城市排水管网管材设计选型分析

在国家工业化进程中，城市化进程迅速发展。据统计，2018年，有13个城市人口超过1000万，59个城市人口超过600万。目前，城市旧管网严重破坏，人口聚集也给水生态环境带来很大压力。管理雨水管网是解决城市黑臭水体的迫切需要。排水管道种类繁多，新型管道再次出现。因此，在设计和选择城市排水管网时，如何选择最优管道方案对于保障工程的顺利实施具有重要意义。

排水管道分类及常用管道类型

排水管道可根据材料分为金属管和非金属管;

金属排水管分为黑色和有色金属管，通常使用镀锌铁管，铸铁管和不锈钢管。

非金属管分为有机管和无机管。混凝土管道是常见的无机非金属管道。有机非金属管材主要有塑料管、玻璃钢管、橡胶管、复合管等。

目前，城市排水网络主要采用钢筋混凝土管道和hdpe管道(高密度聚乙烯管道)，hdpe管道分为多种类型。分析了钢筋混凝土管道和高密度管道的性能特点，结合工程方的利益、市场和环境因素，总结了管道材料的设计和选择原则。以便为同类项目提供参考价值。

二，钢筋混凝土管和HDPE管的性能特点

(一)优缺点简述

1、钢筋混凝土管

优点：强度高，刚度高，承载力强，安全系数高，制造成本低，采用国产材料。

缺点：生产效率低，内壁粗糙，安装效率低，接头多，密封差，运输困难，界面损坏，受环境检查影响，价格不稳定，供应支持能力差。

2、HDPE塑料管道

优点：重量轻，韧性好，抗震性能好，水力性能好，耐腐蚀性强，使用寿命长，生产安装效率高，密封性好。

缺点：成本高，市场混乱，品种繁多，质量参差不齐。

(二)钢筋混凝土管道和高密度混凝土管道的主要性能特点比较

1、水力特性

高密度聚乙烯管内壁光滑，粗糙度为0.009-0.01，钢筋混凝土管粗糙度为0.013-0.014。试验表明，在同一坡度下，高密度聚乙烯管的排水量比混凝土管高20%-40%。与混凝土管相比，HDPE管直径越小，水力特性越明显。同时，混凝土管内充水后，容易出现长草、内壁淤塞现象，阻碍了正常排水。因此，当管道直径较小时，应避免使用钢筋混凝土管道。我公司西南某城市排水管网设计中，600 mm以下的管道均为高密度聚乙烯管。

2、连接方式及密封性

混凝土管通常用橡胶圈连接。但由于管道表面粗糙，密封性较差。二是混凝土管道重，安装困难。容易使橡皮圈卷曲、撕裂、挤压。此外，钢筋混凝土管每管2m-2.5m(塑料管通常每管6米)，接缝数是塑料管的2.4-3倍，因此接缝密封的破坏概率也较高。因此，在不透水要求高、安装条件复杂的条件下，钢筋混凝土管材不尽可能选用。

3、使用寿命

生活污水和雨水具有腐蚀性。hdpe管道对60°c以内的酸和碱有很好的耐蚀性。混凝土管道的耐蚀性相对较弱。当它们长时间处于酸性环境时，它们很容易变得脆脆，直到管道被破坏。..根据中国西南某城市的管网调查，混凝土管材的使用寿命一般为15至20年，并根据欧洲和美国早期使用的结果，hdpe管的使用寿命可达50年，优点明显。

4、管道铺设

高密度聚乙烯管重量轻，安装时对起重机械的依赖性低。例如，6米长的DN600高密度聚乙烯管重约120kg，可由2-3人安装，方便省力。其次，高密度聚乙烯管一般为每厂6米，钢筋混凝土管一般为每厂2-2.5米。安装接头少，安装效率高。因此，在工作周期短或工作面窄的情况下，应优先选用高密度聚乙烯管。

5、经济性分析

通过市场调查，hdpe管的出厂单价约为钢筋混凝土管的1.5倍-3倍，但前者的使用寿命是后者的2-3倍。前者虽然有较多的一次性投资，但长期成本并不高。此外，城市周围通常都有混凝土管道制造商，运输成本也低于hdpe管道，尤其是大管径管道，混凝土管道更具成本效益。

6、力学性能

钢筋混凝土管的最大优点是具有良好的完整性，高刚性和高承载能力，在城市主干道路网中具有绝对的优势。 HDPE管的耐压性相对较差。当管道直径较小时，管道和土壤可以形成一定的管道和土壤的耐压性。随着管径的增加，每单位截面的载荷变大，HDPE管容易变形和坍塌。等待情况。

HDPE管的综合比较具有明显的优势，但如果管径设计大或管道位于主干道下，钢筋混凝土管的优势仍然十分明显。例如，在中国西南城市A排水管网的设计中，综合考虑各种因素后，最终确定800mm及以上的管道采用钢筋混凝土管，其余采用HDPE塑料管。

(三)hdpe排水管道类型选择要点

高密度聚乙烯管道十余种，如：双壁波纹管，克拉管，钢带增强管，塑钢缠绕管，钢塑复合管，内肋加强管，空心壁塑钢缠绕管，在设计HDPE管道时，应考虑以下因素：

1、产品竞争程度

有许多类型的高密度聚乙烯管。设计中应优先选用市场化程度高、供应商资源丰富、竞争性强的产品，有利于谈判、采购和供货保障。同时，要避免地域性强、缺乏有效竞争的产品。

2、管道结构特点

hdpe管根据制造工艺可分为挤压成型和绕组熔化成型。多数的hdpe管属于绕组熔化，双壁波纹管是挤出管的代表。

由模具限制的双壁波纹管主要是DN600及以下。该管材生产效率高，安装方便，但综合性能不如缠绕焊管。缠绕焊管环具有高刚性和强纵向拉伸强度。在部分压缩之后，外力可以通过加强肋传导和抽空。同时，缠绕式管道的波浪状结构增加了与土壤的接触面积，提高了管道和土壤的共同耐压性，提高了使用的稳定性。

因此，在设计选型时，宜在复杂地形和高承载力环境中采用带加大肋的缠绕式高密度聚乙烯管，在绿化隔离带、人行道、农田等环境中可采用双壁波纹管或其他成本较低的管材。

3、环境适应情况

hdpe管根据材料的不同可分为全塑和钢塑复合两种。目前hdpe原料的价格为12000元/吨，钢带的价格为5000元/吨。在相同的环形刚度条件下，钢质复合管的成本较低。在同等重量条件下，钢质复合管圈刚度较高，耐压性能较强。然而，由于钢带与管母之间的膨胀系数相差很大(pe=0.195毫米/米，钢=0.012毫米/克)，在温差大的环境中，钢条容易与管道分离，甚至切断管道母管。

在沿海城市或污水污染程度较高的地区，管道中的密封缝隙和接缝也会使污水和海水进入钢带和母材裂缝，加速材料腐蚀，破坏管道结构。

因此，在沿海城市或污水污染严重的地区，应选择全塑料高密度聚乙烯管，以保证特殊情况下管道的耐久性;在内地年温差较小的地区，可选择钢塑复合管，在满足要求的情况下，进一步降低工程造价。项目的功能要求。

4、接头连接方式

hdpe管的常见连接包括不锈钢夹紧连接、热凝结套连接、电热聚变连接和插入式橡胶环连接。无论连接方式如何，与管道本身的成本相比都是微不足道的，但会对施工工期和安装质量产生巨大的影响。不同连接之间的比较如下：

*补充说明*：

1)适用范围：

热收缩套管适用于几乎所有的高密度聚乙烯排水管连接件(除管道接头结构外，如承插、承插等)，具有较强的适应性;不锈钢卡箍总成较多，成本较高，适用范围小于热收缩套管，且耐腐蚀性能好。耐锡焊性差，电热熔接或承插橡胶圈连接只适用于承插接头。水管。

2)自然条件适应性：

插入式橡胶圈密封连接和不锈钢夹紧连接适应性最强，不受天气限制;在雨天不能构造电热融合连接方法。虽然它可以在大风天气下施工，但它会严重影响热熔速率和安装速度。热凝套筒的连接方式最差，在风雨作用下无法施工。

3)工人素质要求：

在上述接头连接方法中，热缩套管连接是最复杂的。首先，热缩套管连接需要火焰在合适的温度下完全烘烤。其次，可热收缩管和管之间的气体被完全除去，从而完全粘附在管上。最重要的是，当连接热缩套管时，需要将管道翻滚以焊接热缩套管的下端面，但是当管道连接太长或管道固定时，接头焊接容易出现焊接质量问题。因此，热缩套管连接的每一步都对工人的技能和责任感有很高的要求。

4)接头属性：

电热熔丝插座连接属于刚性连接，其余三种属于柔性连接。如果电热熔接接头安装后扭曲或弯曲，或负载过大，容易造成开裂和开裂，导致密封失效。

因此，在设计和选择管道时，应充分考虑施工期的要求、工程的当地自然条件和施工队伍工作的整体质量。例如：天气天气比较好，施工周期紧，宜选用插入式橡胶圈连接和夹紧连接管;b常年干燥炎热，选择插入式热熔连接和热缩套筒连接管道是适当的;如果c地面在地震带上，而管道位于主路下，选择电热融合插件连接管道是不合适的，但应使用其他柔性连接连接。

三，分析管道设计选择的其他影响因素

管道设计和选用除满足功能要求外，还应考虑以下因素：

(一)当事人的利益

为确保项目的顺利开展，减少实施后的阻力，项目利益相关者还应充分识别项目利益相关者，分析他们在选择和使用管道方面的利益，全面考虑各方的影响和重要性。 ，最大化利益平衡。 。

管道设计和选用应考虑政府部门、施工单位、施工单位，甚至当地企业、商会、协会和其他利益相关者对项目设计或后续使用可能产生的影响。一些利益相关者不会影响管道设计工作，但会影响后期使用时的供应保证。例如，A区某行业协会组织和控制行业内产品的生产限额和饥饿营销，给项目造成了巨大损失。因此，在设计和选择阶段，我们应重点分析可能对项目产生负面影响的相关方，并采取适当措施避免或降低相关风险。

(二)市场供应环境

主要指的是目标管道潜在供应商的分布、供应保证能力和竞争。所选择的管道市场设计应具有充足的供应、竞争和较少受外部环境的影响。例如，在考虑选择钢筋混凝土管材时，应调查环境监督期间供应商的实际供应能力;如果你喜欢选择在项目周围某一地区有更多制造商的产品。总之，设计选择应兼顾内外，全面调查和调查周边市场的供应情况。

结束语

综上所述，在排水管道材料的设计和选择中，城市水环境治理工程应以可靠的质量和经济可行性为原则，充分考虑管道质量，施工进度要求，施工现场条件等技术特点，和有关方面的利益。产品市场环境，对接城市的中长期规划，根据当地条件选择最优管道选择方案，项目的整体利益，以及项目的顺利实施。