给排水管道工程技术-排水管渠材料

2.2.2.1　排水管渠材料的要求

（1）必须具有足够的强度，以承受土壤压力及车辆行驶造成外部荷载和内部的水压，以保证在运输和施工过程中不致损坏。

（2）应具有较好的抗渗性能，以防止污水渗出和地下水渗入。若污水从管渠中渗出，将污染地下水及附近房屋的基础；若地下水渗入管渠，将影响正常的排水能力，增加排水泵站以及处理构筑物的负荷。

（3）应具有良好的水力条件，管渠内壁应整齐光滑，以减少水流阻力，使排水畅通。

（4）应具有抗冲刷、抗磨损及抗腐蚀的能力，以使管渠经久耐用。

（5）排水管渠的材料，应就地取材，可降低管渠的造价，提高进度，减少工程投资。

排水管渠材料的选择，应根据污水性质，管道承受的内、外压力，埋设地区的土质条件等因素确定。

2.2.2.2　常用排水管渠

排水管渠的材料有：混凝土、钢筋混凝土、铸铁、塑料等。

1.非金属管

非金属管道一般是预制的圆形断面管道，水力性能好，便于预制，使用材料经济，能承受较大荷载，且运输和养护也较方便。绝大多数的非金属管道的抗腐蚀性和经济性均优于金属管，只有在特殊情况下才采用金属管。

在我国，城市和工厂中最常用的排水管道是混凝土管、钢筋混凝土管。下面分别介绍常用的几种非金属排水管道。

（1）混凝土管。混凝土管适用于排除雨水、污水。管口通常有承插式、企口式和平口式（图2.2.4）。混凝土管的管径，一般小于450mm，长度一般为1m，用捣实法制造的管长仅0.6m。

图2.2.4　混凝土和钢筋混凝土排水管道的管口形式

混凝土管一般在专门的厂预制，但也可现场浇制。混凝土管的制造方法主要有三种：捣实法、压实法和振荡法。捣实法是用人工捣实管模中的混凝土；压实法是用机器压制管胚（适用于制造管径较小的管子）；振荡法是用振荡器振动管模中的混凝土，使其密实。

制作混凝土的原料充足，可就地取材，制造价格较低，其设备、制造工艺简单，因此被广泛采用。缺点是，抗腐蚀性能差，耐酸碱及抗渗性能差，同时抗沉降、抗震性能也差，管节短、接头多、自重大。

（2）钢筋混凝土管（图2.2.5）。口径500mm以及更大的混凝土管通常都加钢筋，口径700mm以上的管子采用内外两层钢筋，钢筋的混凝土保护层为25mm。钢筋混凝土管适用于排除雨水、污水等。当管道埋深较大或敷设在土质条件不良的地段，以及穿越铁路、河流、谷地时都可采用钢筋混凝土管。管径从500～1800mm，最大直径可达2400mm，长度在1～3m。

钢筋混凝土管的管口有3种做法：承插、企口和平口（图2.2.4）。采用顶管法施工时常用平口管，以便施土。

钢筋混凝土管制造方法主要有3种：捣实法、振荡法和离心法。前面两种方法和混凝土管的捣实、振荡制造法基本相同，做出的管子为承插管（小管）或企口管（大管，口径700mm以上的管子多用企口），离心法制造的管子一般都是平口，长度在2.5m以上，最长可达6.5m。

钢筋混凝土管的钢筋扎成一个架子，有纵向（与管轴平行的）钢筋和横向（与管口平行的）钢筋，横向钢筋是主要受力钢筋。

（3）塑料排水管。由于塑料管具有表面光滑、水力性能好、水力损失小、耐磨蚀、不易结垢、重量轻、加工接口搬运方便、漏水率低及价格低等优点，因此，在排水管道工程中已得到应用和普及，但塑料管管材强度低、易老化。

图2.2.5　钢筋混凝土排水管

我国室外排水目前较为广泛使用的是高密度聚乙烯（HDPE）管（图2.2.6）。HDPE管与其他管材相比较有以下特点：(www.xing528.com)

1）抗外压能力强。外壁呈环形波纹状结构，大大增强了管材的环刚度，从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力，在这个性能方面，HDPE双壁波纹管与其他管材相比较具有明显的优势。

2）工程造价低。在等负荷的条件下，HDPE双壁波纹管只需要较薄的管壁就可以满足要求。因此，与同材质规格的实壁管相比，能节约一半左右的原材料，所以HDPE双壁波纹管造价也较低。这是该管材的又一个很突出的特点。

3）施工方便。由于HDPE双壁波纹管重量轻，搬运和连接都很方便，所以施工快捷、维护工作简单。在工期紧和施工条件差的情况下，其优势更加明显。

图2.2.6　高密度聚乙烯（HDPE）管

4）摩阻系数小，流量大。采用HDPE为材料的HDPE双壁波纹管比相同口径的其他管材可通过更大的流量。换言之，相同的流量要求下，可采用口径相对较小的HDPE双壁波纹管。

5）良好的耐低温，抗冲击性能。HDPE双壁波纹管的脆化温度是-70℃。一般低温条件下（-30℃以上）施工时不必采取特殊保护措施，冬季施工方便，而且，HDPE双壁波纹管有良好的抗冲击性。

6）化学稳定性佳。由于HDPE分子没有极性，所以化学稳定性极好。除少数的强氧化剂外，大多数化学介质对其不起破坏作用。一般使用环境的土壤、电力、酸碱因素都不会使该管道破坏，不滋生细菌，不结垢，其流通面积不会随运行时间增加而减少。

7）使用寿命长。在不受阳光紫外线照射条件下，HDPE的双壁波纹管的使用年限可达50年以上。

8）优异的耐磨性能。德国曾用试验证明，HDPE的耐磨性甚至比钢管还要高几倍。

9）适当的挠曲度。一定长度的HDPE双壁波纹管轴向可略为挠曲，不受地面一定程度的不均匀沉降的影响，可以不用管件就直接铺在略为不直的沟槽内等。

2.金属管

金属管质地坚固，强度高，抗渗性能好，管壁光滑，水流阻力小，管节长，接口少，且运输和养护方便。但价格较高，抗腐蚀性能较差，大量使用会增加工程投资。因此，在排水管道中一般采用较少，只有在外荷载很大或者对渗漏要求特别高的场合才采用金属管。如一般排水管穿越铁路、高速公路以及邻近给水管道或房屋基础时，一般都用金属管。通常采用的是铸铁管，在土崩或地震地区最好用钢管。此外，在压力管线（倒虹管和水泵出水管）上和施工特别困难的场合（例如地下水高，流砂情况严重），亦常采用金属管。

排水铸铁管：经久耐用，有较强的耐腐蚀性，缺点是质地较脆，不耐振动和弯折，重量较大。连接方式有承插式和法兰式两种。钢管可以用无缝钢管，也可以用焊接钢管。钢管的特点是能耐高压、耐振动、重量较轻、单管的长度大和接口方便，但耐腐蚀性差，采用钢管时必须涂刷耐腐蚀的涂料并注意绝缘，以防锈蚀，钢管用焊接或法兰接口。

合理选择排水管道，将直接影响工程造价和使用年限，因此排水管道的选择是排水系统设计中的重要问题。主要可从以下三个方面来考虑：一是看市场供应情况；二是从经济上考虑；三是满足技术方面的要求。

在选择排水管道时，应尽可能就地取材，采用易于制造、供应充足的。在考虑造价时，既要考虑管道本身的价格，也要考虑施工费用和使用年限。例如，在施工条件差（地下水位高或有流沙等）的场合，采用较长的管道可以减少管接头，可以降低施工费用；在地基承载力差的场合，强度高的长管对基础要求低，可以减少敷设费用；在有内压力的沟段上，就必须用金属管、钢筋混凝土管或；当侵蚀性不太强时，也可以考虑用混凝土管或特种水泥浇制的混凝土管。

3.大型排水沟渠

通常，当排水管渠设计口径大于1.5m时，就需要现场浇制或砌装。使用的材料可为：砖、石、陶土块、混凝土块、钢筋混凝土块和钢筋混凝土等。其断面型式有圆形、矩形、半椭圆形等。一般大型排水沟渠可由渠底、渠身、渠顶等部分组成。在施工过程中通常是现场浇筑管渠的基础部分，然后再砌筑或装配渠身部分，渠顶部分一般是预制安装的。此外，建造大型排水沟渠也有全部浇筑或全部预制安装的。

图2.2.7为矩形混凝土排水管渠。图2.2.8为预制混凝土砌块梯形渠道，为了增强渠道结构的整体性，减少渗漏的可能性以及加快施工的进度，在设备条件许可的情况下应尽量加大预制块的尺寸。

图2.2.7　矩形混凝土排水沟渠（单位：mm）

图2.2.8　预制混凝土砌块梯形排水沟渠（单位：mm）

对于大型排水沟渠的选择，除了应考虑其受力、水利条件外，还应结合施工技术、材料的来源、经济造价等情况，经分析比较后，确定出适合设计地区具体实际情况，既经济又合理的沟渠。由于大型排水沟渠其最佳过水断面往往显得窄而深，这不仅会使土方工程的单价提高，而且在施工过程中可能遇到地下水或流沙，势必会增加工程中施工的困难。因此，对大型排水沟渠应选用宽而浅的断面型式。