。下圖為柔性管與剛性管受力結(jié)構(gòu)示意圖和承載示意圖。受力結(jié)構(gòu)示意圖承載示意圖根據(jù)上圖可知柔性管與剛性管的承受荷載的機(jī)理完全不同。HDPE纏繞增強(qiáng)管屬于柔性管,其結(jié)構(gòu)剛度小于管體周圍土體的剛度，

4、在受外壓負(fù)荷時(shí),它利用其良好的彈性變形能力和周圍的土壤形成一個(gè)整體的受力結(jié)構(gòu)，當(dāng)管材受到正上方的載荷時(shí)，管材將發(fā)生橫向變形，將力分散至周圍土壤形成一個(gè)共同受力結(jié)構(gòu)。HDPE纏繞增強(qiáng)管道在受壓破壞之前可以有較大的變形,與混凝土管等剛性管相比較,在同樣外壓荷載下柔性管管壁內(nèi)的應(yīng)力較小,它和周圍的回填土共同承受負(fù)載,因此HDPE管不需要和鋼筋混凝土管一樣的強(qiáng)度和剛度,在合理的剛度下,完全可以達(dá)到使用要求，只要保證回填土的密實(shí)度達(dá)到要求，HDPE纏繞增強(qiáng)的埋深可達(dá)到20米，而這對(duì)于鋼筋混凝土管幾乎是不可能的。根據(jù)國(guó)標(biāo)（GBT11836-2009）混凝土和鋼筋混凝土排水管的外壓指標(biāo)值可知，鋼筋混凝土排水

5、管DN600的級(jí)管裂縫荷載為40kN/m、級(jí)管管裂縫荷載為53kN/m，按照靜載公式，重力密度取18KN/M3，HS覆土高度，D1管外徑，可得出鋼筋混凝土排水管DN600的級(jí)管最大埋深為3.7米，級(jí)管最大埋深為4.9米。綜上所述，HDPE纏繞增強(qiáng)管的管系結(jié)構(gòu)整體強(qiáng)度和剛度要優(yōu)于混凝土排水管許多。三、水力特性在水力特性方面， HDPE纏繞增強(qiáng)管的內(nèi)壁粗糙系數(shù)為0.009，而混凝土管為0.013。HDPE纏繞增強(qiáng)管由于內(nèi)壁光滑，輸送液體時(shí)的水頭損失明顯小于混凝土管，因此,在相同的條件下,HDPE纏繞增強(qiáng)管的輸水量可比混凝土管提高30%。實(shí)踐證明,在同樣的水力坡降下,采用直徑較小的HDPE管就可以達(dá)

6、到要求的流量。同時(shí)混凝土管在使用一段時(shí)間常在管道內(nèi)出現(xiàn)長(zhǎng)草、根阻、積淤等現(xiàn)象，過水?dāng)嗝娲蟠鬁p小，通流能力隨之減小。HDPE成品檢查井同樣具有內(nèi)壁光滑流暢的特點(diǎn)，污物不易滯留，減少了堵塞的可能，有著出色的排水性能，排放率是傳統(tǒng)檢查井的13倍；而傳統(tǒng)的磚砌井和混凝土井由于內(nèi)壁粗糙，排水性能差，極易形成泥沙淤積堵塞。四、使用壽命使用壽命、耐腐蝕方面，HDPE纏繞增強(qiáng)管、HDPE檢查井組合而成的一體化無滲漏雨水收集系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)最為突出。石化園區(qū)的雨水成份復(fù)雜，常帶有腐蝕性（雨水流過地面時(shí)易溶入腐蝕性物質(zhì)），HDPE纏繞增強(qiáng)管、HDPE檢查井的耐腐蝕性明顯優(yōu)于鋼筋混凝土管。同時(shí)，HDPE纏繞增強(qiáng)管的抗磨損

7、性能也很好，在歐美等較使用 HDPE纏繞增強(qiáng)管的地區(qū),其使用壽命已被證實(shí)超過50年，而鋼筋混凝土管及磚砌井、混凝土井的壽命只有15年至20年,實(shí)際使用則更短，需要重復(fù)投資和不斷維護(hù)。五、在軟地基條件下良好的適用性根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，在軟地基地區(qū)敷設(shè)排水管道，均會(huì)遭遇到如下的一些不可避免的困境：1、基坑的開挖存在很大的施工難度，基坑支護(hù)難度加大，而且局部地區(qū)不宜采用放坡開挖。2、如果局部地區(qū)再存在地下水位高，排水難度較大，難以徹底排水，則溝槽成型、測(cè)平、敷底難，管道標(biāo)高難以控制。3、由于淤泥地質(zhì)的地基承載力較差，無法達(dá)到管道基礎(chǔ)平臺(tái)敷設(shè)的要求，如果采用自重大鋼筋混凝土管需進(jìn)行深基處理，措施復(fù)雜，費(fèi)

8、用高，且實(shí)施可行性小，同時(shí)在不均勻沉降過程中標(biāo)高容易錯(cuò)位，破壞密封性，漏水、甚至引起塌陷，造成工程投資利用率低，工程使用壽命短。4、因排水管網(wǎng)系統(tǒng)傳統(tǒng)接口方式的整體性差，對(duì)軟地基區(qū)域易出現(xiàn)的各種不均勻沉降適應(yīng)性能差，接口的這種不適應(yīng)性形成的泄漏，會(huì)影響到整個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性，嚴(yán)重影響管網(wǎng)的運(yùn)行。綜上所述，選用自重較大且需要復(fù)雜軟基處理的鋼筋混凝土管及磚砌井和混凝土井顯然是不合適的。而HDPE纏繞增強(qiáng)管及檢查井具有變形能力強(qiáng)、柔韌性好、適應(yīng)不均勻沉降能力強(qiáng)、重量輕等諸多優(yōu)點(diǎn)，DN300的管道在170米左右就可以彎成一個(gè)圓，適應(yīng)沉降能力極強(qiáng)，同時(shí)對(duì)基礎(chǔ)要求較低，不需要對(duì)地基進(jìn)行復(fù)雜處理，相比鋼筋混凝

9、土管，要節(jié)約大筆基礎(chǔ)處理費(fèi)用，并且施工方便快捷，可以有效降低施工費(fèi)用、縮短施工周期。因此，在軟地基區(qū)域采用HDPE纏繞增強(qiáng)管、HDPE檢查井組合而成的一體化無滲漏雨水收集系統(tǒng)是技術(shù)先進(jìn)和經(jīng)濟(jì)合理的必然選擇，也是未來的趨勢(shì)。六、綜合經(jīng)濟(jì)性我們選取公稱管徑DN600的HDPE纏繞增強(qiáng)管與混凝土管從管材價(jià)格、施工費(fèi)用、使用壽命、工程維保費(fèi)用四個(gè)方面來進(jìn)行綜合比較。 1、管材價(jià)格HDPE纏繞增強(qiáng)管管材單價(jià)為1092元/米，鋼筋混凝土管（級(jí)管）為504元/米。2、施工費(fèi)用以管道埋深3m為例，鋼筋混凝土管埋設(shè)時(shí)需開挖、運(yùn)輸、回填土方，要做180或120混凝土管基以及管道接口等工作，綜合計(jì)算出其施工費(fèi)用大致

10、與管材單價(jià)相當(dāng)，約為489元/米；而HDPE纏繞增強(qiáng)管因?yàn)橹亓枯p，減少了機(jī)械臺(tái)班使用和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，供貨商負(fù)責(zé)接口的技術(shù)指導(dǎo)并免費(fèi)提供接口設(shè)備，開挖槽底寬度要比鋼筋混凝土管窄25%左右，土方開挖回填的費(fèi)用要少很多，無需做管基，經(jīng)折算比鋼筋混凝土管施工費(fèi)節(jié)省約10%，另外鋼筋混凝土管的180或120混凝土管基約占施工費(fèi)用的50%，則在施工費(fèi)上HDPE纏繞增強(qiáng)管比鋼筋混凝土管要少60%以上的費(fèi)用，約為163元/米。3、使用壽命HDPE纏繞增強(qiáng)管使用年限50年，而鋼筋混凝土管最高使用年限15年，因此混凝土排水管在50年使用期內(nèi)要進(jìn)行二次投資，不考慮通膨影響，以現(xiàn)階段同期銀行貸款基準(zhǔn)利率5%作為折現(xiàn)

11、率，每延米現(xiàn)投資價(jià)X在二次投資時(shí)點(diǎn)按現(xiàn)價(jià)計(jì)算,根據(jù)一次支付現(xiàn)值公式：P=F(1+5%）-n得出0.71X,也即是每延米投資增加71%。則鋼筋混凝土管每延米要增加投資（504+489）0.71705元/米。上面的綜合單價(jià)尚未考慮沿管道敷設(shè)長(zhǎng)度方向上的地質(zhì)變化，如遇軟地質(zhì)，則因要對(duì)地基進(jìn)行處理鋼筋混凝土管施工費(fèi)用將會(huì)大幅度增加。HDPE纏繞增強(qiáng)管有良好的軟地質(zhì)適應(yīng)性，由于重量輕整體性好，遇軟地質(zhì)時(shí)對(duì)地基只需做簡(jiǎn)單處理。兩種雨水管材對(duì)比表工 藝項(xiàng) 目鋼筋混凝土管HDPE纏繞增強(qiáng)管粗糙系數(shù)0.0120.01承壓能力強(qiáng)中等重量重輕常用接口形式水泥砂漿、橡膠圈等橡膠圈、電熔單管長(zhǎng)度（m）26耐腐蝕性差強(qiáng)運(yùn)輸中損傷（）10-150施工周期長(zhǎng)短施工費(fèi)用（不含管材價(jià)格）850元/m(DN800)650元/m(DN800)施工方法復(fù)雜簡(jiǎn)單使用壽命（年）3050管道造價(jià)（同規(guī)格）（需明確價(jià)格）便宜(DN800約733元)約是混凝土管的3倍以上（DN800 約2900元）管材價(jià)格對(duì)比性價(jià)格占優(yōu)質(zhì)量遠(yuǎn)勝混凝土管施工綜合造價(jià)（需明確價(jià)格）1583元/m(DN800)3450元/m(DN800)管材運(yùn)營(yíng)費(fèi)用（需明確價(jià)格）自然運(yùn)行，無運(yùn)營(yíng)費(fèi)用管材維護(hù)費(fèi)用（需明確價(jià)格）清淤100元/m(DN800)清淤70元/m(DN800)適用范圍地質(zhì)穩(wěn)定地