市政力学论文

新型排水管材应用研究一、概况 根据建设部《关于发布化学建材技术与产品的公告》精神，应用于排水的新型管材主要是塑料管材，其主要品种包括：聚氯乙烯管（PVC－U）、聚氯乙烯芯层发泡管（PVC－U）、聚氯乙烯双壁波纹管（PVC－U）、玻璃钢夹砂管（RPMP）、塑料螺旋缠绕管（HDPE 、PVC－U）、聚氯乙烯径向加筋管（PVC－U）等。HDPE管由于其特殊的结构与性能，较小的投资，在排水管领域内倍受青睐。因此对新型排水管材的研究以HDPE管为主。 研究的主要内容包括：新型排水管材的内容及分类；物理力学指标；工程应用研究；施工安装、使用与维护管理等。期间进行了资料收集、工艺应用计算及研究、学习参观考察、产品理化性能测试、施工安装、使用与维护管理等研究工作，而且经过努力，顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。 二、项目的目的、意义及内容 1.项目的目的、意义 目前，国内排水管材大多数采用钢筋混凝土管，钢筋混凝土管作为排水管使用存在着许多弊端： （1）理化性能不稳定，使用寿命短； （2）综合经济指标高； （3）其生产不符合节能环保政策。 因此，淘汰混凝土管，推广使用塑料管材作为其更新换代产品更加具有重要的意义。高密度聚乙烯中空壁缠绕管（简称HDPE）作为塑料管材中的佼佼者由于其特殊的结构与性能，较小的设备投资，在排水管领域内越来越受到青睐。 目前随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大，新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大，必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规，在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此市场对复合管材的需求将急剧增大。 q市的经济发展水平一直居于省的龙头地位。城市基础建设投资的力度呈加速态势。这为q市的城市建设水平以及新型建材的开发、推广、使用水平提出了更高的要求。因此，开发新型排水管材并尽快地进行推广使用，提高技术及经济性指标，满足可持续发展方针的需要，早日为q乃至全国的城市建设发挥其应有的作用，具有非常重要的意义。 2.研究内容 （1）新型排水管材的内容及分类 （2）物理力学指标 （3）工程应用研究 （4）施工安装、使用与维护管理 三、国内外发展现状 上海市早在1998年以沪建材98第0511号文规定：淘汰水泥管（混凝土管），推广使用塑料管。北京市为迎接2008年奥运会，正准备淘汰水泥排水管，并计划在“十五”期间总投资2800亿元用于市政建设，其中800亿用于市政排水管网建设及污水处理。西方发达国家早在上个世纪八十年代已开发出了替代产品－塑料管材，并极力推广使用。HDPE由于其特殊的中空壁结构，使得管材比重减轻，环刚度增强，而且设备投资也较小，因此在排水管领域内越来越受到青睐。特别是在德国、韩国和日本，大口径排水管中，HDPE缠绕管的使用率分别为60％，75％和90％。韩国政府今年又拨款一兆四千亿韩元，用于HDPE中空壁缠绕管替换水泥管的工程。因此，本课题以HDPE中空壁缠绕管作为研究重点。 四、主要内容 （1）排水管材的分类 市政工程用排水管按其管材特性可分为刚性管和柔性管（塑料管）两大类。 刚性管包括铸铁管、混凝土管、陶制管等，均为传统材料制作的管道，优点是刚性好，环刚度较高，但防腐性能差，用作排污管道需做特殊防腐处理，使用寿命一般为10~20年不等。最大的缺点是易破碎（铸铁管除外），渗漏严重，易造成二次污染。 塑料排水管按其管壁结构可分为实壁塑料管和结构塑料管两大类。实壁管有硬聚氯乙烯管、玻璃钢夹砂管和PE管，结构壁管分为单/双壁波纹管、加筋管和缠绕管三大类。 （2）物理力学指标 管材特性： （1）结构独特，强度高，抗压耐冲击 （2）内壁平滑，摩阻低，过流量大 （3）耐腐蚀，无毒无污染，环保性突出 （4）连接方便，接头密封好，无渗漏 （5）重量轻，施工快捷，降低费用 （6）埋地使用寿命达五十年以上 管材物理性：（见下表）序号 项 目 单 位 性能指标 1 密度 G／cm3 0.94—0.96 2 热膨胀系数 Cm/cm℃ 11×10-5 3 抗拉强度（230） Mpa 21—24 4 弹性模量 Mpa 552—758 5 软化温度 ℃ 126 6 脆化温度 ℃ -70 （3）工程应用研究 用途： HDPE中空壁缠绕管的主要用途可包括： （1）水利工程、自来水工程输水 （2）市政工程雨水、污水排放 （3）工业废水排放、小区排水 （4）盐业输卤、渔业输水 （5）矿井、建筑物内通风系统 （6）电线、电缆护套 我们研究的重点主要是用于市政工程的雨污水排水管。 工程推广与应用 研究伊始，我们便致力于开展HDPE中空壁缠绕管的工程推广与应用的工作，作了大量的调查研究和推广论证工作。一年多来，经过主管部门、业主、设计院和生产厂家的共同努力，我们顺利地将HDPE管、PVC－U等新型排水管材进行了工程的推广应用，在h湾改造工程、砂土路改造工程的k路、a路、t路、g路采用了HDPE管；在砂土路改造工程中的y路、h采用了PVC－U管，都取得了较好的效果，为在q市推广使用新型排水管材开了个好头，赢得了良好的社会效益和环境效益。 （4）施工安装、使用与维护管理 由于HDPE管材本身的特性，以及推广初始阶段不为大多数人所了解，HDPE排水管在施工安装、使用与维护管理的许多方面都与传统管材有较大出入，带来了许多新的问题，同时也给人们对HDPE管材的接受和使用带来了心理疑虑和障碍，主要包括： 1.管道之间的连接，即接口形式； 2.管道与检查井的连接； 3.沟槽开挖与基础处理； 4.回填与管道抗浮； 5.管材环刚度的确定与选用； 6.相关标准与技术规程的不尽完善，等等。 根据我们对HDPE管的研究以及在推广使用过程中的总结，针对以上各方面内容，特提出以下几点： 1. 管道之间的接口形式建议使用密封胶圈柔性接口，不推荐使用热缩套连接。 2.由于材料的收缩率不同，HDPE管道与砖混检查井的连接处易导致渗漏，建议采用防水翼环，防水翼环可与不同管径的HDPE短管连接好后，直接用水泥砂浆浇注成砌块，在砌检查井时可根据流水底高，直接砌入，省时省力。从远期考虑，应注重塑料预制检查井的应用研究与推广。 3.在地下水位较高、流沙等不良地基处施工，应开挖一段、施工一段并迅速回填，注意防止管道的上浮、偏移与下窝，一旦发生，必须返工。 4.目前管道的规格一般仅有4KN/M2、8KN/M2两种，规格系列不够丰富，应进一步细分，以节省成本，提高管材的价格竞争力。 5. 应尽快出台相关的国家标准与技术规程，以利推广。 五、原材料及环境保护 高密度聚乙烯中空壁缠绕管的主要原料是PE（聚乙烯），原料可以全部国产化。 本项目在生产中无废水、废气、烟尘排放，无振动，车间内噪音在80dB以下，厂房外噪音60dB以下，不对环境造成污染。 六、市场预测 城市排水设施是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是城市正常运转的必要条件，城市排水设计水平的高低是一个城市现代文明的重要标志。 与发达国家甚至国内先进城市相比，q市的城市排水设施水平较为落后，主要体现在管材的使用上。虽然q市的排水体制是雨污分流制，但在管材的使用尤其是新型管材的使用上，却非常保守。近年来虽然q市排水基础建设项目较多，但所应用的管材却仍多为陶瓷管、混凝土管，鲜见新型管材的工程应用。这与q市飞速发展的经济状况是极不相称的。因此，应借鉴国内外先进城市的做法，逐步淘汰水泥管（混凝土管），大力推广使用新型管材。 根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》：塑料管的推广应用主要以UPVC和PE塑料管为主，并大力发展其它新型塑料管。2005年，在全国新建、改建、扩建工程中，建筑排水管道70%采用塑料管，建筑给水和热水供应管道60%采用塑料管，电线护套管80%采用塑料管，建筑雨水排水管道50%采用塑料管城市供水管道（DN400mm以下）50%采用塑料管，村镇供水管道70%采用塑料管，城市排水管道30%采用塑料管，城市燃气管道（中低压管）20%采用塑料管。 根据《q市市政建设“十五”计划及2010年发展规划》：“十五”期间，q市新、翻建市区雨、污水管道的投资为3.1亿元；2006~2010年，将新建、翻建雨、污水管网约100km，投资为6.07亿元。另外随着全国城市排水建设、污水处理及中水回用等投资力度的不断加大，q市本地以及全国市场对新型排水管材的需求将急剧增大，市场前景极为广阔。 七、技术经济比较 中空壁缠绕排水管与与水泥排水管相比较： 具有寿命长、无渗漏、通流量大、施工方便、工种综合费用节省等优势，列表分析如下： 1）以Ф600mm管为例，性能比： Ф600mm中空壁排水管（S≥8KN／m2） Ф600mm水泥管 产品性质 柔性管 刚性管 使用寿命 50年以上 20年 产品价格 490元／m 146.9元／m 工程综合造价 2141.29元／m 2353.31元／m 结构 受一定外压会弹性变形，但不会破坏 铺土不平造成管子破损 运输施工 重量轻、连接方便、搬运简便，28.8kg／m 弯曲分歧困难，笨重（260kg／m），施工耗力耗财，费用昂贵 连接方式 收缩模连接，塑料焊接加工连接 凹凸企口结合用水泥 理化性能 耐冲击、耐腐蚀、不漏水，耐寒性高，耐磨性强、寿命长 重量重，耐冲击低，受压易破损、漏水，耐化学性能差 破损率 柔性管，无破损 15％ 发展趋势 建设部大力推广使用，市场呈上升趋势 落后淘汰，面临禁止使用 （注：工程综合造价一栏数据由上海市政提供） 八．结论与建议 1.与传统管材相比，新型塑料管材无论从技术性能指标、施工安装工艺还是综合经济比较，都是传统管材所不能比拟的。 2. 在各种新型管材层出的今天，应尽快地出台相应的规章条文，对新型管材进行推广使用，并限制使用传统管材。 3. 尽快地制订各种新型管材的行业规范及施工安装规范，以提高其技术及经济性指标，满足q市可持续发展方针的需要。仅供参考，请自借鉴。希望对您有帮助。

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市政道路工程中石灰土基层施工工艺

论文关键词：石灰土基层施工工艺质量通病防治

论文摘要： 针对石灰土施工过程中影响压实与强度的因素以及常见病害产生的机理进行认真的分析，同时提出了有效的防范措施。  石灰土强度的形成原理，是在粉碎的土料中掺入适量的具有一定细度石灰，在最佳含水量下压实后，既发生了一系列力学和物理化学作用，形成石灰土的强度。灰和土发生系列相互作用，形成板体，提高了强度和稳定性。 一、施工工艺 （一）施工准备 1、要求 （1）石灰：石灰土所用石灰宜用1-3级新石灰。 （2）土：石灰土所用土以就地取料为上策，凡塑性指数在4以上的砂性土、粉性土、粘性土均可用于修筑石灰土，塑性指数7-17的土最好（易于粉碎均匀，便于碾压成型）。 （3）水：一般饮用水或不含油质、杂质的干净水均可使用。 2、机具（以拌合配备）选择 （1）水车（3.5-4.0t）2-3台，消解石灰，拌合灰土用。 （2）压路机8t一台，12t一至二台。 （3）拖拉机 履带式54-75HP（马力）或胶轮55HP（马力）3台，4-5 铧 犁一台，耙（缺口重型圆盘耙）1台，平耙1台。 （4）找平机1台。 3、作业条件 （1）土基（路床）已验收合格（地下管线已竣工），中线高程等的测量工作已能满足铺土要求。 （2）石灰土已消解过筛，数量能满足施工拌合段需要。 （3）备土 ①是不作路床利用路床标高以上的土层，预留好灰土层需要的土层度，其上直接铺石灰就地翻拌； ②是路床成活后，摊铺拌合好的石灰土。 （二）施工程序 1、拌合 （1）碎土 利用拖拉机牵引（悬挂）多 铧 犁，干拌2遍，先从拌合段（一般200-300m）起点边线插犁（内翻）向内逐次耕到中心，从中心向外逐次绞耕（外翻）到两侧边线，如此反复两遍，然后重耙四遍，轻耙两遍使土翻向中心，外翻四遍，轻耙一遍将土犁到设计深度，不留空白。 （2）干拌 用重耙在已翻拌松动的混合料上进行碎土拌和，翻拌遍数应视碎土和翻拌均匀程度而定，一般不少于四遍并使耙过的混合料达到基本平整，有时可使重耙尾随 铧 犁配合作业，然后轻耙两遍，再使土翻向中心；犁耕一遍，又重耙四遍，轻耙两遍，检查犁的深度，土的颗粒符合要求，使灰土拌合基本均匀，表面比较平整。 （3）湿拌 干拌完毕立即测定含水量，并视施工季节控制洒水量，加至最佳含水量，洒水量须严格掌握，宜早洒、勤洒、细洒，洒水完毕进行湿拌，先外翻一遍，将上层加水的灰土层翻入下层，又将底层未拌匀的灰土翻至表面，再用重耙四遍，轻耙两遍，达到灰土拌合均匀一致，表面均匀平整、基本符合路型，及时用按设计要求整出路拱。 2、检查调平整型 （1）检查项目：在湿拌结束即进行下列各项检查。 有无遗漏未犁到之土埂。 灰土厚度、标高、宽度是否符合设计要求。 灰土外观拌合均匀、色泽一致。 ④含水量：接近最佳含水量的土的简单鉴别法：用手捏灰土可成团，较费劲，手掌无水印，灰土团自50cm处落在地上散成蒜瓣形块状，自1m高处落在坚实地面上即松散，这些现象接近最佳含水量。 （2）整形 ①掌握虚厚 用边桩拉横断平线下反尺寸掌握灰土虚厚=施工层厚×1.6-1.8（实验得到）。 ②采用找平机找平。 ③施工段落严禁行人及一切车辆通行。 3、稳压 （1）稳定是灰土进行压实前的试压阶段，灰土内部和外部的某些缺陷，可通过稳压予以补救。 （2）灰土整形约50m即可开始碾压，稳压是碾压的开始，用8t碾稳压必须重轮在前自路边向路中央大摆轴匀速碾压。 （3）如发现高程及平整度差异较大，应及时翻松找补找平。 （4）如发现有横向均匀裂缝，可能是含水量不够所致，须补洒水花，拌匀整流器平，局部有软弹现象是含水量过大，须翻开，掺拌干灰整平。 4、碾压 （1）用12t以上压路机，自路边开始向路中心碾压4-6遍，压实度即可达到或接近要求。即时，如发现压实度未达到要求时，尽快补压。 （2）灰土整理后应及时碾压，当天碾压成活。 （3）碾压方法：先从路一侧边缘开始，外侧的`1/2压在路肩上，以60-70m/min的速度，每次重轮重叠1/2-1/3，逐渐压至路中心，再从另一侧边缘同样压至路中心，即为一遍，碾压一遍以后，应再仔细检查平整度和标高，即时修整。 （4）每层摊铺虚厚不宜超过25cm。 5、养生 石灰土在碾压完毕后的5-7天内，必须保持一定的湿度，以利于强度的形成，避免发生缩裂和松散现象。 二、常见的质量通病与防治 （一）搅拌不均匀 1、现象：石灰和土掺和后搅拌遍数不够，色泽呈花白现象。有的局部无灰，有的局部石灰成团。更有甚者，不加搅拌，一层灰一层土，成夹馅“蒸饼”。 2、原因分析：无强制搅拌设备，靠人工，费时费力，加上不严，便不顾质量，粗制滥造，搅拌费力，不愿多拌。 3、危害：如果掺和不均，灰是灰，土是土，土与灰之间的相互作用将不完全，石灰土的强度将达不到设计强度。 4、治理方法：按施工技术规程的规定 人工搅拌：（1）将备好的土与石灰按计算好的比例分层交叠堆在拌和场地上； （2）对锹翻三遍，要求拌和均匀，色泽一致，无花白现象。土干时随拌随打水花。加水多少，以最佳含水量控制。 搅拌：方法很多，有用平地机搅拌，专用灰土拌和机搅拌，农用犁耙搅拌。不管用什么方法就地搅拌，都应严格按规程操作，保证均匀度、结构厚度、最佳含水量。 （二）掺灰不计量或计量不准 1、现象：在石灰土掺拌过程中，加灰随意性较强，不认真对土、灰的松干容重进行试验计算，或虽有计量只是粗略体积比。 2、原因分析：（1）管理人员和操作人员不了解剂量是直接影响着灰土强度的重要因素。 （2）管理人员未经试验计算或虽经试验计算但对操作者交底不清。 3、危害：在生产实践中，石灰剂量应不低于6%，不高于18%，如果计量不准，低于6%或高于18%都会使灰土强度降低。 4、治理方法：石灰土的石灰剂量，是按熟石灰占灰土的总干重的百分率计算。要取得准确的剂量，就应经过试验。取得最佳配置方法。 （三）石灰过干或过湿碾压 1、现象：掺拌摊铺的灰土过干或过湿，都偏离最佳含水量较大。往往是过干时，在进行碾压后，再在表面进行洒水，这样只是湿润表层，不能使水分渗透到整个灰土层。过湿是碾压出现颤动、扒缝现象。 2、原因分析：（1）土料在开挖、或就地过筛翻拌过程中，土料中原有水分大量蒸发，翻拌过程中又未重新加水。 （2）所取土料过湿或遇雨或灰土掺拌后未碾压遇雨，没有进行晾晒，在大大超过最佳含水量的状态下碾压。 3、危害：灰土在过干或过湿状态下碾压，均不能达到最佳密实度。过湿的土料或过湿的石灰均不能搅拌均匀；过干的灰土层，只在表面洒水，只能使表层达到较低高密实度，整流器个灰土层不会达到一致的最佳期密实度。这样将导致灰土层承载能力的降低，危及整个结构的寿命。 4、治理方法：（1）石灰土搅拌必须具备洒水设备，如果在取土、运输、翻拌过程中失水，就应在翻拌过程中随搅拌随打水花，直至达到最佳含水量。同时在碾压成活后，如不摊铺上层结构，应不断洒水养生，保持经常湿润；灰土强度形成过程中，一系列相互作用都离不开水。 （2）取来的土料过湿或遇雨后过湿都应进行晾晒，使其达到或接近最佳含水量时再行加灰掺拌。如拌和后的灰土遇雨，也应晾晒，达到最佳含水量时进行碾压。如灰土搁置时间过长，还要经过试验，如果石灰失效，还应再加灰掺拌后碾压。 参考文献 1、《钢渣石灰类道路基层施工及验收规范》，中华人民共和国行业标准CJJ35-90 2、《市政工程质量通病防治手册》，中国建材出版社

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