埋地硬聚氯乙烯排水管道设计施工中的若干问题
埋地硬聚氯乙烯排水管道施工中的若干问题

埋地硬聚氯乙烯排水管道施工中的若干问题
范磊
【期刊名称】《安装》
【年(卷),期】2006(000)008
【摘要】介绍了埋地硬聚氯乙烯排水管道施工中涉及的主要问题,并提出了具体解决方法,供设计施工参考.
【总页数】2页(P41-42)
【作者】范磊
【作者单位】中铁二十二局集团有限公司,北京,100043
【正文语种】中文
【中图分类】TU823.2
【相关文献】
1.埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程编制概况及应用中需注意的问题
2.硬聚氯乙烯管排水管道施工中常见错误分析
3.硬聚氯乙烯塑料排水管道埋地管的施工
4.《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技术规程》修编解读
5.《非承重蒸压泡沫混凝土砖墙体工程技术规程》《埋地硬聚氯乙烯缠绕式排水管道工程技术规程》通过省级评审
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地下管道施工中常见的问题及解决方法

地下管道施工中常见的问题及解决方法地下管道施工是一项复杂的工程,涉及到许多方面的问题。
在施工过程中,常常会遇到各种各样的问题,这些问题如果不能及时解决,就会给工程进度和质量带来不良影响。
本文将介绍地下管道施工中常见的问题及解决方法。
一、地下管道施工中常见的问题1. 地质条件不利地下管道施工的地质条件是影响工程进度和质量的重要因素。
如果地质条件不利,如地层松软、地下水位高等,就会给施工带来很大的困难。
在施工过程中,可能会遇到地层塌方、地下水涌入等问题,严重影响施工进度和质量。
2. 管道材料质量不过关地下管道的材料质量是保证工程质量的重要因素。
如果管道材料质量不过关,如管道壁厚不均匀、管道接口不牢固等,就会导致管道漏水、破裂等问题,严重影响工程质量。
3. 管道敷设不规范地下管道的敷设是保证工程质量的重要环节。
如果管道敷设不规范,如管道弯曲、管道埋深不足等,就会导致管道破裂、漏水等问题,严重影响工程质量。
4. 施工现场管理不到位地下管道施工现场管理是保证工程质量的重要环节。
如果施工现场管理不到位,如施工人员不按规定操作、施工现场杂乱无序等,就会导致施工质量不达标,严重影响工程质量。
二、地下管道施工中常见问题的解决方法1. 加强地质勘察在地下管道施工前,应加强地质勘察,了解地质条件,制定相应的施工方案。
如果地质条件不利,应采取相应的措施,如加固地层、降低地下水位等,保证施工顺利进行。
2. 严格管道材料质量控制在地下管道施工中,应严格管道材料质量控制,确保管道材料质量过关。
对于管道材料质量不达标的,应及时更换,保证工程质量。
3. 加强管道敷设质量控制在地下管道敷设过程中,应加强管道敷设质量控制,确保管道敷设规范。
对于管道敷设不规范的,应及时整改,保证工程质量。
4. 加强施工现场管理在地下管道施工现场,应加强管理,确保施工质量。
对于施工现场管理不到位的,应及时整改,保证工程质量。
综上所述,地下管道施工中常见的问题及解决方法是多方面的,需要在施工前、施工中和施工后加强管理,确保工程质量。
埋地硬聚氯乙烯管技术规程讲解

水是生命之源,人的生存离不开水,社会的运转和发展也离不开水,利用好和减少水资源的浪费至关重要。
PVC-U管道因其重量轻、耐腐蚀、价格低、安装方便快捷、使用寿命长、流体阻力小等优点,在输水领域得以广泛使用。
在室外塑料管道的施工过程中,因环境、地形不断变化,需进行局部特殊处理,否则即使质量合格的管材也会出现各种事故。
本文将对室外PVC-U管道施工中几种特殊情况的处理做一探讨。
一、非正常工作温度下PVC-U管道施工温度对塑料管道的影响较大,《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17:2000中规定PVC-U管材适用工作温度为0℃-45℃。
如管线工作温度不在正常温度内,必须根据实际温度对PVC-U的设计、施工进行调整。
1、PVC-U管材的机械性能随温度变化主要表现在以下几个方面:1.1弹性模量PVC-U管材的弹性模量一般取3000MPa,是铸铁管的3%左右,随着温度的升高而下降,特别是温度超过50℃,其弹性模量会有明显下降。
例如在60℃时其弹性模量不足2700 MPa。
PVC-U管材的弯曲强度比金属管道小得多,且随温度升高下降较多。
(随温度变化如下:20℃107Mpa、40℃82.8Mpa、50℃69Mpa、60℃60.1Mpa、70℃48.7Mpa)1. 3冲击强度PVC-U管材冲击强度随温度变化波动较大(随温度下降而急剧下降,且横向及纵向的冲击强度也不一致)。
20℃时的冲击强度与- 20℃时的冲击强度相差5倍,特别是在切口、裂口处,冲击强度会急剧下降。
冲击强度与温度的关系如下:1.4拉伸强度温度不同,PVC-U管材的拉伸强度变化较大。
如下:由于PVC-U管材的弹性模量、弯曲强度和拉伸强度随温度的升高而降低,冲击强度随温度的升高而升高,为了保证PVC-U管材的机械性能及使用条件,一般规定使用温度为0〜45℃。
2、冬季施工(温度较低)注意事项2.1严格按要求运输、搬运或储存管材管件在北方或东北地区经常在冬季施工,因气温较低,PVC-U管材的冲击强度低,不恰当装卸、运输(PVC-U管材的弹性模量、硬度比钢铁、砂砾等小得多。
学技术-埋地硬聚氯乙烯(PVC-U)给水管道施工

学技术!埋地硬聚氯乙烯(PVC-U)给水管道施工一、材料1、管材1)地埋给水用硬聚氯乙烯(PVC-U)管材的公称压力(PN)、公称外径(dn)及公称壁厚(em)应符合下表的规定:2)管材的颜色一般采用兰色。
3)管材物理性能应符合下列规定:(1)密度:1350~1460Kg/m3;(2)弹性模量:3000Mpa;(3)维卡软化温度:不小于80℃;(4)轴向线膨胀系数:0.06~0.07mm/m℃。
4)管材必须在规定的温度和内压下进行试验且不破坏其环向抗拉强度及试验内压力不得小于下表的规定:5)对埋设在有酸碱介质环境中的管道应根据介质的性质要求厂方提供符合防腐要求的管材。
2、管件1)《注塑成型管件必须符合给水用硬聚氯乙烯管件》GB10002.2的规定。
2)二次加工管件所用的管材,其物理力学性能必须符合管材的相关规定。
3)注塑成型管件和二次加工管件在规定的温度和时间内进行的内压试验应符合下表的规定。
4)灰口铸铁及球墨铸铁管件必须采取内外防腐措施其防腐等级应与(PVC-U)管相同。
5)塑钢管件用的钢管必须符合《低压流体输送用焊接钢管》GB/T3092及《钢制管法兰、法兰盖及垫片》GB9112~9113的规定。
6)灰口铸铁管件材质及物理力学性能必须符合《灰口铸铁管件》GB 3420的规定。
7)球墨铸铁管件材质及物理力学性能必须符合《球墨铸铁管件》GB 13294的规定。
3、弹性密封胶圈1)橡胶密封圈应采用模压成型或挤出成型的圆形或异形截面,应由管材生产厂配套供应。
2)橡胶密封圈的物理力学性能应符合下列规定:(1)邵氏硬度:45~55度;(2)伸长率:不小于500%;(3)拉断强度:不小于16MPa;(4)永久变形:不大于20%;(5)老化系数:不小于0.8(70℃,114h)。
3)输送饮用水管道所用橡胶圈应采用食品级橡胶,其卫生指标必须符合《食品用橡胶制品卫生标准》GB 4806.1的规定。
4、管材的运输及贮存1)管材应按不同规格分别进行捆扎,管端宜采用适当保护性包装,每捆长度应一致重量不宜超过50Kg。
排水管道施工中常见问题及对策

排水管道施工中常见问题及对策1、排水管道施工现状概述市政排水管道建设工程虽然施工工艺相对不太复杂,但是由于大多项目是在市区施工,环境复杂,既有的地下管线及电缆状况不明,在确保既有工程安全的前提下,还要考虑地上交通等因素的影响,导致施工难度增加,施工质量和工期往往无法保证。
排水管道施工一般存在以下几个问题:(1)管道位置偏移或积水测量差错,施工走样和意外的避让原有构筑物,就会在平面上产生位置偏移,从而在立面上产生积水甚至倒坡现象。
(2)管道渗漏水,闭水试验不合格,基础不匀称下沉,管材及其接口施工质量差、闭水段端头封堵不严密、井体施工质量差等原因均可产生漏水现象。
(3)检查井变形、下沉,构配件质量差检查井变形和下沉,井盖质量和安装质量差,铁爬梯安装随便性太大,影响外观及其使用质量。
(4)回填土沉陷压实机具不合适;填料质量欠佳、含水量掌握不好等原因影响压实效果,给工后造成过大的沉降。
2、排水管道施工中常见问题的可行性对策2.1在管道位置经常出现偏移工积水现象产生的原因:测量差错,施工走样和意外的避让原有构筑物,在平面上产生位置偏移,立面上产生积水甚至倒坡现象。
预防措施:(1)防止测量和施工造成的病害措施主要有:①施工前要确认根据施工测量规范和规程进行交接桩复测与保护。
②施工放样要结合水文地质条件,根据埋置深度和设计要求以及有关规定放样,且必需进行复测检测其误差符合要求后才能交付施工。
③施工时要严格根据样桩进行,沟槽和平基要作好轴线和纵坡测量验收。
(2)施工过程中如意外遇到构筑物须避让时,应在适当的位置增设连接井,其间以直接连通,连接并转角应大于135°。
2.2预防回填土沉陷的处治措施(1)预防措施。
①管槽回填时必需依据回填的部位和施工条件选择适合的填料和压夯)实机具。
如本地区主干道下的排水等设施的坑槽回填用中粗砂。
管槽从胸腔部位填至管顶30cm,再灌水振捣至相对密度≥0.7,实践证明效果很好。
埋地用硬聚氯乙烯排水管标准

埋地用硬聚氯乙烯排水管标准埋地用硬聚氯乙烯排水管标准硬聚氯乙烯(PVC-U)排水管是一种常用的排水系统材料,其质量标准对于保障建筑工程的质量和安全具有重要意义。
在我国,埋地用硬聚氯乙烯排水管的标准主要包括GB/T17219-1998《建筑排水用硬聚氯乙烯管道》和CJ/T210-2005《建筑排水用硬聚氯乙烯管道接口连接技术规程》等。
这些标准规定了埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料、工艺、安装和检验要求,确保了管道的质量和安全性。
在这篇文章中,我们将深入探讨埋地用硬聚氯乙烯排水管标准的内容,以帮助读者更好地了解这一主题。
1. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料标准埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料标准是保证管道质量的基础。
GB/T17219-1998标准中规定了管材的材料应符合GB/T10002.1中规定的PVC-U塑料材料的要求,并对材料的密度、热变形温度、拉伸性能等指标进行了详细的要求。
通过对材料的选择和性能的要求,确保了埋地用硬聚氯乙烯排水管的材料具有良好的耐腐蚀性和机械性能。
2. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的工艺标准除了材料标准外,埋地用硬聚氯乙烯排水管的工艺标准也是保证管道质量的重要环节。
CJ/T210-2005《建筑排水用硬聚氯乙烯管道接口连接技术规程》中规定了管道的铸造、成型、连接和安装等工艺要求。
其中,对于管道的外观质量、尺寸偏差、壁厚一致性、热稳定性和连接密封性等方面都做出了详细的规定,保证了管道在使用过程中的稳定性和可靠性。
3. 埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装标准除了材料和工艺标准外,埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装标准也是保证管道质量和安全性的重要环节。
合理的安装可以确保管道系统的正常运行和使用寿命,并减少管道的维护成本。
标准中对埋地用硬聚氯乙烯排水管的安装要求也做出了详细的规定,包括管道的施工准备、横向和纵向施工、接口连接和密封等环节。
4. 个人观点和理解通过对埋地用硬聚氯乙烯排水管标准的深入了解,我认识到了制定和执行标准对于建筑工程质量和安全具有重要意义。
埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管道工程技术

一、埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管道工程技术(一)一般规定1、埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管道在运输、储存和施工过程中,应采取防止管材损坏的措施。
2、埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管道施工前,施工单位应根据管顶的覆土深度,按设计要求对管材环刚度、沟槽回填材料及其压实度、管道两侧原状土的情况进行核对,当发现与设计要求不符时,可要求变更设计或采取保证管道承载能力的相应技术措施。
3、管道进场时应进行进场检验。
进场检验应包括下列内容:(1)查验管材及连接配件的中文质量证明文件;(2)按设计要求对管材及连接配件进行核对;(3)按产品标准及设计要求逐根检验管材外观;(4)抽检管材的规格尺寸、环刚度、环柔性、落锤冲击性能、氧指数等项目,符合要求方可使用。
4、管道连接前,应将管道沿管线方向排放在沟槽边,承插连接插口插入方向应与水流方向一致。
5、管道应在沟底标高和管沟基础质量检查合格后,方可敷设。
6、管道连接时,管道内外和接口处应清洁无杂物;施工过程中应严防施工碎屑落入管道中,管道接口不得设置在套管内;每日完工和安装间断时,管口应采取临时封堵措施。
7、管道与检查井连接前,应首先对井底地基进行验收,当发现基底受到扰动、超挖、受水浸泡现象,或存在不良地基、不良土层时,应经处理达到设计要求后,方可进行检查井的连接施工。
8、管道在敷设、回填的过程中,槽底不得积水或受冻。
在地下水位高于开挖沟槽槽底高程的地区,地下水位应降至槽底最低点以下不小于0.5m。
9、埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管道工程施工除应符合本章规定外,尚应符合现行国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的有关规定。
(二)运输和储存1、埋地排水用聚乙烯共混聚氯乙烯双壁波纹管材的运输应符合下列规定:(1)搬运时应小心轻放,不得抛、摔、滚、拖;当采用机械设备吊装时,应采用非金属绳(带)吊装;(2)运输时应水平分层交错放置,并应采用非金属绳(带)捆扎、固定,堆放处不得有可能损伤管材的尖凸物,并宜有防晒措施。
硬聚氯乙烯给水管材在建筑应用中的注意事项

年 4月 , 深圳 市建设 局发布了( 0 03号文 件 ;00年 2月 , 20 ) 20 安
徽省建委、 合肥市建委转 发了建设部等 国家 四部门《 关于在住宅 聚氯乙烯管道 的线膨胀系数为 00 , . 钢管为 00 2 , 7 .1 )工业建筑和 建设中淘 汰使用落后产 品》 建住房[9 925号 ) ( 19 ]9 的通知 , 同时 公共建筑 中管道直线长度大于 2 并 0时 , 应采用补偿管道胀缩的措 发布 了安徽 省建 设厅“ 设(0 0 5 建 20 )9号” ;0 0年 3月 , 文 20 山西 施 。因此 , 应根据管道的线 伸长量相应加设伸缩节。伸长量可按 省长治市建设委员会发布了“ 长建委 (0 0 2 20 )3号” 文。 下式计算 : = ・ ・ ;= .5 s01 At; r 管道伸缩长 AL T L aT 0 At . 6 + 0 g △I一 计算温度 ;r 管线长度 ; s I一 △t ——管道 内水的最大变
日起 , 内外禁止使用镀 锌钢管 、 淘汰使用镀锌钢管 , 室 并 推荐 使 防管道上。否则 , 火灾时 , 硬聚氯 乙烯管道将因受热降低 强度 而
用 铝 塑 复 合 管 、 交 联 聚 乙 烯 给 水 管 、 V — 给 水 管 ;9 9年 9 破 裂 , 致 消 防 系统 无 法 满 足使 用 要 求 。 P CU 19 导 月 , 州市 建 委 、 州 市公 用 事 业 局发 布 了 (9 3 1 文 件 ;0 0 广 广 9 )3 号 20 2 胀 缩 问 题 由于 硬 聚氯 乙烯 管 道 线 膨 胀 系数 较 大 , 为 钢 管 的 6 ( 约 倍 硬
1 . 2温度 。 硬 聚 氯 乙烯 给水 管 材 , 长期 以来 习惯 应 用 的钢 同
品的规定 ” , 塑料 给水 管 、 中 将 塑料排水管列为推广使 用的化学 管 等金属管材相 比 , 其力 学特性有较大区别 。钢管 的使用寿命主 建材。之后 , 市场上用于给水 系统 的新型管材得 到了迅速发展 。 要取决于腐蚀速度 , 使用 温度对其力学特性影响不大。而硬 聚氯 从 19 98年起 ,有相当一部分省市相继颁发 了在 住宅 中限制 、 淘 乙烯管材则不 同, 受使用温度 的影响极大 , 冷态下 的承压能力不 汰镀锌管 的使用 、 推广使用塑料给水管或其它新 型管材 。其 中 , 能用 以判断其在长期 使用条件下的耐久性 ,其使用寿命主要取 上海市建委 1 9 9 8年 3月发布了( 80 1 9 )4 号文件 , 同年 6月上海 决于不同使用温度对管材 的累积破 坏作用 。概 略地说 以 2 ℃为 0 市建委 、 经委等 四部门又联合发 布了(8 0 1 号文件 ;9 8 5 基准 、 9 )5 1 19 年 温度每提高 1 '使用寿命约缩短 25 。热作用使环应力 02 t .倍 月, 贵州 省建设厅发布 (8 15号 文 ;9 8年 5月 , 9 )4 19 建设部发 布 逐步下降 , 即发生管材 的“ 蠕变 ” 以至不能满足使用压力 而遭到 , 第 十号 文 ;9 8年 7月 , 19 大连市建委发布 (8 1 3号文 ;9 8年 破 坏。为保证硬 聚氯 乙烯管材 的合理使用 , 9 )2 19 采用硬 聚氯 乙烯给水 8 ,四川省建委、化工厅等四部门联合发 布 ( 80 6 月 9 )6 7号文 ; 管 材 时应 做 到 : 19 年 8月 , 98 牡丹江市建委发布(8 2 9号文 ;9 8年 1 月 , 9 )0 19 1 长 () 1 介质温度 : 所输送水 的温度不得超过 4  ̄ , 5C 输送洗浴水 沙市建委发 布( 8 17号文 ;9 8年 , 徽省建设厅 、 建材局 时 , 严 格 控 制水 温 的措 施 。( ) 境 温 度 : 道 布置 时应 远 离 9 )3 19 安 省 应有 2环 管
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埋地硬聚氯乙烯排水管道设计施工中的若干问题 - 给排水论文摘要:本文介绍了埋地硬聚氯乙烯排水管道设计施工中涉及的主要问题,并提出了具体意见,供设计施工参考。
关键词:硬聚氯乙烯排水管道概述硬聚氯乙烯(PVC-U)管具有重量轻、强度高、耐腐蚀、管壁光滑水力阻力系数小、施工安装方便及水密性能好等特点。
用于埋地排水管道不仅施工速度快、周期短,还能更好地适应管道的不均匀沉降,使用寿命可达50年以上。
国外在排水管道中早已广泛使用。
我国由于适合埋地排水管道特点的,以承受外压荷载为主的PVC-U管材开发较晚,因此其在排水工程中的应用滞后于建筑排水和城镇给水工程中的应用。
90年代初期,国内相继生产出PVC-U双壁波纹管、加筋管和肋式卷绕管等特殊型式的异形管材,管材价格较普通直壁管大幅下降,使PVC-U管在排水工程中的推广应用成为可能。
基于上述情况,天津市政工程研究院、上海市政工程研究院,自1992年起先后对PVC-U管用于埋地排水管道工程涉及的应用技术进行了系统地试验研究。
对各种管材的性能,埋地工作的特性,管道的设计施工和工程实验进行了系统的研究探索,为PVC-U管在排水工程中的应用提供了科学的依据,并编制了相应的地方标准供遵循和参照。
近几年PVC-U管已在天津、上海、江苏、浙江和西北地区的多项排水工程中应用,取得了良好效果。
本文仅就PVC-U管用于排水管道时设计、施工中的主要问题,结合近些年的试验研究,工作实践和“硬聚氯乙烯排水管道设计施工及验收规程”的编制情况做一概述,供参考讨论。
一、管材城镇埋地排水管道多为重力流,主要是承受外压荷载。
国内目前可用于排水管道的PVC-U管有4种可供选择(图1): 1.双壁波纹管:管壁截面为双层结构,内壁的表面光滑、外壁为等距排列的空芯封闭环肋结构。
由于管壁截面中间是空芯的,在相同的承载能力下可以比普通的直壁管节省50%以上的材料,因之价格较低。
管材的公称直径以管材外径表示,国内产品最大直径DN500mm,环刚度多为8kN/m 2 ,管长6m。
承插式接口,橡胶圈密封,国内已有十余家生产厂生产。
这种管材的价格低廉,施工安装非常方便。
双壁波纹管加筋管肋式卷绕管直壁管图1硬聚氯乙烯管材型式简图 2.加筋管:是一种管壁光滑、外壁带有等距排列的环肋的管材。
这种管材既减薄了管壁厚度又增大了管材的刚度,提高了管材承受外荷载的能力,可比普通直壁管节约30%以上的材料。
管材的公称直径以管内径表示,产品最大直径DN4 00mm,管材长度6m,承插式接口,橡胶圈密封,环刚度8kN/m 2 。
3.肋式卷绕管(亦称螺旋管):该产品是新一代塑料管材,制管分2阶段进行。
第1阶段先将原材料制成带有等距排列的T型肋的带材,第2阶段再将带材通过螺旋卷管机卷成不同直径的管材。
管材的公称直径以管内径表示。
这种管材的特点是可以把带材运到管道施工现场。
就地卷成所需直径的管材,大大简化了管材的运输、管材长度可以任意调整。
带材的规格有4种,适用于不同直径不同要求的管材。
管材重量仅为直壁管重量的35~50%,管材接口用特制的管接头粘接。
用高密度聚乙烯(HDPE)制成的140GB型带材可用特殊构造的钢带加强,最大管径达DN2400mm,管顶覆土可达10m。
这种管材由兰州晟泰塑料制管公司生产,已在西北地区使用。
4.直壁管:管壁截面是实心的,管壁截面相等的管材,公称直径以管外径表示。
管材接口有软接接口和橡胶圈接口。
橡胶圈接口的严密性较好。
这种管材承受内压外压的性能都很好,多用于建筑给排水和城镇给水管道,用于排水管道与异形管相比价格相对较高。
由上述可见,在排水管道工程中选用的管材,以异形管较为经济,具体选型尚应根据具体的条件综合比较确定。
二、管道设计 1.水力计算 PVC-U 排水管道的流速、流量通常按下式计算:式中:V为流速(m/s);n为管壁粗糙系数;R为水力半径(m);I 为水力坡降;Q为流量(m 3 /s);A为水流有效断面面积(m 2 )。
管壁粗糙系数n与管道的水力条件及管子表面的光滑程度及管接头的间隙、数量等诸多因素有关。
美国在实验室试验和实际应用中发现PVC-U 管的n值为0.007~0.011,Uni-Bell PVC管协会推荐采用0.009,日本下水道协会标准则采用0.01。
天津市政工程研究院用DN200mm双壁波纹管在底坡1~6‰,流速0.5~1.5m/s清水条件下试验的n值为0.00789~0.00891,考虑污水环境恶劣及管接头影响留有余地正在编制的规程中拟采用0.01。
PVC-U排水管的最低流速不宜低于0.6m/s。
管子埋入地下椭圆变形对流量的影响可忽略不计,按管道允许直径变形率5%计算,对流量的减少仅0.6%,影响甚微。
2.管道强度计算 PVC-U管系按柔性管的理论,靠管土共同工作来承受荷载。
管周两侧的土体承受了大部分荷载,柔性管仅承受一小部分。
对重力流管道,管子的安全使用状态实际上是以变形控制,欧美等国对重力流管通常只计算管子的变形。
日本下水道协会标准JSWAS K -1依图2假定的荷载图形按下式计算管子的环向应力:σ=M/W=(r 2 /W)(K 1 P 1 +K 2 P 2 ) 式中:σ为管壁的环向弯曲应力;M为管壁上的弯矩;r为管子的平均半径;W为管壁的截面模量;K 1 为管道竖向静土压力作用的弯矩系数;K 2 为管道在地面活荷载作用下的弯矩系数;P 1 为作用在管顶的静土压力;P 2 为作用在管顶的活荷载。
经对不同管径管材的砂箱试验实测结果,管壁应力与按上述公式计算的结果甚为接近,计算值略大于实测值,因之上式可以采用。
静土压力分布动土压力分布图2 3.管道的变形计算埋地柔性管的变形计算国内外多采用Spangler推导的依何华公式,该公式的推导假定管道受垂直荷载作用产生椭圆变形,使土体产生抗力,抗力大小与管子在土中的变形成正比,呈抛物线分布(图3)。
经推导形成修正的依何华公式 (1) 式中:ΔD为管道在组合荷载作用下的直径变形量;D L 为变形滞后系数,取1.2~1.5;K为基础垫层系数,与基础支承角有关,一般取0.1;W 0 为管顶单位长度上的荷载;r为管壁中心半径;E为管材的弹性模量;I为管壁截面单位长的惯性矩;E′为管两侧回填土的变形模量。
上述公式已广为使用,近些年又参照ATV的方法在计算中考虑了回填土变形模量与沟槽壁原状土变形模量的影响因素,将(1)式中的E′改为E d 。
即 (2) 式中E d =ξE′,ξ为管两侧回填土变形模量与沟槽壁原状土变形模量比值及管径与开槽宽度比值有关的系数。
当沟槽壁原状土的变形模量与回填土的变形模量相同时ξ=1,即为(1)式。
(2)考虑的因素较全面,计算上是合理的。
但一般使用的PVC-U排水管道的直径较小,埋深不大,而管道线路又很长,管道沿线除特殊地段外通常都不做地质钻探,难以确切掌握沟槽原状土的变形模量。
用假定的土质资料计算也难符合实验,因之仍可考虑简便的计算。
在实际应用中,环刚度8kN/m 2 的管材按管道的直径变形率ε(ε=ΔD/2r×100%)不超过5%控制,在一般的土质条件下管顶覆土达5m以上,有足够的安全。
或按最不利的条件考虑,用(2)式精确的计算与用(1)式按一般土质条件的计算,管子直径变形率的差别亦只在0.5%以内。
因之在无地质资料情况下用(2)式计算管子的变形可取ξ=1。
管子的直径变形率通常规定不大于5%。
日本下水道协会标准JSWAS K-1对管道的变形计算采用下述公式:式中:K 3 、K 4 分别为管道在静土压力,地面活载作用下的变形计算系数,其他符号同前节强度计算公式中的符号。
该计算公式未考虑沟槽土壤及沟槽回填土类别性质的影响,不尽合理。
但从砂箱试验对比,计算值与实测值较接近,用于中等压实度一般土质是可以的。
对较低刚度的管材埋入软土地带可能会有较大误差。
考虑我国对柔性管的变形计算都采用Spangler的计算公式,在编制中的“硬聚氯乙烯排水管道设计及施工验收规程”中也采用了Spangler的公式。
除上述理论分析外,利用试验和经验数据来确定荷载与管道变形的关系也是一种实用的方法。
即利用砂箱试验或原型试验得出管道功能与填土高度的关系曲线来确定管子的使用状态。
美国PVC塑料管设计施工手册中也指出这是一种可靠和值得推荐的方法。
国内已有多种管材做了砂箱试验,得出管顶覆土荷载与管子变形的关系曲线,直接确定管子的使用条件甚为简便。
特别是对异形管材尤为简便。
三、管道施工 1.管道基础为保证管底与基础紧密接触并控制管道的轴线高程、坡度,PVC-U管道仍应做垫层基础。
对一般土质通常只做一层0.1m厚的砂垫层即可。
对软土地基,且当槽底处在地下水位以下时,宜铺一层砂砾或碎石,厚度不小于0.15m,碎石粒径5~40mm,上面再铺一层厚度不小于0.05m的砂垫层,以利基础的稳定。
基础在承插口连接部位应予先留出凹槽便于安放承口,安装后随即用砂回填。
管底与基础相接的腋角(图4,2α范围),必须用粗砂或中砂填实(图4),紧紧包住管底的2α角部位,形成有效的支承。
图3 图4 2.管道安装管道安装一般均采用人工安装,槽深大于3m或管径大于DN400mm的管材可用非金属绳索向槽内吊送管材。
承插口管安装时应将插口顺水流方向,承口逆水流方向由下游向上游依次安装。
管材的长短可用手锯切割,但应保持断面垂直平整不得损坏。
小口径管的安装可用人力,在管端设木挡板用撬棍使被安装的管子对准轴线插入承口。
直径大于DN400mm的管子可使手搬葫芦等工具,但不得用施工机械强行推顶管子就位。
管道接口以橡胶圈接口居多,施工操作简便,但应注意橡胶圈的断面型式和密封效果。
圆型胶圈的密封效果欠佳,而变形阻力小又能防止滚动的异形橡胶圈的密封效果则比较好。
普通的粘接接口仅适用DN110mm 以下的管材。
肋式卷绕管必须使用生产厂特制的管接头和粘接剂以确保接口质量。
管道与检查井的连接宜采用柔性接口,可采用承插管件连接。
亦可采用预制混凝土套环连接,将混凝土套环砌在检查井井壁内,套环内壁与管材之间用橡胶圈密封,形成柔性连接。
水泥砂浆与PVC-U的结合性能不好,不宜将管材或管件直接砌筑在检查井壁内。
可采用中介层作法,即在PVC-U管外表面均匀的涂一层塑料粘合剂,紧接着在上面撒一层干燥的粗砂,固化20min后即形成表面粗糙的中介层,砌入检查井内可保证与水泥砂浆的良好结合,防止渗漏(图5)。
对在坑塘和软土地带,为减少管道与检查井的不均匀沉降,一种有效的办法是先用一根不大于2m的短管与检查井连接,下面再与整根长的管子连接,使检查井与管道的沉降差形成平缓过渡。
图5 3.沟槽回填柔性管是按管土共同工作来承受荷载,沟槽回填材料和回填的密实程度对管道的变形和承载能力有很大影响。