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PVC-U 排水管道在满管流状态下的工况分析及安装特点

发布于：2014-01-09 12:03:09 来自：给排水工程/建筑给排水 [复制转发]

本帖最后由高姿态的小女人于 2014-1-9 13:13 编辑

　　目前， PVC- U 排水管道已经广泛应用于各种建筑的排水系统，但由于 PVC- U 排水管道在满管流状态下的运行条件有其特殊性，在设计、施工时除应执行排水管道的有关规范外，还应针对其特点采取相应的措施，以确保工程质量。

　　1、满管流状态下排水管道的水流特性

　　排水管道一般情况下是重力流状态，但在暴雨期间的雨水管、排污干管水平段，按规范规定必须做闭水试验的排水管道，都可能出现满管流状态。此时，排水管承受一定的内水压力，其影响不容忽视。

　　满管流状态下的排水管道（以下简称 “ 满管流”）在运行中将受到水流的重力和内水压力，管道在温度变化时，又会产生热胀冷缩（ PVC-U 管道更为明显） , 引起温度应力，这些因素都将影响管道的正常运行，对此必须充分考虑，并采取相应的措施。

　　2、满管流的受力情况及其影响

　　2.1水的重力和管道自重

　　在 “ 满管流” 状态下，管道的水平段，水的质量和管道自重（见表 1）使管道产生挠度，并使管材和管件产生微量的变形失圆，可能引起诸如伸缩节等连接部位的渗漏。据有关资料，水平管最大挠度不能超过 615 mm。因此必须设管道支撑，减少管道挠度。

　　2.2管道的内水压力

　　根据水静力学原理和动力学原理，管道内的水在静止状态下会产生静水压力，其大小与水头和水的密度成正比。管道内的水在流动状态下会产生动水压力，其大小与水流速度的平方和水流质量成正比。

　　因此，管道内的水在流动的时候，具有静压和动压（在不流动时动压为零）。所以管道的内水压力就是静压和动压的总和，内水压力向管道的各个方向传递。

　　在水流发生流向改变的时候，如管道的三通、四通、弯头、堵头等部位，水流的内水压力产生的合力，将是一种外推力，作用在管件上，管件和接头必须有足够的强度平衡这个外推力，否则管件将被破坏或拉脱。当其内压较小的时候，管件和接头可以克服这个外推力。

　　如图 1 和表 2所示:

　　外推力的破坏作用不明显。但是当管道的内水压力达到一定的程度时，仅依赖于管件自身的材料或连接强度不足以平衡内水压力的外推力。这时就必须借助于有效的管道支撑、托架或支架去克服外推力。

　　当内水压力为 11 MPa 时，不同规格管件的外推力见表 2。

　　2.3温度应力

　　PVC-U 排水管道的温度变化系数较大，这样由于水温和环境温度的升高或降低将产生又一种内力：温度应力，使管道伸长或缩短，其结果造成管道的位移变形或接头拉脱。克服温度应力造成的危害，就是在固定支点间或一定的长度范围内设伸缩节予以补偿。其补偿量应按当地环境和水温的极端最高温度和极端最低温度的温差计算并留有余地。

　　综上所述，“ 满管流” 排水管道受多种力的共同作用，在运行中一定的范围内产生位移和变形是正常的。认识这个规律后采取相应的措施，注意材料的选择、管道的布置、伸缩节补偿和支撑，才能保证管道长期安全运行。

　　3、管道的选择

　　建筑物使用的 PVC-U 管道通常用于重力自流排水（无压排水） , “ 满管流” 排水管道选择何种材料，须视具体情况而定，其决定因素主要是建筑高度（排水静压力）、温度（水温、气温）、管道支撑条件等。

　　芯层发泡管不能用于 “ 满管流” 排水管道。

　　按GB 5836生产的 PVC-U 排水管材，无耐内压的性能要求，且施工验收规范不要求做闭水试验（只做过水试验） , 故不能用作 “ 满管流”排水管道。推荐用于 “ 满管流” 排水管道的PVC-U 管见表 3。

　　选用管材的公称压力时主要考虑建筑高度（排水静压力）。

　　4、管道布置

　　管道布置除执行排水管道设计规程的有关规定外，还应有利于支架安装，如尽可能沿墙、柱布置，使支撑牢固、可靠。

　　5、管道支撑

　　管道支撑的目的是保障管道的平向位置标高和坡度，提供管道伸缩余地，防止管道晃动、位移和变形。支撑形式视条件而定，按标准图集“3S4”2选择。可采用以支墩或支架，支架可以是 “ 门” 形、“ U” 形或其他形式，夹持件一般用抱箍。所有混凝土和金属构件与管道接触处都必须安装橡胶垫圈。管道支撑间距可以参考表4。

　　6、管道伸缩

　　硬聚氯乙烯管道的热膨胀系数较大，因此设计和施工中必须按规程安装伸缩节及固定支架以补偿管道的伸缩，防止松脱和泄漏。

　　此外，对柔性连接（伸缩节、橡胶密封圈连接）部位可能产生的过量伸缩，必须设固定支架予以限制。

　　7、结语

　　只有充分考虑到管道在 “ 满管流” 状态下容易变形和位移的特性，并在设计和施工中采取相应措施，才能保证管道长期安全运行。

　　