（广东省建筑设计研究院，广东广州510010）
摘要：排水管道属于城市地下永久性隐蔽工程设施，要求具有很高的安全可靠性。在排水工程中，管道工程投资在工程总投资中占有很大的比例，而管道工程总投资中管材费用约占50%左右。新材料和新工艺的应用不仅会对工程的建设带来好处，而且新材料和新工艺的综合应用将会对工程的建设带来更大的益处。因此，在工程设计过程中对管材的论证与合理选用非常重要。
关键词：市政排水；排水工程；管材；管道
前言
排水工程是市政给排水设计接触最多的类型，是国家基础设施建设的一份子。随着城市化进程的加快，国家在市政基础设施建设上的投资也在进一步增加。为排水工程作为民生工程，其使用的长久性尤为重要。因此，排水工程中管材的合理选用就成为设计的关键。
1排水工程中对管材的要求
排水管材必须满足一定的要求，才能保证正常的排水功能，合格的管材至少应满足如下要求：
（1）必须具有足够的强度，以承受外部的荷载和内部的水压。
（2）必须具有耐冲刷、耐磨损的作用，并具有抗腐蚀性能。
（3）内壁必须整齐光滑，使水流阻力尽量减少。
（4）必须不透水，以防止污水渗出或地下水渗入，而污染地下水或腐蚀其他管线、建筑物基础。
（5）应尽量就地取材，并考虑预制管件及快速施工的可能，减少运输和施工费用。
2对排水工程中管材种类的认识
目前国内用于排水管道工程（包括雨水和污水管道）的管材有许多种，特别是近几年来随着新技术和新材料的发展，又出现了许多新管材，它们各有特点，各有所长，运用在排水行业，均有不俗的业绩。
用于排水管道工程的管材主要有：
（1）金属管材（主要指钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管等）；
（2）普通的钢筋混凝土管材（主要指一级、二级离心钢筋混凝土管）；
（3）加强的钢筋混凝土管材（主要指三级离心钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝管、预应力钢筒混凝土管（简称PCCP管）；
（4）玻璃钢夹砂管材（主要指缠绕式玻璃钢夹砂管和离心式玻璃钢夹砂管等）；
（5）合成材料管材（指UPVC、UPVC加强筋管、HDPE管、FRPP等）。
由于管材种类众多，随着科技的进步，必将发明生产出更多更优质的管材。因此，合理的选用管材，既经济又合理显得尤为重要
3各种管材的比较
3.1金属管材（主要指钢管、球墨铸铁管、灰口铸铁管等）
3.1.1钢管
机械强度大，可承受很高的压力，管件制作、加工方便，适用于地形复杂地段或穿越障碍等情况。但突出的问题是管道的腐蚀及其防护。内外防腐的施工质量直接和管道的使用寿命有关，且钢管的综合造价较高。尽管如此，在一些特殊条件下仍是其它管材所不能替代的。
3.1.2球墨铸铁管
分可延性和铸态球墨铸铁管，抗拉、抗弯强度大，延伸率大，耐压力大，耐腐蚀优于钢管，但价格偏高，且管配件有时需用钢制配件转换，因而产生防腐问题。
3.1.3灰口铸铁管
物理性质与球墨铸铁管类似，但在延伸率等较多方面均劣于大球墨铸铁管，但价格适中。目前已从以前的主流管材变为次要管材。
3.2普通的钢筋混凝土管材（主要指一级、二级离心钢筋混凝土管）使用时间最长，适用场合最广泛，价格便宜，性能稳定，目前仍是排水行业的最主要的管材。
3.3加强的钢筋混凝土管材（主要指三级离心钢筋混凝土管、预应力钢筋混凝管、预应力钢筒混凝土管（简称PCCP管）
3.3.1预应力钢筋混凝土管
预应力钢筋混凝土管：利用先张法、后张法对环向钢筋、纵向钢筋进行张拉，使混凝土内产生预应力，从而提高管材的承截力。具有节约钢材、抗震性好、使用寿命长等特点，据生产工艺分为一阶段管和三阶段管。多用于有压水的输送，管径范围φ800～φ1400，承受内压能力为0.4～1.2Mpa，粗糙度系数n=0.013～0.014。
一阶段和三阶段管较耐腐蚀，价格一般，但工作压力有限，自重大，运输安装不便，管子破损率较高，管承口的不规则圆易导致接口漏水，管配件需用钢制件转换。
3.3.2预应力钢筒混凝土管
预应力钢筒混凝土管（PCCP）是由两种不同材料组成的复合体，其结构形式是由薄钢板焊成的筒体外包混凝土，缠绕预应力钢丝和用砂浆作保护层。其具有高抗渗性，能承受很大的内外荷载，接口密封性好。由于它本身能抵抗较大的外荷载，使其不须依赖土壤的侧向支撑，因而对回填土要求较柔性管低。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆主要用于有压水的输送，管径范围为φ1200～φ2000，承内压的能力分为9级，最大可达2.0Mpa，粗糙度系数较其它混凝土管低，n=0.010～0.012，但其价格较贵。
预应力钢筒混凝土管（PCCP）分内衬式和嵌置式,钢环状承插口密封性强，兼有钢管和混凝土管的某些优点,但管材自重大,也需一些钢制转换件,运输、安装不便，相应增加了管材的施工制作配套费用，必要时需在保护层外涂沥青防腐。这种管材对于大口径能显示其性价比方面优越性。
3.4玻璃钢夹砂管材（主要指缠绕式玻璃钢夹砂管和离心式玻璃钢夹砂管等）玻璃纤维增强塑料管筒简称玻璃钢管，分离心浇铸玻璃纤维增强不饱和聚酯夹砂管和玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂复合管,是一种新型的复合材料管。它主要以玻璃纤维为增强材料，以树脂作为基本体制成。随着玻璃钢管的普及和应用，又出现了玻璃纤维缠绕增强塑料加砂管（RPMP），它是由外保护层（树脂）、内外交叉缠绕层（玻纤、树脂）、环向加砂缠绕层（玻纤、树脂、石英砂）及内衬层（树脂、涤纶、表面毡）共五层构成，具有如下特点：
3.4.1优点
（1）具有优良的耐腐蚀性能。该管内衬采用耐腐蚀性能优良的树脂作为原材料，不需任何防腐处理。
（2）比重小，重量轻，管道重量大约占同规格、同长度铸铁管的1/4，混凝土管的1/10。因此，装卸运输方便，易于安装。
（3）单根管道长度长。管道长度一般为6m、12m，单根管道长、接口数量少，提高了整条管线的安装质量。
（4）水力性能优异，节省能耗。具有光滑的内表面，摩阻系数小，管内壁粗糙度n=0.008～0.010，水力流体特性好，可以大大减少压头损失，降低能耗。
（5）使用寿命长。该管寿命可达50年以上，是钢管和混凝土管的2倍。
3.4.2缺点
玻璃钢夹砂管同管径管材价格偏高，且抗击集中外力和不均匀外力的能力较弱。
3.5合成材料管材（主要指UPVC加强筋管、HDPE管、FRPP等）合成材料管材是近几年才兴起的新材料、新技术，它主要指UPVC加强筋管、HDPE管、FRPP管等，这些管材的制作必须符合国家和地方有关标准和规定。该类管材的特点主要有：
（1）内壁光滑，水头损失小，节省能耗；
（2）材质轻，比重小，便于运输与施工安装；
（3）管道接口密封性好，可确保管内污水不外漏，并可顺应地基不均匀沉降，不会产生如硬性混凝土管的脱节断裂现象；
（4）耐腐蚀，适用寿命长；
（5）单根管道长度长；
（6）价格较贵，适用于中、小管径。
HDPE管材是利用专用设备将高密度聚乙烯为原料挤出成管，其内壁光滑，外壁带有系列中空波纹，结构独特，具有如下特点：
HDPE比重约为0.94～0.96g/cm3，是目前所有埋地管材中较轻的材质管。
HDPE双壁波纹管外壁呈中空矩型结构，重量比同材质平壁管又大大地减轻，且更具优良的抗压性。
HDPE双壁波纹管内壁平滑（粗糙系数仅为0.009；混凝土管为0.013），可使水流更为
流畅，并可避免废弃物的囤积停滞免除管路日后疏通之忧。
HDPE双壁波纹管在流量、流速方面，因其内壁平滑在同样坡度铺设条件下，二项数值均高于混凝土管，从而在管材规格选择上可小于混凝土管。
HDPE双壁波纹管具有优良的韧性及塑性，即使受力超过其抗压系数时管身也无破裂之处。
HDPE双壁波纹管水密性佳，因采用橡胶密封圈承插或哈夫外固方式接管，可确保管内污水不外漏，并可顺应地基不均匀沉降，不会产生如硬性混凝土管的脱节断裂现象。
HDPE双壁波纹管是以惰性高密度聚乙烯制成，因此可有效地抑制工业及家庭所排放废（污）水的腐蚀，且优良的材质特性可确保在各种气候条件下长久使用上达60年以上。
4决定管材选用的综合影响因素
决定管道材料选择的影响因素很多，主要包括以下的一些因素：
（1）施工方法：包括打开挖、维护开挖、顶管、沉管及非开挖（如管道牵引）等施工方法。（2）管材管径及单根管节长度；（3）管道埋深及地下水状况；（4）施工现场具体情况；（5）施工周期；（6）地质状况；（7）回填质量；（8）管材的物理性质；（9）管道接口形式及止水密封性能；（10）管道综合价格：包括管材、运输及施工等综合造价；（11）
地方性的常规施工技术；（12）地方性常规管材品种及管径系列；（13）其它影响因素。
5结语
工程设计过程中应通过各种排水管材的技术、性能、经济等指标比较，结合工程建设地点的具体要求、根据施工工法的不同而相应选用不同的管材。综合考虑应用管材的特点和实施地段的施工条件进行管材的选用。
参考文献：
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[3]丁志军，宋云．埋地塑料排水管材的类型与选用[J]．安徽建筑工业学院学报：自然
科学版，2008（04）
论文作者:潘奕
论文发表刊物:《建筑建材装饰》2015年10月下
论文发表时间:2016/9/12
标签：管材论文; 混凝土论文; 预应力论文; 钢筋混凝土论文; 管道论文; 主要指论文; 钢管论文; 《建筑建材装饰》2015年10月下论文;