第5章排水管渠的材料、接口及基礎

第5章排水管渠的材料、接口及基礎2023/2/41管渠的斷面形式2023/2/42排水管渠的斷面形式需滿足的要求：在靜力學方面，管道必須有較大的穩(wěn)定性，在承受各種荷載時是穩(wěn)定和堅固的。在水力學方面，管道斷面應具有最大的排水能力，并在一定的流速下不產(chǎn)生沉淀物。在經(jīng)濟方面，管道單長造價應該是最低的。在養(yǎng)護方面，管道斷面應便于沖洗和清通淤積2023/2/43常見形式：圓形半橢圓形馬蹄形矩形梯形蛋形綜合管道等2023/2/44(1)圓形；(2)半橢圓形；(3)馬蹄形；(4)拱頂矩形；(5)蛋形；(6)矩形；(7)弧形流槽的矩形；(8)帶低流槽的矩形；(9)梯形2023/2/45圓形斷面有較好的水力性能，在一定的坡度下，指定的斷面面積具右最大的水力半徑，因此流速大，流量也大。此外，圓形管便于預制，使用材料經(jīng)濟，對外壓力的抵抗力較強，若挖土的形式與管道相稱時，能獲得較高的穩(wěn)定性，在運輸和施工養(yǎng)護方面也較方便。因此是最常用的一種斷面形式。2023/2/46半橢圓形斷面在土壓力和活荷載較大時，可以更好地分配管壁壓力，因而可減小管壁厚度。在污水流量無大變化及管渠直徑大于2m時，采用此種形式的斷面較為合適。2023/2/47馬蹄形斷面其高度小于寬度。在地質條件較差或地形平坦，受受納水體水位限制時，需要盡量減少管道埋深以降低造價，可采用此種形式的斷面。又由于馬蹄形斷面的下部較大，對于排除流量無大變化的大流量污水，較為適宜。但馬蹄形管的穩(wěn)定性，需依靠還土的堅實度，要求還土堅實穩(wěn)定度大，若還土松軟，兩側底部的管壁易產(chǎn)生裂縫。2023/2/48蛋形斷面由于底部較小，從理論上看，在小流量時可以維持較大的流速，因而可減少淤積，適用于污水流量變化較大的情況、但實際養(yǎng)護經(jīng)驗證明，這種斷面的沖洗和清通工作比較困難。加以制作和施工較復雜，現(xiàn)已很少使用。矩形斷面可以就地澆制或砌筑，并按需要將深度增加，以增大排水量。2023/2/49低流槽不少地區(qū)在矩形斷面的基礎上，將渠道底部用細石混凝土或水泥砂漿做成弧形沉槽，以改善水力條件。也可在矩形渠道內做低流槽。這種組合的矩形斷面是為合流制管道設計的．睛天時污水在小矩形槽內流動，以保持一定的充滿度和流速，使之能夠免除或減輕淤積程度。梯形斷面適用于明渠，它的邊坡決定于土壤性質和鋪砌材料。2023/2/410綜合管道綜合管道(也可稱作綜合管線廊道)指埋設于道路下，用于容納二種以上公用設施管線的構筑物及其附屬設備。容納的管線類型有電力電纜、通信電纜〔光纜)、給水管線、燃氣管線、供熱管線、排水管線(雨水、污水)、電車電纜以及其它特殊管線。2023/2/4112023/2/4122023/2/413綜合管道基本上由下述幾部分構成：(1)本體：包括管道的一般地段和特殊地段；(2)一般地段：標準斷面地段(3)特殊地段：支線、電纜接頭位置、進物孔、進人孔等(4)通風口及出入口(5)附屬設備：排水、通風、照明、防火安全等設備。2023/2/414(1)干線綜合管道；(2)支線綜合管道。(1)干線綜合管道干線綜合管道是介于輸送原站(如水廠、發(fā)電廠、燃氣制造廠等)至支線綜合管道間的管道，它不是直接為沿管道地區(qū)服務為目的的管道，因此大多設置于車行道下，目前修建的綜合管道，大部用于這種類型。對干線綜合管道的要求有：必須能穩(wěn)定且大量的輸送；具有高度的安全性；兼顧而且同時可以直接供應到使用量較大的用戶；盡量減少干線綜合管道的內空斷面；管理及維護力求簡化等。綜合管道類型2023/2/415(2)支線(配給線)綜合管道支線綜合管道是介于干線綜合管道及直接用戶間的管道，容納各種管線的支管，大多設置于人行道下，支管再與接戶線銜接，提供用戶各項要求。支線綜合管道的特點有：內空斷面較?。惶厥庠O備不多；施工費用較少；管理及維護較為復雜，不能直接供應大用戶等。2023/2/416建造埋設較淺的綜合管道，大多采用明挖開槽后再敷設預制管道，或在現(xiàn)場基坑內澆筑廊道結構的方法施工。建造埋設較深的廊道又不允許挖開地面時，一般可采用盾構法（采用盾構機開挖地層，并在其內裝配管片襯砌或撓注擠壓混凝土襯砌）、新奧法（傳統(tǒng)礦山法）或頂進法施工。綜合管道施工2023/2/417優(yōu)點(1)將各種地下埋設的管線，集中規(guī)劃設施于一條共同的管廊中，可避免沿線用戶無規(guī)劃的亂用地下空間，減少因埋設、維修管線而導致道路反復挖掘，保持交通順暢。(2)為各種管線綜合管理和利用先進的監(jiān)視系統(tǒng)進行綜合管理提供可能，各種管線管理方便、準確，能及時發(fā)現(xiàn)隱患，及時維護管理，提高管線的安全性和穩(wěn)定性，提高城市的安全度(3)綜合管道結構具有一定的堅固性，能抵御一定程度的沖擊荷裁作用，具有較好的防災性能，在戰(zhàn)時尤為重要，可以保證水、電、煤氣，通訊等城市命脈的安全。2023/2/418(4)由于架空線進入綜合管道，改善了城市景觀和提高城市的安全性，同時又避免了架空線與綠化的矛盾，減少園林綠化修枝工作，維護城市綠化，改善市容，提高城市的環(huán)境質量。(5)敷設綜合管道內的管線由于不直接與土壤、地下水、道路結構層的酸堿物質接觸，可減少腐蝕，延長管線使用壽命。(6)能根據(jù)遠期規(guī)劃容量設計與建設綜合管道，從而能滿足管線遠期發(fā)展需要。由于管線增設、擴容較方便，能適應長期的分階段建設計劃，管線建設資金可分期投資。2023/2/419應注意的問題地下綜合管道的優(yōu)點早巳得到公認，然而至今仍未得到應有的發(fā)展，除少數(shù)國家(如瑞典)外，多數(shù)城市地下公用設施系統(tǒng)的綜合化程度還比較低，主要的制約因素是造價高，和綜合化相適應的投資與管理體制不夠健全。2023/2/420需開展以下幾方面工作：(1)地下綜合管道的建設應與城市的發(fā)展密切結合起來。對于舊城區(qū)，由于地下管線的錯綜復雜性，并不勉強修建綜合管道；對于新建城區(qū)，可以把地下綜合管道的建設與高速道路和地鐵的建設同步實施，與街道的拓寬和改建同時進行(2)應制定合理的投資政策，按照多投資多受益的原則合理確定各系統(tǒng)的投資比例和運行后應承擔的義務。(3)應對廊道內部空間實行合理分配，嚴格按照技術要求敷設管線，以確保安全，同時還應設置排風機、排水泵、配電盤、照明用具等。廊道內部應有足夠寬的檢修通道和良好的通風條件，通道過長時設置機動小車等。2023/2/421(4)應充分發(fā)揮地下構筑物的抗災性能，在廊道結構和管線敷設等方面加強抗震措施和防振措施，使之在發(fā)生自然災害時能不受或少受破壞，這樣對于整個城市抗災能力的提高和災后的迅速恢復都有重要的意義。(5)為確保公用設施系統(tǒng)的安全，應有良好的綜合管道監(jiān)視系統(tǒng)。2023/2/422管材2023/2/423對管材的要求1.足夠的機械強度2.抗腐蝕性能3.防滲性能4.光滑內壁5.材源充足，價格低廉2023/2/424給水系統(tǒng)常用管材我國城市給水系統(tǒng)多采用鑄鐵管、鋼管、石棉水泥管、自應力水泥管、預應力鋼筋混凝土管等，近期還采用預應力混凝土鋼筒管(PCCP)、硬聚氯乙烯塑料管(UPVC)、玻璃纖維強熱固性樹脂夾砂管(RPMP)以及較小口徑的聚丙烯管(PP)和聚乙烯管(PE)等。2023/2/425給水系統(tǒng)選用的管材編號系統(tǒng)名稱水質要求管道材料接口1生產(chǎn)、生活及消防用水生活飲用水地上：熱鍍鋅鋼管絲扣連接地下：球墨鑄鐵管橡膠圈柔性接口2純水純水SUS304氬弧焊3工業(yè)用水濁度<2NTU熱鍍鋅鋼管絲扣或法蘭連接4生產(chǎn)冷卻水循環(huán)冷卻熱鍍鋅無縫鋼管法蘭連接2023/2/4262023/2/427排水系統(tǒng)選用的管材編號系統(tǒng)名稱管道材料接口嚴密性試驗1生活污水UPVC管粘接口灌水2氫氟酸廢水同上同上同上3一般生產(chǎn)廢水同上同上同上4生產(chǎn)冷卻回水球墨鑄鐵管橡膠圈柔性接口同上2023/2/428陶土管承插口陶土管，齒紋口陶土管2023/2/429分類：單面釉、雙面釉、無釉接口：承插口、平口、齒紋口規(guī)格：普通管DN<300,L有效=800mm

耐酸管DN<800,L有效=300、500、700、1000mm優(yōu)點：水流阻力小，不透水，耐磨，抗腐缺點：易碎，運輸不變，強度低，不能受內壓2023/2/430金屬管分類：目前常用的金屬管主要有：鋼管、鍍鋅管、鑄鐵管、銅管。銅管價格較高，主要用于熱水管道。鍍鋅管道仍作為建筑給水管的主要管材，它比銅管價格低，但防腐性差，尤其是隨著工業(yè)發(fā)展，水源污染，一些水廠為保證供水的衛(wèi)生指標，采取了加大投氯量的措施，使水的侵蝕性增加，鋼管內壁腐蝕結垢情況加劇，嚴重影響到鍍鋅管的使用壽命。鑄鐵管一般包括普通灰口鑄鐵管，鑄鈦球墨鑄鐵管和球墨鑄鐵管。前者為剛性管，后者為柔性管。目前我國城市供水工程中使用該管的比重也在上升，由于灰口鑄鐵管質量不穩(wěn)定，爆管事故較多，因此對球墨鑄鐵管的開發(fā)，盡管國內起步較晚，但現(xiàn)在已形成規(guī)模。該管的特點是強度高、韌性大，此外，它還有較強的抗腐蝕能力，與鋼管相比其腐蝕速度只有鋼管的1/3～1/5，且安裝施工也較方便。

2023/2/431接口：焊接、承插、螺口優(yōu)點：抗壓、抗震、抗?jié)B性能好，水阻小，管長長，接頭少。缺點：價高，抗腐性差，抗侵蝕性差2023/2/432混凝土分類：砼管、預應力砼管及防腐砼管。規(guī)格：管徑基本都在300mm以上，大多數(shù)都用于大流量的排水工程中。特點：價格較其它材料的大口徑管要低，而強度較高。在一般水質情況下不需防腐，但彎頭、三通等配件的生產(chǎn)仍是空白。接頭多，自重大，難運輸，抗震差，耐腐差。2023/2/4332023/2/434塑料管材此類管材屬化學建材，其中用于給排水系統(tǒng)的主要有熱塑性塑料管，包括：硬聚氯乙烯管(UPVC)、聚乙烯管(PE)、聚丙烯管(PP)、聚丁烯管(PB)、苯乙烯管(ABS工程塑料)等；以及熱固性管，即：玻璃纖維增強樹脂塑料管。但我國目前較為廣泛使用的是UPVC管，特別是在沿海地區(qū)的南方，室內外已大量采用此管，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品供不應求的情況。塑料管材與其它管材相比具有重量輕、耐腐蝕等優(yōu)點。2023/2/4352023/2/436塑料管1、PPR管聚丙烯（PP-R）管是以無規(guī)共聚聚丙烯（采用先進的氣相共聚工藝，將PE在PP的分子鏈中隨機，均勻地進行聚合，從而獲得更加優(yōu)良的性能）為原料，通過專有技術工藝一次加工成型的"健康環(huán)保"型綠色產(chǎn)品。2023/2/4372023/2/438PPR性能耐腐蝕性：

PP-R管的管件可耐大多數(shù)化學物質腐蝕，可在很大的溫度范圍內承受PH值范圍在1-14的高濃度的酸和堿的腐蝕。

安裝性能：

PP-R管材質量輕，安裝操作方便，并且具有可在焊性。可焊性這一特點尤為重要，使用一個簡單的焊接工具，可在幾秒鐘內很容易地將管子和管件焊接在一起，比傳統(tǒng)連接方法可節(jié)省40%-50%的時間。

衛(wèi)生指標

PP-R組份單純，基本成份為碳和氫，符合食品衛(wèi)生規(guī)定，無毒使用PP-R管可免去使用鍍鋅鋼管所造成的內壁結垢，生銹而引起的水質"二次污染"，更適合于飲用水輸送，屬于綠色建材。

2023/2/439PPR性能①PP-R管使用溫度達95℃，短期使用溫度可達120℃，在使用溫度為70℃，工作壓力為1.2Mpa條件下長期連續(xù)使用。

②PP-R管密度僅為金屬管的1/8，耐壓力試驗強度高達5Mpa，且韌性好，耐沖擊。

③PP-R管件內徑比相連接的管材內徑略大，可保證流體在管件部位不增大流動阻力。

④PP-R管內壁光滑、不生銹、不結垢、流體阻力小。

⑤PP-R管具有優(yōu)良的隔聲性能，可顯著減小由液體流動引起的振動和噪聲。2023/2/440PPR性能⑥PP-R管的生產(chǎn)能耗僅為鋼管的20%，并且其導熱系數(shù)低(0.2w/m.k)，也僅為鋼管的1/200，將大大減少熱量損失，用于熱水管道系統(tǒng)保溫節(jié)能效果極佳，與一般暖氣設備比可節(jié)約能耗20%。

⑦PP-R材料彈性優(yōu)良使得管材和管件截面可隨凍脹的液體一起膨脹，不會脹裂。

⑧PP-R材料為不良電導體，不良熱導體⑨管件可回收再利用。2023/2/441PP-R管應用范圍

①民用和工業(yè)建筑內的冷熱飲用水給水系統(tǒng)。

②凈水，純水管道系統(tǒng)

③飲料生產(chǎn)輸送系統(tǒng)

④工業(yè)流體輸送系統(tǒng)。

⑤中央空調系統(tǒng)。

⑥熱水循環(huán)供熱采暖系統(tǒng)。

⑦壓縮空氣管道系統(tǒng)

⑧花園和溫室的灌溉系統(tǒng)2023/2/442PP-R管安裝操作

2023/2/443PVC-U排水管這種管件分有平壁管，雙壁波紋管、環(huán)形肋壁管、螺旋肋壁管等2023/2/444PVC-U排水管

2023/2/4452023/2/446性能耐腐蝕性

具有優(yōu)異的耐酸堿、耐腐蝕性，對于化學工業(yè)之用途甚為合適。經(jīng)濟性

使用PVC-U管材比使用同樣規(guī)格的鑄鐵管綜合造價低30%左右。產(chǎn)品以白色為主，能與大多數(shù)建筑環(huán)境相匹配，給人以整潔和諧的時代感。2023/2/447PVC-U排水管應用范圍

①民用建筑排水、排污；②土木工程、道路排水；③工業(yè)廢水處理；④農(nóng)業(yè)灌溉/自動化灌溉管道；⑤游泳池/溫泉2023/2/448安裝要求

①管材剪鋸：可用鋼鋸、小圓鋸片將管材截成任意長度，切口應平整，用蝴蝶銼除去無邊并倒角，倒角不宜過大。②管材與管件連接：粘接前必須進行試組裝，清洗擦凈插入管端外表和承接品的內壁，然后均勻地涂上一層沾合劑，不得漏涂，把管材插入管件的承接口，再用木槌敲擊，使管材全部插入承口，約2分鐘后，即可固定。③伸縮節(jié)：施工時管端插入伸縮應予留一定間隙，夏季：5-10mm；冬季：15-20mm。④阻水圈：管道穿越樓板孔洞，土建補洞時應嚴密搗實，立管周圍應有高出原地坪20mm的阻水圈。嚴防接合部位發(fā)生滲水現(xiàn)象。2023/2/449UPVC螺旋排水管的特點1．排水噪音低內壁光滑的UPVC管(即光滑管)在排水時的噪音約比傳統(tǒng)的鑄鐵排水管小2—4dB。螺旋管比光壁管的噪音小5—7dB；螺旋管比鑄鐵管噪音低了3dB2023/2/4502．防止地漏水封的破壞。由于排水立管中央形成暢通的空氣柱，降低管內壓力波動量。真正避免了像普通鑄鐵管和光壁管系統(tǒng)出現(xiàn)上層用戶由于負壓越位和底層用戶由于正壓超位，均造成水封破壞，惡化了居住環(huán)境。目前我國規(guī)定地漏的最小水封高度為50mm，完全可以滿足螺旋排水管的要求。3．排水能力大，不易堵塞。4．工程的綜合造價比傳統(tǒng)的鑄鐵管低20％—30％，且色澤柔和，克服了鑄鐵管單調的冷灰色：2023/2/4512023/2/452復合管復合管包括鋁塑管、襯鉛管、襯膠管、玻璃鋼管。復合管大多是由工作層(要求耐水腐蝕)、支承層、保護層(要求耐腐蝕)組成。應該說復合管材是管徑≥300mm以上給排水管道最理想的管材。但它又是目前發(fā)展較緩慢的一種管材。這是因為：①它要求各種材料之間親和力較強。②要求各種材料的物理性能接近(越接近越好)。③生產(chǎn)工藝簡單。④有良好可靠的接頭方法。2023/2/453常見的復合管有：以鑄鐵作支撐材料，內襯以環(huán)氧樹脂和水泥為主。它的特點是重量輕、內壁光滑、阻力小、耐腐性能好。以高強軟金屬作支撐，內襯為聚氯乙烯的鋼管，它的特點是管道內壁不會腐蝕結垢，保證水質，施工可采用絲扣連接，使用壽命長2023/2/454鋁塑管2023/2/455鋁塑管和其它管的性能比較

項目鋁塑管

純塑料管

鍍鋅鋼管

材質

PE/AL/PE或X-PE/AL/X-PE

PE/PB或UPVC

鋼

自重輕

輕

重

包裝盤卷

盤卷或直管

直管

載切極易

容易

困難

連接方式簡易

簡易

困難

抗沖擊強

一般

強

耐壓力高一般

高

耐腐蝕強

強

差

彎曲易彎曲不反彈

可彎曲會反彈

不能彎曲

滲透性無

透氧

無

尺寸穩(wěn)定性高

很低

高

施工簡易、無污染

簡易

困難施工污染

阻燃好

差

最好

壽命長

較長

短

衛(wèi)生性能極好

好

差

2023/2/456鋁塑管復合接頭復合管接頭是一種耐高壓耐腐蝕的接頭，接頭伸入管子部分的每一環(huán)節(jié)都能防止氣體及液體滲出，不受移動影響。連接方便，且隨著螺帽的旋緊，管與接頭接合就越緊密，因而可防止氣體及液體滲漏。

2023/2/4572023/2/458接口2023/2/459分類排水管的接口分類柔性剛性半柔半剛2023/2/4601．水泥砂槳抹帶接口在管子接口處用1：2.5—3水泥砂漿抹成半橢圓形或其它形狀的砂漿帶，帶寬120—150mm。屬于剛性接口。一般適用于地基土質較好的雨水管道，或用于地下水位以上的污水支線上企口管、平口管、承插管均可采用此種接口2023/2/4612．鋼絲網(wǎng)水泥砂漿抹帶接口，屬于剛性接口將抹帶范圍的管外壁鑿毛，抹1：2.5水泥砂漿—層厚15mm，中間采用20號10xl0鋼絲網(wǎng)一層，兩端插入基礎混凝土中，上面再抹砂漿一層厚10mm。適用于地基土質較好的具有帶形基礎的雨水、污水管道上。2023/2/4622023/2/4633．石棉瀝青卷材接口屬于柔性接口。石棉瀝青卷材為工廠加工，瀝青瑪蹄重量配比為瀝青：石棉：細砂＝7.5:1:1.5。先將接口處管壁刷凈烤干，涂上冷底子油一層，再刷瀝青瑪蹄脂厚3mm，再包上石棉瀝青卷材，再涂3mm厚的瀝青砂瑪蹄脂．這叫“三層做法”。若再加卷材和瀝青砂瑪蹄脂各一層，便叫“五層做法”。一般適用于地基沿管道軸向沉陷不均勻地區(qū)2023/2/4642023/2/4654．橡膠圈接口屬柔性接口接口結構簡單，施工方便，適用于施工地段土質較差，地基硬度不均勻，或地震地區(qū)。2023/2/4662023/2/4672023/2/4685．預制套環(huán)石棉水泥(或瀝青砂)接口，屬于半剛半柔接口；石棉水泥重量比為水：石棉：水泥＝1：3：7(瀝青砂配比為瀝青：石棉：砂；1：0.67：0.67)。適用于地基不均勻地段，或地基經(jīng)過處理后管道可能產(chǎn)生不均勻沉陷且位于地下水位以下，內壓低于l0m的管道上。2023/2/4692023/2/4706．頂管施工常用的接口形式(1)混凝土(或鑄鐵)內套環(huán)石棉水泥接口，如圖5-13所示。一般只用于污水管道；(2)瀝青油氈、石棉水泥接口，如圖5-14所爾。麻辮(或塑料圈)石棉水泥接口，如圖5-15所示。一般只用于雨水管道。采用鑄鐵管的排水管道，接口做法與給水管道相同。常用的有承插式鑄鐵管油麻石棉水泥接口，如圖5—16所示。2023/2/4712023/2/4722023/2/473管道膨脹水泥接口指水泥、石膏粉、氯化鈣按一定比例混合加水后拌合配制而成的接口填料屬剛性接口2023/2/4741配合比配比中石膏粉含量：鑄鐵管接口宜控制在8％(重量比)以下；混凝土管接口宜控制在5％(重量比)以下；氯化鈣摻量宜控制在5％左右(溶化后使用)。2材料水泥宜選用強度等級42.5R的硅酸鹽水泥(不摻加混合材料的N型水泥)；石膏宜選用粉狀半水石膏(顆粒越細越好)；氯化鈣為工業(yè)氯化鈣(溶化后使用)。2023/2/475給水管道接