论述双壁波纹管在污水处理工程中的应用

　　摘要：本文作者根据多年工作经验，：对双壁波纹管在污水处理工程中的应用进行阐述；仅给予参考；
　　关键词：污水工程；双壁波纹管
　　1概况
　　污水管道铺设总长度13172m，其中PVC-U和HDPE双壁波纹管明挖埋管9802m，管径DN100～DN900。
　　由于污水管线长，且分布在既有城区街道或规划道路上、规划小区内，交通疏导难度大、施工干扰多。特别是明挖污水管，管道埋置较深，地下水位高，加上既有给水、排水、电力、通讯电缆等各类管线的交叉干扰，给管沟开挖支护、防水、埋管、回填以及材料运输、机械作业带来许多困难。
　　在施工中，本工程充分利用了双壁波纹管环刚度高、挠曲性能好和材质轻、工序简单、进度快等特点，严格掌握其特定的技术要求和质量标准，从而使已完工的管线各项指标符合设计标准，满足使用要求。
　　2双壁波纹管性能特性
　　双壁波纹管分PVC-U和HDPE两种，其内壁光滑平整、外壁呈梯形或弧形状，内外壁间有夹壁中空层，环刚度高，可适应土壤的不均匀沉降性，埋地使用寿命达50年以上，是目前各地建设主管部门相继通过法规政策推广使用的塑料排水管。
　　(1)环刚强度高、挠曲性能好，可抗不均匀沉降
　　PVC－U双壁波纹管的环刚度分S1、S2两个级别；HDPE双壁波纹管则为S0、S1、S2、S3四个级别，可根据用户的要求和不同的使用场合来选择不同等级（S0、S1、S2、S3对应分别≥2、4、8、16kN/m2）。双壁波纹管环形波纹结构具有刚柔兼备，抗压、抗冲击，有适当的挠曲性，可顺应地基的不均匀沉降，不会产生钢筋砼管的脱节、断裂现象。
　　(2)内壁光滑、水力特性优良
　　双壁波纹管曼宁内壁粗糙系数n=0.009～0.010，而钢筋砼管n=0.013～0.014。可见在相同的水力坡降、水力半径下，双壁波纹管的过水流量比钢筋砼管大30%～40%。在定流量时，前者的管径一般可比后者小一级。同流量时采用小管径，同设计流速和充满度下采用小坡降，对排水系统而言，不仅可以降低下游管段的埋设深度、减少土方量，还可以减小污水泵站的提高扬程、降低常年运行成本。
　　(3)材质轻，施工工序简单、进度快
　　双壁波纹管质量（密度≤1.5g/cm3）轻，仅为钢筋砼管的1/5，搬运轻便，操作人员劳动强度小，并且施工工序比钢筋砼管简单,另外，双壁波纹管定长为6m（钢筋砼管定长工１m或２m），接口数量少，接管快捷，工期大大缩短，特别适用于城区街道、居民小区的污水管道工程。
　　(4)工程综合造价低
　　双壁波纹管虽然在采购单价上高于钢筋砼管，但从运输吊装、工艺流程、施工难度等方面进行比较，其综合造价整体上相当于钢筋砼管。再者，由于寿命长，双壁波纹管还是比较经济的。
　　3双壁波纹管的施工方法
　　由于HDPE双壁波纹管属于新材料、新技术在国内还处于逐步推广应用阶段，目前尚无国家标准及统一的行业标准。所以重点介绍PVC-U双壁波纹管的技术，而HDPE双壁波纹管的技术则可比照或参考PVC-U双壁波纹管的技术来执行。文中除特别指明双壁波纹管的类型外，其余均可作为两种管共用的技术要求。
　　3.1沟槽开挖
　　管道沟槽断面形式分为直壁型、放坡开挖型和复合型三种,根据现场环境、槽深、地下水位、水质、施工设备以及季节因素选定。直槽开挖边坡系数ｍ=0.05,挖深H≤1.5m可不设支撑,1.5m＜H＜4m,设稀支撑，H≥4m采用密支撑。沟槽开挖时应保持两侧土体稳定，以确保“管－土共同作用”条件。
　　沟槽宽度及大开槽边坡坡度均根据土的类别、坡顶荷载、管道类型及管径参照《给水排水管道工程施工及验收规范》和《埋地排水、排污用硬聚氯乙烯（PVC-U）双壁波纹管管道工程施工安装及验收手册》确定。槽底宽度可按管径加0.4m开挖,当沟槽底为疏松的粗、中、细砂时，应按设计沟底标高施工，不得超挖或扰动基面。槽底不得受水浸泡，保证管道砂石垫层的平整、密实，沟槽要顺直，防止管材的扭曲变形及沉降。
　　3.2管道敷设
　　(1)PVC－U双壁波纹管敷设的一般规定
　　①管道应置于原状土地基或经处理密实的地层上。
　　②管道应直线敷设，垂直方向直径变形率小于5%。遇特殊情况需用柔性接口折线敷设时，相邻两节管纵轴线的允许转角应由管材制造厂提供，在一般情况下，不宜大于10。
　　③管道工程可同槽施工，但应符合一般排水管道同槽敷设设计、施工的有关要求规定。
　　④管道穿越铁路、高等级道路路堤及构筑物等障碍物时，应设置钢筋砼、钢、铸铁等材料制作的保护套管，套管内径应大于PVC-U双壁波纹管外径300mm，套管设计应按路堤的有关规定执行。
　　⑤管道基础的埋深低于建（构）筑物基础底面时，管道不得敷设在建（构）筑物基础下地基扩散角受压区范围内。
　　⑥管道施工的测量、降水、开槽、沟槽支撑和管道交叉处理等技术要求，应按《给水排水管道工程施工及验收规范》及本地区排水管道技术规范中的关规定执行。
　　（2）PVC-U双壁波纹管管基形式及埋深
　　①管道基础必须采用砂砾垫层基础，做法详见《给水排水标准图集》。对一般的土质地段，基底可铺一层厚度为0.1m的粗砂基础；对软土地基，且槽底处在地下水位以下时，宜铺厚度不小于0.2m的砂砾基础,亦可分两层铺设，下层用粒径5～40mm的碎石，上层铺粗砂，厚度不小于0.05m。
　　②管道基础的支撑角2α应依基础地质条件、地下水位、管径及埋深等条件由设计计算确定。
　　③管道基础在接口部位的凹槽，宜在铺设管道时随铺随挖，凹槽长度按管径大小采用，宜为0.4～0.6m，凹槽深度宜为0.05～0.1m，凹槽宽度宜为管外径的1.1倍,在接口完成后,凹槽随即用砂回填密实。
　　④当管道在行车道下时，管顶覆土厚度应≥0.7m，当无法满足时，应采取结构加强措施。
　　3.3接口施工
　　（1）双壁波纹管管道接口采用弹性橡胶圈承插连接，橡胶圈接口应遵守下列规定：
　　①连接前，应先检查橡胶圈是否配套完好，确认橡胶圈安放位置及插口应插入承口的深度。
　　②接口作业时，应先将承口（或插口）的内（或外）工作面用棉纱清理干净，不得有泥土等杂物，并在承口内工作面涂上润滑剂，然后立即将插口端的中心对准承口的中心轴线就位。
　　③插口插入承口时，小口径管可用人力，在管端部设置木挡板，用撬棍将被安装的管材沿着对准的轴线徐徐插入承口内，逐节依次安装；大于Ф400mm的管道，可用缆绳系住管材用手搬葫芦等提力工具安装；严禁采用施工机械强行推顶管子插入承口。
　　（2）橡胶圈的位置应放在插口第二至第三个波纹间的槽内，注意橡胶圈的方向，详见《埋地排水、排污用硬聚氯乙烯（PVC-U）双壁波纹管管道工程施工安装及验收手册》。
　　（3）雨季施工，应采取防止管材漂浮的措施，可先回填到管顶以上大于一倍管径的高度。当管道安装完毕尚未还土而遭到水泡时，应进行管中心线和管底高程复测和外观检查，如出现位移、漂浮、拔口现象，应返工处理。
　　3.4沟槽回填
　　HDPE双壁波纹管沟槽回填必须严格控制施工质量。先从管底与基础结合部开始，沿管身两侧同时对称分层回填并夯实，，每层回填高度不超过20cm，直至管顶以上30cm。回填材料质量应符合设计要求。
　　4双壁波纹管施工注意事项
　　（1）双壁波纹管铺设时先用经纬仪找出管道的中心线，再测定其高程。
　　（2）管道下管时应用非金属绳索系住管身两端，保持管身平衡溜放至沟槽就位。由于管材轻，下入管沟后易产生水平位移，因此，下管后必须用经纬仪再次复核，以保证管道位置准确。
　　（3）管道接口时，应先确认橡胶圈安放位置及插口深度，将承口内壁清理干净后，在承口内壁及插口橡胶圈上涂抹润滑剂，管口对接好后，再复核管道中轴线和高程。
　　（4）回填土的变形模量在很大程度上决定了管道的变形和承载能力，是管道工程施工成败的关键，必须严格控制。回填土的变形模量取决于回填材料的类别和压实度两个因素。对管区（管底垫层至管顶40cm以下范围）或2/3管径以下部分最好采用粗砂、中砂、粒径小于40cm的砂砾、碎石屑等粗粒材料。带棱角的碎石虽然能提供很高的变形模量，但易对薄壁的管道造成损伤。要考虑槽壁土壤与回填材料的兼容问题，防止槽壁细颗粒土壤迁移到碎石的空隙中而降低土壤的变形模量。
　　（5）雨季施工或地下水位高于管顶的地区会产生管道漂浮现象，应做好沟槽排水，及时回填并夯实，必要时可采用土工布隔离等措施。
　　（6）管道环截面的变形计算采用各国通用的根据Spangler修正的LOWA公式计算，管道在外压荷载作用下管直径竖向的直径变形率不得大于5%。管道安装过程中，应随时对管道变形进行检测。
　　结语
　　通过在污水处理工程中的实际应用，双壁波纹管各项性能指标满足排污系统的要求，与传统的钢筋砼管相比具有一定的优势，得到业主、设计、监理和施工单位的重视。充分利用和掌握双壁波纹管优良性能和技术要求，可使这一新材料、新技术成为污水工程的首选管材和施工方法。