新型塑料管道在市政排水工程中的分析与应用

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1、新型塑料管道在市政排水工程中的分析与应用：本文结合笔者多年市政给排水工程实践，首先介绍了埋地塑料排水管道的特点和优势，在此基础上，对市政工程采用市政埋地塑料排水管道设计验算与施工技术要点进行了详细阐述，并举实例进行了说明和总结。　　关键词：市政工程；新型塑料排水管；埋地；管道施工；刚度；变形　　1引言　　市政埋地新型塑料排水管材包括硬聚氯乙烯(PVC—U)管材、增强聚丙烯(ERPP)管材、高密度聚乙烯(HDPE)管材等，这些管材具有重量轻、耐腐蚀、耐压强度高、管内壁水力阻力系数小、管道水密性和抗不均匀沉降性好、施工安装方便以及使用寿命

2、长等优点，因而在市政排水工程中已得到了较为广泛的应用。　　虽然埋地塑料排水管道具有诸多优势，但塑料排水管作为柔性管材，其缺陷也比较明显，如刚度差，具脆性、抗浮能力差等等。由于现阶段应用市政埋地新型塑料排水管材的工程愈来愈多，因此，对市政新型塑料排水管道施工技术进行分析探讨具有良好的理论与现实意义。　　2市政埋地塑料排水管道主要性能特点分析　　现在，新型塑料排水管材在我国已得到普遍应用，但它的作用机理和传统的刚性管完全不同，理想的埋地管材应具有以下特点：　　1）良好的浇筑成模能力，可按需要的管径制成所需的形状；　　2）内壁光滑，水力特性

3、好，能在相同的断面下提供大的流速和过水能力；　　3）自重轻，便于运输和安装；　　4）纵向刚度能满足形成设计坡度的要求，但又要有一定的柔度，以适应平面曲线的要求；　　塑料管大多采用硬聚氯乙烯（UPVC）和高密度聚乙烯（HDPE）制成，UPVC和HDPE材料特性如表1．　　表1塑料排水管材料物理及力学性质表　　　　　　　　由上表1可知，塑料管材与传统的砼管、铸铁管等相比，具有重量轻、运输方便、过水能力大、耐腐蚀、使用寿命长等优点。埋地塑料管单价虽然比砼管高，但施工方便，省去了打通基砼、养生等工序，可提高工作效率，缩短工期，节约施工费用，因

4、此值得推广应用。　　3塑料排水管道结构设计验算要点　　由于塑料管道的壁厚很小，所以其结构刚度与管周土体刚度的比值<1．0，属于柔性管道。埋地塑料排水管道的结构设计包括：①管壁截面的强度计算；②管壁截面的环向稳定性计算；③管道的竖向变形计算等等。具体要点如下：　　3．1塑料排水管道的竖向变形计算　　3．1．1荷载取值　　作用在管道上的荷载有管道上的竖向土压力、地面上的车辆荷载(按《城市桥梁设计荷载标准》取值，准永久系数取0．50、地面上的堆载(取10kN／m，准永久系数取0．50)。设计时取车辆荷载或地面堆载的大值。　　3．1．2管侧回

5、填土的综合变形模量　　埋地塑料排水管道主要为变形控制，所以在此只介绍按管道变形选用管道，荷载效应按准永久组合作用计算。土的变形模量En与土的压缩模量Es的关系式如下：　　(1)　　根据资料查得土的泊松比及计算所得值见表1。　　表1土的泊松比及En/Ea值　　　　　　　　例如当管道外径D1=1000mm、管中心处槽宽Br=1700mm、回填土为粗砂、回填土压实系数为0．94、场地原状土为粘土（可塑状态）、压缩模量Es=5MPa时，查规范中的表A．0.2-1得Ee=4.6MPa，g=0.623×5=3.115MPa。查规范中的表A．0.2

6、-2得al=0.325，a2=0.675，经计算，=0.757，Ed=3.48MPa。　　根据《城市桥梁设计荷载标准》（CJJ77—98）选择不同的轮压组合，并计算出不同覆土厚度下的地面车辆轮压传递到管顶处的最大竖向压力标准值，结果见表2。　　表2汽车荷载作用下管顶处的最大坚向压力值　　　　　　　　3．2埋地塑料管道受力分析　　由于埋地塑料柔性管道的结构受力系统是由管道和管道周围的土体共同组成，所以应严格控制沟槽回填土的材料和压实系数，尤其是管体附近一定范围内土体的刚度对管道的影响更大。在设计说明中应着重强调对沟槽槽底、垫层、回填材料

7、、压实方法及压实系数的要求，以确保施工质量。　　柔性管道的受力特点是变形性能好，通过垂直方向和水平方向的变形可以使管侧土压力增加（由主动土压变为被动土压），以致管体周围形成拱，从而起到了减小压力的作用，其受力图见图1。　　　　　　　　图1管道受力状态图　　根据国家标准，一般塑料管材的外荷载试验是在管道直径的垂直方向上施加荷载，测量并记录管道垂直方向的直径变形值，一般以管道外径的变形量为原内径的5％所受的负荷换算管材的环刚度，其公式为：　　S=0.01985×（4）　　式中：——试样所受的线负荷；　　△Y——管道垂直方向直径的变形值。　

8、　由大量工程实践可知，热塑性塑料管道的弯曲强度的试验是通过实验机使试样弯曲，大多数热塑性塑料在试验中不断裂，测定不出真正的弯曲强度，而是把试样垂直变形到一定数值时所需要的应力的大小定为弯曲强度，所以在热塑性塑料排水管道设