浅谈广州市市政排水管道的管材选型
摘 要：排水管道的工程造价由选用的管材、管径、施工现场地质条件和管道埋深等因素决定，合理选择管材，对降低工程造价具有重大意义。本文通过对广州市目前常用的几种市政排水管材的性能、经济、施工条件等方面进行综合分析，并提出较为合适的管材选择。
关键词：排水管道、工程造价、选型
随着广州市“十一五”计划的顺利完成，至2010年底，广州市共建成1094公里市政污水管网，新增污水处理能力237.18万吨/日。根据相关数据统计，“十一五”期间，中心城区和周边区域的管网建设单价约为6900~8200元/米，采用混凝土管材与合成材料管材为主。
1.市政排水常用管材种类：
目前国内的排水管道主要有钢管、混凝土管、钢筋混凝土管、PE(聚乙烯)钢肋复合缠绕管、HDPE双壁波纹管、玻璃钢管道、砖（石）砌渠道等。
1.1钢管：机械强度大，可承受很高的压力，管件制作、加工方便，价格较昂贵，只有在外力负荷很大或对渗漏要求特别高的场合下才建议使用。采用钢管时必须衬涂防腐材料，并注意绝缘；内外防腐的施工质量直接和管道的使用寿命有关。尽管钢管的综合造价较高，由于其适用于地形复杂地段或穿越障碍等情况，在一些特殊条件下仍是其它管材所不能替代的。
1.2钢筋混凝土管
（1）普通的钢筋混凝土管材（主要指Ⅰ级、Ⅱ级钢筋混凝土管）适用于排除污水、雨水等，使用时间最长，适用场合最广泛，价格便宜，性能稳定，是排水行业的最主要的管材。
（2）加强型钢筋混凝土管材（主要指Ⅲ级钢筋混凝土管）一般适用于管道埋深超过6m或现场条件限制时采用的顶管工程。
1.3玻璃钢夹砂管材（主要指缠绕式玻璃钢夹砂管和离心式玻璃钢夹砂管等）：具有重量轻，利于施工安装，耐腐蚀，使用周期长，内壁光滑。但玻璃钢夹砂管同管径管材价格偏高，且抗击集中外力和不均匀外力的能力较弱。
1.4合成材料管材（主要指HDPE双壁波纹管、PE钢肋复合缠绕管、UPVC管等）：是近几年才兴起的新材料，这些管材的制作必须符合国家和地方有关标准和规定，其特点主要有：
1) 内壁光滑，水头损失小，节省能耗；材质轻，单节管长，便于运输与施工安装；
2) 耐腐蚀，适用寿命长；管道接口密封性好，可确保管内污水不外漏，并可顺应地基不均匀沉降，不会产生如硬性混凝土管的脱节断裂现象；
3) 价格较贵，适用于中、小管径；抗外压能力差，对于回填施工质量要求高。
2.管材选择原则及其影响因素：
2.1管材选择原则：
1) 有足够的强度，使用安全、耐腐蚀、止水密封性好。
2) 使用寿命长、管内表面光滑，摩阻小。
3) 施工和运输便捷；价格低廉、采购方便。
2.2管材选择的影响因素：
由于埋设在地下的排水管道承受着管顶覆土静荷载和地面上车辆运行产生的动荷载，为防止管道因外荷载影响而损坏，管材的选择尤为重要。近年来随着工程技术、新型材料的发展，加上大量引进国外先进技术设备，为排水管道管材的选择提供了更多的余地。在实际工程中，排水管道的工程造价由选用的管材、管径、施工现场地质条件和管道埋深等因素决定，主要包括以下方面：
2.2.1管径、埋深、地质状况、地下水状况
工程资料统计表明，埋深因素对排水管道的造价影响较大，而因管径增大造成的管材费用增加较小，特别是对于控制下游管段埋深的管网前段管段以及管径较小的管段，它们管径加大所增加的材料费用对总造价影响很小，而它们的埋深变化对造价的影响却是显著的。
广州市目前以雨污合流的排水体制为主，为日后发展所需，排水管径设计除考虑远期规划外仍将预留适当余量。广州市地处南方亚热带，年极端最低气温-2.9～3.9℃；土地类型多样，适宜性广，地形复杂，地势自北向南降低。东北部为中低山区；中部为丘陵盆地；南部是沿海冲积平原，是珠江三角洲的组成部分。一般在干燥土壤中，污水管道最大埋深不超过7~8m；在多水、流砂、石灰岩地层中，一般不超过5m。
2.2.2管材的物理性质、管道接口形式及止水密封性能
污水具有侵蚀性，排水管渠应能抵抗这种侵蚀。为了使排水流畅，管道的内壁面应整齐光滑。在管道强度方面，管渠不仅要能承担外压力（土压力和车辆压力），而且应当有足够的强度保证在运输和施工中不致破裂。排水管渠必须不漏水，不能渗入，亦不能渗出，因此必须针对不同类型的管材选择合适的接口形式，确保排水管道的止水密封性不被破坏。
2.2.3单节管长、施工技术、施工现场具体情况、施工周期
广州市现采用的常规施工技术包括大开挖、维护开挖、顶管、沉管及管道牵引等施工方法。在施工条件差（地下水位高或有流砂等）的场合，采用较长的管道可以减少管段接头，降低施工费用；在地基承载力差的场合，强度高的长管对基础要求低，可以减少敷设费用。
2.2.4管材供应、生产工艺、运输等综合因素
在选择排水管道时，应尽可能就地取材，采用易于制造，供应充足的管材。我国生产的钢筋混凝土管的管径为DN200～3500mm，最小管长2.0m；年产量达30000km以上。合成材料管材与同管径的混凝土管材相比单位管长重量较轻，可适当节省运输油耗和装卸费用。
3.广州市市政排水常用管材选择对比分析
截至2011年，广州市各污水处理系统的主干管已基本敷设完成，根据规划，现阶段的污水管网建设，以敷设污水支管为主，其管径在DN400~800mm之间。由于钢管、玻璃钢夹砂管、加强型钢筋混凝土管仅适用于特定的环境和工程背景，如过涌、压力管输送及顶管等。因此目前广州市污水管网建设工程大多采用普通的钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管和PE钢肋复合缠绕管。管道的造价是整个排水系统造价的主要部分，管渠材料的正确选择，对降低造价具有重要意义，以下将从性能、经济、施工条件等方面对这三种管材进行对比分析。
3.1性能比较
性能
普通的钢筋混凝土管
HDPE双壁波纹管
PE钢肋复合缠绕管
使用寿命
较长
长
长
抗渗能力
较强(刚性接口会存在二次污染)
较强
较强
防腐能力
较强
强
强
承受外压
可深埋、能承受较大外压
承受外压较差，容易因自重变形，环刚度要求高。
在肋壁板材之间采用插入式肋以增强其承受外压能力，为避免变形，环刚度等物理性要求必须满足要求。
施工难易程度
较难
一般
一般
接口形式
承插式、橡胶圈止水
承插式、橡胶
圈止水
承插式、橡胶圈止水
粗糙度(n值)
0.013~0.014
0.009
0.009
管材运输
重量较大，运输较麻烦
重量较小，运输方便
重量较小，运输方便
对基础要求
较高
较低
较低
管理维护
易结垢，增加维护难度
内壁光滑不易结垢
内壁光滑不易结垢
3.2经济比较
性能
普通的钢筋混凝土管
HDPE双壁波纹管
PE钢肋复合缠绕管
管道口径
最小口径为DN200mm
在相同流量的条件下，较钢筋混凝土管口径小一级
在相同流量的条件下，较钢筋混凝土管口径小一级
单节管长
2m
6m
6m
管材价格（管径≤DN400mm）
低
比同一口径等级的钢筋混凝土管贵1倍
比同一口径等级的钢筋混凝土管贵1.5倍
管材价格（管径＞DN400mm）
低
比同一口径等级的钢筋混凝土管贵1.5倍
比同一口径等级的钢筋混凝土管贵2倍
运输和安装费
较高（吊装频次高）
较低（吊装频次低）
较低（吊装频次低）
采购难易程度及厂家生产技术水平
已推广使用多年，采购方便，厂家生产技术成熟，产品质量稳定
近十年开始推广使用，采购方便，生产厂家技术良莠不齐
近五年开始推广使用，对生产厂家技术要求较高
施工开挖和基础铺设费用
比同一口径等级的合成管材多15%费用
较低
较低
3.3施工条件比较
性能
普通的钢筋混凝土管
HDPE双壁波纹管
PE钢肋复合缠绕管
管坑开挖及回填土方量（管道埋深≤5m）
开挖面积和回填土方量较大
开挖面积和回填土方量较小
开挖面积和回填土方量较小
施工周期
比同一口径等级的合成管材周期长50%
较短
较短
施工场地
较大
较小
较小
施工技术要求和质量控制
施工技术简单，易操作，施工质量容易达标。
回填过程技术要求高，施工质量较容易达标。
主要由管材供应厂家提供接口连接技术，施工质量较难控制。
4.结论
根据上述对比结果分析，普通的钢筋混凝土管、HDPE双壁波纹管和PE钢肋复合缠绕管在不同的条件限制下各有优势，因此管材的选择应根据管径、施工场地、工期要求等方面综合考虑后择优选取。下面针对不同管径的排水管管材选择提出几点建议：
4.1排水管管径在DN400mm以下时：项目现场大多数位于城中村或路面较窄的非市政道路，施工场地较为狭窄，运输条件受限制。由于该类工程管线敷设长度一般不超过1000m，使用钢筋混凝土管和HDPE双壁波纹管的工程总造价差距不大，HDPE双壁波纹管在运输便捷性和施工条件限制性方面具有较大的优势，综合各方面考虑，建议使用HDPE双壁波纹管。
4.2排水管管径在DN400~600mm时：项目现场大多数位于市政道路，且属于该区域的支路，车流量较小，一般可封闭一条车道进行施工，施工场地较为宽敞，运输条件受限制较少。
敷设长度不超过1000m，使用普通的钢筋混凝土管和PE钢肋复合缠绕管工程总造价差距不大，PE钢肋复合缠绕管单节管长为6m，可减少管接头，在缩短施工工期方面具有较大的优势，建议使用PE钢肋复合缠绕管。敷设长度超过1000m，普通的钢筋混凝土管比PE钢肋复合缠绕管的工程总造价低，建议使用普通的钢筋混凝土管。
4.3排水管管径在DN600~800mm时：项目现场位于市政道路，且属于该区域的主干路或次干路，车流量较大，一般只可间歇性封闭一条车道进行施工，但施工场地较为宽敞，运输条件基本不受限制较。大口径的普通钢筋混凝土管管材价格远低于合成管材，对于降低项目总投资费用具有重要意义，建议使用普通的钢筋混凝土管。若项目现场位于交通繁忙地段，可使用Ⅲ级钢筋混凝土管，采用顶管施工的方法，最大程度减低对路面交通的影响。
参考文献：
[1]给水排水管道工程施工及验收规范（GB 50268-2008）。
[2]混凝土排水管道基础及接口（04S516）。
[3]给水排水管网系统（04S516）。