塑料埋地排水管在國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展

塑料埋地排水管在國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展塑料埋地排水管在國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展塑料埋地排水管在國(guó)內(nèi)外蓬勃發(fā)展推廣應(yīng)用化學(xué)建材是我國(guó)政府重要的產(chǎn)業(yè)政策

我國(guó)政府一直在大力推廣應(yīng)用化學(xué)建材,目的是節(jié)約資源和能源,保護(hù)環(huán)境,提高質(zhì)量和效益,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展.建設(shè)部通過發(fā)布‘推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)’等文件為促進(jìn)應(yīng)用塑料管道做大量工作.例如218公告明確提出推廣應(yīng)用‘城鎮(zhèn)排水塑料管道系統(tǒng)’和‘限制使用平口,企口混凝土排水管.’很多地區(qū)政府制定相應(yīng)的規(guī)定,如上海98年就‘禁止使用鑄鐵排水管和水泥排水管’,目前中小直徑范圍幾乎都采用塑料埋地排水管,04年已達(dá)4.6萬噸.(全國(guó)05年塑料埋地排水管已過30萬噸).塑料埋地排水管的優(yōu)點(diǎn)在那？不泄漏—防止污染,保護(hù)環(huán)境;耐腐蝕,耐磨損,使用壽命長(zhǎng);良好的水力特性;鋪設(shè)方便快速;優(yōu)良的承受負(fù)載能力;柔韌抗地震性好;綜合經(jīng)濟(jì)效益好.防止污染保護(hù)環(huán)境是

國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)全球重視可持續(xù)發(fā)展,應(yīng)用塑料埋地排水管日益增加首先是為了防止污染保護(hù)環(huán)境.歐洲近4億人口每年應(yīng)用塑料埋地排水管近130萬噸.傳統(tǒng)埋地排水管采用剛性連接不能保證不泄漏,.污染土壤和地下水是最難治理的.塑料埋地排水管本身有柔韌性,連接密封好(必然時(shí)可以焊接).CECS164對(duì)聚乙烯排水管閉水試驗(yàn)滲水量的要求<0.0046di比GB50268-97對(duì)混凝土管滲水量的要求嚴(yán)6-19倍!埋地排水管必須耐腐蝕耐磨損保證長(zhǎng)期使用壽命埋地排水管必須保證50年以上使用壽命(國(guó)外提出要求100年).埋地排水管的壽命主要取決于耐腐蝕和耐磨損.塑料性能非常優(yōu)越.,對(duì)絕大部分化學(xué)品如酸,鹼,鹽都不腐蝕(ISOTR10358)國(guó)內(nèi)大量傳統(tǒng)材料的埋地排水管因?yàn)楦g很快損壞,成為很多城市的難題.各種材料耐磨損性比較鋪設(shè)方便迅速和良好的水力特性綜合經(jīng)濟(jì)效益好柔韌,質(zhì)輕,管段長(zhǎng),容易連接,塑料埋地排水管鋪設(shè)方便快速.內(nèi)壁光滑不易結(jié)垢,水力特性良好,通常可用減小直徑和坡度達(dá)到同樣流量.比管材價(jià)格,塑料埋地排水管通常高于傳統(tǒng)管材;比綜合經(jīng)濟(jì)效益,塑料埋地排水管常常優(yōu)于傳統(tǒng)管材,特別在中小直徑.柔性管獨(dú)特的管土共同作用

形成優(yōu)良的承受負(fù)載能力柔韌的塑料埋地排水管能夠承受很大的埋地負(fù)載嗎?能夠長(zhǎng)期使用不變形不破壞嗎?塑料埋地排水管屬于柔性管,其承受負(fù)載的機(jī)理和剛性管完成不同.柔性管是依靠管土共同作用來承受負(fù)載,研究和實(shí)踐證明在良好鋪設(shè)下可以承受很大負(fù)載,用于很大埋深.在良好鋪設(shè)下塑料埋地排水管的變形會(huì)很快穩(wěn)定下來.由于粘彈性材料的應(yīng)力松弛作用,塑料埋地排水管也不會(huì)蠕變破壞.塑料埋地排水管承受外壓負(fù)載-

靜負(fù)載和動(dòng)負(fù)載靜負(fù)載動(dòng)負(fù)載總負(fù)載埋深米柔性管承受負(fù)載是依靠管土共同作用.管道承受上方壓力負(fù)載發(fā)生變形,變形擠壓兩側(cè)土壤,兩側(cè)土壤對(duì)管道作用側(cè)壓力,側(cè)壓力支承阻止管道的變形.周圍土壤的密實(shí)度決定管土共同作用的成敗.柔性管依靠管-土共同作用承受負(fù)載

剛性管是獨(dú)自承受全部負(fù)載柔性管剛性管Spangler模型土壤壓力分布公認(rèn)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)-Spanger公式CECS163管材/土壤的行為是一個(gè)體積控制過程（volumesteeredprocess）

埋地柔性管承受上方壓力負(fù)載發(fā)生變形時(shí),管道的變形是和管道周圍土壤的壓實(shí)是同時(shí)發(fā)生的,管道周圍土壤可以進(jìn)一步壓實(shí)是管道變形的必要條件

.土壤被壓實(shí)到一定程度后就不能再壓縮.如管道周圍土壤在鋪設(shè)時(shí)已經(jīng)很好壓實(shí),埋地柔性管承受上方壓力負(fù)載就不可能再發(fā)生變形,而不論承受的負(fù)載的大小.

土壤被壓實(shí)國(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)塑料埋地排水管容許變形量標(biāo)準(zhǔn)中國(guó)國(guó)標(biāo)GB50332中國(guó)工程建設(shè)協(xié)會(huì)CECS164歐洲prEN13476-3國(guó)際ISOTR7073美國(guó)塑料波紋管協(xié)會(huì)CPPA澳大利亞AS2566.1日本PE波紋管協(xié)會(huì)初始3.3%5-8%8%最終5%5%8-10%12.5%7.5%7.5%5-8%可見,我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)容許變形量比較小.限制變形是為防止破壞連接的密封性塑料埋地排水管可以達(dá)到很大埋深‘土柱重’并沒有全部壓到柔性管上由于土柱和周圍土壤沉降不同

柔性管負(fù)載能減小;剛性管負(fù)載能加大作用的土壓力土拱的作用減少了柔性管承受的壓力美國(guó)聚乙烯波紋管協(xié)會(huì)CPPA資料

ASSHTOM252系列聚乙烯雙壁波紋管的

最大埋設(shè)深度米m

內(nèi)徑毫米

環(huán)剛度Kpa

回填情況E’—土壤模量

E’6900Kpa

E’13800Kpa

E’20700Kpa

Ⅲ級(jí)（SM）標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督密度90%

Ⅱ級(jí)（GW）標(biāo)準(zhǔn)監(jiān)督密度90%

Ⅰ級(jí)（N/A）夯實(shí)的

2004.56.1m14.3m25.3m3006.48.820.735.44505.18.821.036.66004.48.820.435.49002.87.618.032.912002.28.519.836.6塑料埋地排水管鋪設(shè)后

會(huì)不會(huì)不斷增大變形？工程界擔(dān)心：變形長(zhǎng)期不斷增加。正確答案；鋪設(shè)后一段時(shí)間就穩(wěn)定下來。穩(wěn)定時(shí)間t-es可能小到零，也可能較長(zhǎng)，一般不超過2年。決定穩(wěn)定時(shí)間的是鋪設(shè)的質(zhì)量，即取決于鋪設(shè)后管道周圍土壤沉降的可能量，而及管材的性能（蠕變性能）無關(guān)。鋪設(shè)交通影響變形是時(shí)間的函數(shù)變形%經(jīng)過時(shí)間（年）t-es的定義是以后100年變形量增加不超過1%

t-es歐洲塑料管道協(xié)會(huì)TEPPA

大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地試驗(yàn)結(jié)果鋪設(shè)質(zhì)量良好,不論管材材料(PVC,PE),也不論環(huán)剛度高低,在鋪設(shè)后變形很快達(dá)到穩(wěn)定(有5個(gè)試點(diǎn)穩(wěn)定時(shí)間是0),而且鋪設(shè)變形和最終變形都不大(最終變形范圍從-0.8%到2.3%).反之,如果鋪設(shè)質(zhì)量不好,在其他條件相同下,結(jié)果就完全不同.不僅穩(wěn)定時(shí)間較長(zhǎng),而且鋪設(shè)變形和最終變形都較大(最終變形范圍從2.5%到10.0%).情況結(jié)果CASE試點(diǎn)管材材料公稱剛度kN/m2實(shí)際剛度kN/m2填埋原土鋪設(shè)質(zhì)量類型覆蓋深度(米)初始平均變形%初始最大變形%最終平均變形%最終最大變形%t-100穩(wěn)定時(shí)間(日)1PVC4.005.37砂砂良好1.15-0.50.00.01.00.02PVC4.005.37砂砂不好1.153.56.05.58.067.03PVC2.003.52砂砂良好1.15-1.00.00.01.00.04PVC2.003.52砂砂不好1.154.59.06.010.335.05PE6.007.00砂砂良好1.150.02.50.32.750.06PE6.007.99砂砂不好1.152.05.02.56.00.07PVC4.005.37砂砂中等1.900.51.52.33.512.08PVC4.005.37砂砂不好1.901.05.04.07.0422.09PVC2.003.52砂砂良好1.90-1.50.0-0.81.00.010PVC2.003.52砂砂不好1.903.08.05.811.0419.011鋼4.005.37砂砂良好1.90-1.0-0.50.00.50.012鋼4.005.37砂砂不好1.902.85.04.88.026.013PE6.007.99砂粘土良好1.15-1.0-0.52.03.538814PE6.007.99粘土粘土不好1.156.512.010.014.089715PE6.007.99砂粘土良好2.800.51.02.03.55.016PE6.007.99粘土粘土不好2.803.56.510.012.04122.0TEPPFA大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)間實(shí)地試驗(yàn)結(jié)果塑料埋地排水管長(zhǎng)期承受負(fù)載下

會(huì)不會(huì)發(fā)生蠕變破壞？

工程界擔(dān)心:長(zhǎng)期承受負(fù)載先發(fā)生蠕變后發(fā)生破裂

.正確答案:和壓力管不同,無壓的無埋地排水管通常不存在蠕變破壞的危險(xiǎn).

實(shí)際應(yīng)用和試驗(yàn)研究都證明無壓的塑料埋地排水管在鋪設(shè)后經(jīng)過一段時(shí)間變形就穩(wěn)定下來,在使用壽命期間處在恒應(yīng)變狀態(tài).(和壓力管處在恒應(yīng)力狀態(tài)不同).塑料是粘彈性材料.在承受恒應(yīng)力狀態(tài)下會(huì)發(fā)生蠕變.可能導(dǎo)致蠕變破裂;在承受恒應(yīng)變狀態(tài)下會(huì)發(fā)生應(yīng)力松馳(stressrelaxation).

壓力管承受內(nèi)壓力負(fù)載,管壁內(nèi)形成拉應(yīng)力,變形不受到限制,長(zhǎng)期恒應(yīng)力,可能蠕變導(dǎo)致的破壞.無壓埋地柔性管承受外壓負(fù)載,變形后管壁彎曲,形成彎曲應(yīng)力,穩(wěn)定后變形受到限制,長(zhǎng)期恒變形,必然發(fā)生應(yīng)力松馳-應(yīng)力下降,不可能因蠕變破壞.拉應(yīng)力壓應(yīng)力拉應(yīng)力恒應(yīng)變恒應(yīng)力塑料埋地排水管的關(guān)鍵性能-環(huán)剛度塑料埋地排水管承受外壓負(fù)載的性能指標(biāo)是環(huán)剛度.環(huán)剛度的定義和測(cè)定方法由標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定.

(GB/T9647-2003,等同ISO9969:1994)塑料埋地排水管必須有足夠的環(huán)剛度才能形成管-土共同作用,保證不變形過大和壓屈失穩(wěn).公稱環(huán)剛度分SN2、SN4、SN8、SN16,

常用SN4和SN8.參考意見:

建議盡量選擇較高的環(huán)剛度.

注意選擇低環(huán)剛度不一定經(jīng)濟(jì).埋地排水管

主要用結(jié)構(gòu)壁管達(dá)到同樣環(huán)剛度下結(jié)構(gòu)壁管可以比實(shí)壁管節(jié)約材料50-70%埋地排水管用實(shí)壁管經(jīng)濟(jì)性差,但也有應(yīng)用。結(jié)構(gòu)壁管兩大類結(jié)構(gòu)壁管兩種主要成型工藝—1,直接擠出:雙壁波紋管,環(huán)狀肋管(‘加筋管’)等.2,纏繞-熔接

A,全塑料:圓肋纏繞管(‘克拉管’),內(nèi)外平壁纏繞管(‘雙平壁管’)等.B,金屬增強(qiáng)纏繞熔接管:如埋地排水用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯（PE）螺旋波紋管世界各國(guó)應(yīng)用最廣的結(jié)構(gòu)壁管是雙壁波紋管。應(yīng)用最廣的是直接擠出成型的PVC、PE或PP雙壁波紋管纏繞成型結(jié)構(gòu)壁管的種類多

全塑料的和有金屬增強(qiáng)的兩類直接擠出結(jié)構(gòu)壁管-適用中小直徑優(yōu)點(diǎn):同樣直徑和環(huán)剛度下用料較省.

整體強(qiáng)度的可靠性比較好.

承插連接比較方便.缺點(diǎn):一次性投資較高,不容易改變產(chǎn)品規(guī)格較適用的范圍:

中小直徑,

約到內(nèi)徑1000毫米。全塑料纏繞熔接管-適合較大直徑

優(yōu)點(diǎn):可以制造很大直徑的埋地排水管.

一次性投資低,容易改變產(chǎn)品規(guī)格.

缺點(diǎn):同樣直徑和環(huán)剛度下用料較費(fèi).

整體強(qiáng)度的可靠性比較差.較適用的領(lǐng)域:較大直徑約1000-2000毫米參考意見:直徑大于2000毫米的熱塑性塑料管市場(chǎng)有限,

成本過高難和鋼筋混凝土管和玻璃鋼夾砂管競(jìng)爭(zhēng).金屬增強(qiáng)纏繞熔接管

用螺旋形鋼帶增強(qiáng)的塑料纏繞熔接管,預(yù)涂塑鋼帶經(jīng)滾扎成波形,包覆熔接(熱態(tài)下)在內(nèi)外塑料層間。鋼帶的高剛性保證環(huán)剛度，內(nèi)外聚乙烯保證防腐蝕.突出優(yōu)點(diǎn)是環(huán)剛度高,用材料比較省。直徑800-2000毫米，環(huán)剛度10-16kPa塑料埋地排水管的材料選擇硬聚氯乙烯:優(yōu)點(diǎn):彈性模量高,成本較低,承口易成型.PVC-U缺點(diǎn):加工性差不宜做大直徑,抗沖擊差.高密度聚乙烯:優(yōu)點(diǎn):容易加工,可做大直徑,抗沖擊好.HDPE缺點(diǎn):彈性模量較低,共聚聚丙烯:優(yōu)點(diǎn):彈性模量高于聚乙烯,容易加工.PP-B缺點(diǎn):彈性模量低于PVC,抗沖擊低于PE南方地區(qū)和直徑500毫米以下采用PVC較經(jīng)濟(jì),北方寒冷地區(qū)和較大直徑范圍采用PE或PP更適宜.聚氯乙烯聚乙烯聚丙烯彈性模量E單位Mpa

≥3000≥800≥1250塑料埋地排水管的鋪設(shè)柔性管依靠管-土共同作用承受負(fù)載，鋪設(shè)安裝時(shí)回填材料的特性和夯實(shí)程度有重大影響。國(guó)內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)證明：鋪設(shè)的質(zhì)量常常是埋地排水管成敗的關(guān)鍵！建議埋地排水管生產(chǎn)企業(yè)要和設(shè)計(jì)和工程單位密切合作prEN13476-3

塑料埋地排水管設(shè)計(jì)圖表

說明鋪設(shè)的質(zhì)量對(duì)于變形有決定性的影響推薦的設(shè)計(jì)變形限度SN2平均初變形5%SN4,8,16平均初變形8%環(huán)剛度KN/m2鋪設(shè)初變形此圖表適用范圍詳見prEN13476-3不推薦的中等的良好的塑料埋地排水管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：prEN13476-1-2-3國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；

GB/T18477-2001埋地排水用硬聚氯乙烯（PVC-U）雙壁波紋管。

GB/T19472.1-2004埋地排水用聚乙烯（PE）結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng)第一部分:聚乙烯雙壁波紋管材

GB/T19472.2-2004埋地排水用聚乙烯（PE）結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng)第二部分：聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材即將公布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):CJ/TXXX—2006埋地排水用鋼帶增強(qiáng)聚乙烯（PE）螺旋波紋管塑料埋地排水管設(shè)計(jì)施工和驗(yàn)收規(guī)范國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)：歐洲標(biāo)準(zhǔn)