新型塑料管道在市政排水工程中的分析與應(yīng)用

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1、新型塑料管道在市政排水工程中的分析與應(yīng)用：本文結(jié)合筆者多年市政給排水工程實(shí)踐，首先介紹了埋地塑料排水管道的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在此基礎(chǔ)上，對(duì)市政工程采用市政埋地塑料排水管道設(shè)計(jì)驗(yàn)算與施工技術(shù)要點(diǎn)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并舉實(shí)例進(jìn)行了說(shuō)明和總結(jié)?！　￡P(guān)鍵詞：市政工程；新型塑料排水管；埋地；管道施工；剛度；變形　　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、增強(qiáng)聚丙烯(ERPP)管材、高密度聚乙烯(HDPE)管材等，這些管材具有重量輕、耐腐蝕、耐壓強(qiáng)度高、管內(nèi)壁水力阻力系數(shù)小、管道水密性和抗不均勻沉降性好、施工安裝方便以及使用壽命

2、長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，因而在市政排水工程中已得到了較為廣泛的應(yīng)用?！　‰m然埋地塑料排水管道具有諸多優(yōu)勢(shì)，但塑料排水管作為柔性管材，其缺陷也比較明顯，如剛度差，具脆性、抗浮能力差等等。由于現(xiàn)階段應(yīng)用市政埋地新型塑料排水管材的工程愈來(lái)愈多，因此，對(duì)市政新型塑料排水管道施工技術(shù)進(jìn)行分析探討具有良好的理論與現(xiàn)實(shí)意義。　　2市政埋地塑料排水管道主要性能特點(diǎn)分析　　現(xiàn)在，新型塑料排水管材在我國(guó)已得到普遍應(yīng)用，但它的作用機(jī)理和傳統(tǒng)的剛性管完全不同，理想的埋地管材應(yīng)具有以下特點(diǎn)：　　1）良好的澆筑成模能力，可按需要的管徑制成所需的形狀；　　2）內(nèi)壁光滑，水力特性

3、好，能在相同的斷面下提供大的流速和過(guò)水能力；　　3）自重輕，便于運(yùn)輸和安裝；　　4）縱向剛度能滿足形成設(shè)計(jì)坡度的要求，但又要有一定的柔度，以適應(yīng)平面曲線的要求；　　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學(xué)性質(zhì)表　　　　　　　　由上表1可知，塑料管材與傳統(tǒng)的砼管、鑄鐵管等相比，具有重量輕、運(yùn)輸方便、過(guò)水能力大、耐腐蝕、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。埋地塑料管單價(jià)雖然比砼管高，但施工方便，省去了打通基砼、養(yǎng)生等工序，可提高工作效率，縮短工期，節(jié)約施工費(fèi)用，因

4、此值得推廣應(yīng)用?！　?塑料排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驗(yàn)算要點(diǎn)　　由于塑料管道的壁厚很小，所以其結(jié)構(gòu)剛度與管周土體剛度的比值<1．0，屬于柔性管道。埋地塑料排水管道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括：①管壁截面的強(qiáng)度計(jì)算；②管壁截面的環(huán)向穩(wěn)定性計(jì)算；③管道的豎向變形計(jì)算等等。具體要點(diǎn)如下：　　3．1塑料排水管道的豎向變形計(jì)算　　3．1．1荷載取值　　作用在管道上的荷載有管道上的豎向土壓力、地面上的車輛荷載(按《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》取值，準(zhǔn)永久系數(shù)取0．50、地面上的堆載(取10kN／m，準(zhǔn)永久系數(shù)取0．50)。設(shè)計(jì)時(shí)取車輛荷載或地面堆載的大值?！　?．1．2管側(cè)回

5、填土的綜合變形模量　　埋地塑料排水管道主要為變形控制，所以在此只介紹按管道變形選用管道，荷載效應(yīng)按準(zhǔn)永久組合作用計(jì)算。土的變形模量En與土的壓縮模量Es的關(guān)系式如下：　　(1)　　根據(jù)資料查得土的泊松比及計(jì)算所得值見表1?！　”?土的泊松比及En/Ea值　　　　　　　　例如當(dāng)管道外徑D1=1000mm、管中心處槽寬Br=1700mm、回填土為粗砂、回填土壓實(shí)系數(shù)為0．94、場(chǎng)地原狀土為粘土（可塑狀態(tài)）、壓縮模量Es=5MPa時(shí)，查規(guī)范中的表A．0.2-1得Ee=4.6MPa，g=0.623×5=3.115MPa。查規(guī)范中的表A．0.2

6、-2得al=0.325，a2=0.675，經(jīng)計(jì)算，=0.757，Ed=3.48MPa?！　「鶕?jù)《城市橋梁設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)》（CJJ77—98）選擇不同的輪壓組合，并計(jì)算出不同覆土厚度下的地面車輛輪壓傳遞到管頂處的最大豎向壓力標(biāo)準(zhǔn)值，結(jié)果見表2?！　”?汽車荷載作用下管頂處的最大堅(jiān)向壓力值　　　　　　　　3．2埋地塑料管道受力分析　　由于埋地塑料柔性管道的結(jié)構(gòu)受力系統(tǒng)是由管道和管道周圍的土體共同組成，所以應(yīng)嚴(yán)格控制溝槽回填土的材料和壓實(shí)系數(shù)，尤其是管體附近一定范圍內(nèi)土體的剛度對(duì)管道的影響更大。在設(shè)計(jì)說(shuō)明中應(yīng)著重強(qiáng)調(diào)對(duì)溝槽槽底、墊層、回填材料

7、、壓實(shí)方法及壓實(shí)系數(shù)的要求，以確保施工質(zhì)量?！　∪嵝怨艿赖氖芰μ攸c(diǎn)是變形性能好，通過(guò)垂直方向和水平方向的變形可以使管側(cè)土壓力增加（由主動(dòng)土壓變?yōu)楸粍?dòng)土壓），以致管體周圍形成拱，從而起到了減小壓力的作用，其受力圖見圖1?！　　　　　　　D1管道受力狀態(tài)圖　　根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，一般塑料管材的外荷載試驗(yàn)是在管道直徑的垂直方向上施加荷載，測(cè)量并記錄管道垂直方向的直徑變形值，一般以管道外徑的變形量為原內(nèi)徑的5％所受的負(fù)荷換算管材的環(huán)剛度，其公式為：　　S=0.01985×（4）　　式中：——試樣所受的線負(fù)荷；　　△Y——管道垂直方向直徑的變形值?！?/p>

8、　由大量工程實(shí)踐可知，熱塑性塑料管道的彎曲強(qiáng)度的試驗(yàn)是通過(guò)實(shí)驗(yàn)機(jī)使試樣彎曲，大多數(shù)熱塑性塑料在試驗(yàn)中不斷裂，測(cè)定不出真正的彎曲強(qiáng)度，而是把試樣垂直變形到一定數(shù)值時(shí)所需要的應(yīng)力的大小定為彎曲強(qiáng)度，所以在熱塑性塑料排水管道設(shè)