文/河北寶碩管材有限公司 馬彩芹 許艷杰

本文通過介紹PE塑料管道與傳統(tǒng)鋼筋混凝土管道在城市排水排污系統(tǒng)應(yīng)用中的特性和區(qū)別，證明了PE管是一種全面優(yōu)于鋼筋混凝土管的排水排污管。

城市排水排污系統(tǒng)就是將城市產(chǎn)生的生活污水、雨水、工業(yè)廢水形成有組織、有系統(tǒng)的管網(wǎng)進(jìn)行排除與處理，它是城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的重要組成部分，對(duì)城市規(guī)劃、環(huán)境保護(hù)和人們的生產(chǎn)生活有著重要的影響。

對(duì)于大口徑、長距離排水排污管線，可供選擇的管材種類包括：聚乙烯（PE）管、聚氯乙烯（PVC-U）管、混凝土管及玻璃鋼（FRP）管等。

一般條件下排水管道的選擇標(biāo)準(zhǔn)是管道的阻力要小、管道的成本和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用要低，同時(shí)管道材質(zhì)應(yīng)具有必要的強(qiáng)度和韌性，材質(zhì)的使用壽命要長，施工簡(jiǎn)便，管道便于維修等。而對(duì)于一些雨水較多，比較潮濕的地區(qū)，還必須考慮到排水管道材質(zhì)對(duì)腐蝕性的要求。此外，管道的選取還要考慮滲漏的大小，因?yàn)槲鬯臐B漏會(huì)對(duì)地下水和土壤造成環(huán)境污染?？偠灾潘艿赖倪x用標(biāo)準(zhǔn)是性能佳、安全可靠、價(jià)格合理以及便于安裝維護(hù)。

下面通過對(duì)PE結(jié)構(gòu)壁管和鋼筋混凝土管各項(xiàng)性能的比較，來說明PE結(jié)構(gòu)壁管全面優(yōu)于鋼筋混凝土管用于城市排水排污系統(tǒng)。

PE排水排污管

1.密度

PE管材的密度僅為0.93～0.97 g/cm3，相同輸水能力的管子單位米重與鋼筋混凝土管相比僅為后者的1/3。由于重量輕，所以搬運(yùn)輕便、快捷，運(yùn)輸能耗降低 65%。

而鋼筋混凝土管的密度為2.1～3.5 g/cm3，重量較重，搬運(yùn)不方便，且易產(chǎn)生沉降。

2.耐腐蝕性能

PE管耐腐蝕性能很強(qiáng)，不需要采取任何防腐措施，而具有長達(dá)50年的使用壽命。同時(shí)PE管道在其壽命期內(nèi)永不結(jié)垢，既不會(huì)污染水質(zhì)也不減小輸水能力。相比鋼筋混凝土管，輸水能耗降低5%以上。

鋼筋混凝土管易被腐蝕，很快就會(huì)發(fā)生滲漏。而且在長年輸水過程中管道內(nèi)壁很容易結(jié)垢，導(dǎo)致管道有效輸水口徑縮小，輸水能力降低。

3.環(huán)保衛(wèi)生性能

PE管道環(huán)保、無毒、不滋生細(xì)菌且不結(jié)垢，不會(huì)對(duì)地下水和土壤產(chǎn)生二次污染。報(bào)廢后，PE管道還可回收利用，因此是一種真正環(huán)保的排水排污管道。而鋼筋混凝土管因?yàn)楣鼙谟懈g發(fā)生，會(huì)污染土壤，環(huán)保衛(wèi)生性能相對(duì)PE管較差。

4.輸水能力

依據(jù)如下公式可以計(jì)算出管道的輸水能力：

式中，

V——管道流速，單位為m/s；

n——粗糙系數(shù)，PE取0.009，鋼筋混凝土管取0.013；

R——水力半徑，單位為m；

I——水力坡度；

Q——管道流量，單位為m3/s；

A——管道截面積，單位為 m2。

假設(shè)水力坡度I=0.001，流速V=1.5 m/s，對(duì)于口徑均為1 200 mm的兩種管道的流量計(jì)算結(jié)果為：鋼筋混凝土管Q=1.233 m3/s，PE管Q=1.781 m3/s。

PE管道流量的提高率為：（1.781-1.233）÷1.233=44%

可見，在同樣的直徑下，采用PE管可使輸水能力大大提高。換言之，在相同輸水能力下，采用PE管可以減少坡度，從而減少了鋪設(shè)工程費(fèi)用。

5. 連接方式

PE管連接方式有電熔、熱熔連接或橡膠圈連接，這些方式操作簡(jiǎn)單可靠，連接處強(qiáng)度等于或高于本體強(qiáng)度。由于管道接口密封性能好，故障率極低，可有效防止?jié)B漏。

鋼筋混凝土管連接可采用承插式橡膠圈接口、砂漿抹帶接口和鋼絲網(wǎng)抹帶接口方式。這些連接方式在地勢(shì)沉降的作用下容易發(fā)生泄露，污染地下水和土壤。

6. 強(qiáng)度、剛度和柔韌性

從表面看，PE管強(qiáng)度、剛度不及鋼筋混凝土管，但塑料管屬于柔性管，在受外壓負(fù)荷時(shí)先變形——橫向外擴(kuò)，管材周圍的回填土壤可以起到阻止柔性管材變形和外擴(kuò)的作用，這樣外壓負(fù)載就被傳遞和分?jǐn)偟街車幕靥钔寥乐腥チ?。所以，同樣外壓?fù)載下柔性管材管壁內(nèi)的應(yīng)力較小，在用于埋地排水排污管時(shí)并不需要和鋼筋混凝土管一樣的強(qiáng)度和剛度，這一點(diǎn)已經(jīng)被歐洲等發(fā)達(dá)國家的應(yīng)用實(shí)踐所證實(shí)。

鋼筋混凝土管雖然具有很高的強(qiáng)度和剛度，但當(dāng)其受外壓時(shí)，由于不發(fā)生變形，負(fù)載不能通過管壁完全傳遞到底部的管床上，從而在管壁內(nèi)產(chǎn)生彎矩——在管壁上下兩點(diǎn)的應(yīng)力是外側(cè)受拉，內(nèi)側(cè)受壓。并且隨著管材直徑的加大，管壁上的彎矩和應(yīng)力會(huì)急劇加大，造成管子的安全性降低。

7. 施工方面

PE管的施工受環(huán)境和地形變化影響小，施工適應(yīng)彎曲變形能力強(qiáng)，適宜在地勢(shì)起伏不平和地基不良、地下水位地區(qū)施工。

鋼筋混凝土管受環(huán)境和地形變化影響大，施工適應(yīng)彎曲變形能力差，導(dǎo)致施工費(fèi)用提高。