浅谈南方水网地区农村水上污水管材的应用

时间：2024-04-24

谢宁府李永渠林得雨

(中建新疆建工集团第一建筑工程有限公司，新疆乌鲁木齐 830011）

1 工程特点

1.1 项目简述

浦口区农村人居环境政治提升--农村生活污水治理项目，对浦口区532 个自然村的农村生活污水进行综合治理，共涉及浦口区5 个街道，工程覆盖面积710km左右。浦口区境内分属长江与滁河2 条水系（见图1），本项目的实施涉及在长江水系和滁河水系作业，以滁河水系居多：滁河的主要支流清流河在浦口区境内河道长9km，其它注入滁河的小流域支流有万寿河、陈桥河、永宁河、清流河、老滁河等。其中，永宁街道的大桥社区、青山社区和联合社区有41 个需要实施农污治理的自然村在清流河、滁河和老滁河流域范围内，出现了很多管网和设备站点涉水情况。

图1 浦口区省级水功能区划图

1.2 污水管网的特点

1）永宁街道大桥社区、青山社区和联合社区的多数自然村处于滁河和滁河故道之间。沿河村水系均受到以上两条主要河流影响。清流河从境内穿过，周围水系很发达； 2）污水管网沿河布设，管道和检查部位的施工是重难点； 3）村民污水出户管标高接近水面，管道的运输与安装环境处于水中，污水管道面临水上施工的形势； 4）污水管道分布在不同的自然村，约41 个自然村，涉及到水上污水管道至少5km，呈 “网络交错状态”。

2 管材比选

2.1 市政工程污水管材类型

在常用的市政工程中，污水管道的材料必须满足一定要求，才能保证正常的排水功能。

1）污水管道必须具备足够的环刚度； 2）污水管材必须具备抵抗污水冲刷和耐磨的作用； 3）污水管材密封性好，防止污水渗出或地下水深入； 4）污水管道尽可能就地取材，减少材料周转和运输。

通常所用的管材有：钢筋混凝土管、钢管、缠绕式玻璃钢夹砂管、玻璃钢夹砂管、高密度聚乙烯双壁波纹管、预应力钢筒混凝土管、 PE管、球墨铸铁管、包封管。以上管材的特点分析详见表。

表1 常用管材分析

*包封管指的是：内部柔性管道，外部使用混凝土包裹的管道，通常在水下环境使用。

管材类型钢筋混凝土管钢管缠绕式玻璃钢夹砂管玻璃钢夹砂管预应力钢筒混凝土管双壁波纹管双壁缠绕管球墨铸铁管 PE管包封管环刚度好好差一般好差一般好一般好摩阻系统一般一般小小较小小小一般小小材料运输难难容易容易难容易容易难容易难施工方法开槽/顶管开槽/夯管/架管开槽开槽开槽/架管开槽开槽开槽/架管开槽/架管/定向钻开槽施工成本一般较高一般较高较高一般一般较高较高较高

通过上表可看出：开槽施工的管材选取范围很广泛，非开挖类型的管材有钢筋混凝土管、钢管和PE管，架空施工的管材有：钢管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管和PE管。

2.2 农村地区污水管材类型

农村污水治理有以下具有代表性问题： 1）面广、分散； 2）污染源多； 3）村庄没有配套排水管网建设，随意排放； 4）南方地区沟、渠、河、浜、塘等水系多，实施难度大； 5）农村施工场地狭小，材料运输困难； 6）农村污水收集按户收集，污水系统主管径基本不会超过400mm。因此农村污水管材与市政工程污水管材相对比，具有施工灵活、小管径运用广、施工周期短的特点。

南京市浦口区农村生活污水治理项目的污水管材分为以下类型。

1）主要道路以下污水主管道选用300mm管径的钢筋混凝土管道（Ⅱ级）和球墨铸铁管； 2）非主要道路以下主管道使用双壁缠绕管； 3）污水收集系统的接户管使用U-PVC管； 4）负压收集系统的污水管使用实壁PE管，外层包裹铝箔和保温层； 5）架空管道部位使用具有防腐层的钢管。

2.3 南方水网地区农村水上污水管材比选

本类型的污水管道使用架空施工方法，在本项目的架空施工方法分为砖砌支墩架空管施工方法和钢管桩架空管施工方法。通过上表的比较，对架空管材作出以下比选。

2.3.1 钢管

此类型管材具有：质地坚固、环刚度高、抗压、抗震性能好的特点，可使用焊接和法兰连接。但是要做好管材的内外防腐层、合理设置检修槽。

2.3.2 预应力钢筒混凝土管

此类型管道，在带钢筒的混凝土芯上缠绕环向预应力高强钢丝，并喷涂水泥沙浆保护面层制成的管子。在工作状态下，由管中薄钢板承担管材内水的渗透压力，由缠绕在管芯外的预应力高强度钢丝及管芯混凝土承担管材内水压力和外荷载，是一种将钢管与普通预应力混凝土管的优点相结合的管道。是钢板、混凝土、高强钢丝和水泥砂浆几种材料组成的复合结构，具有钢材和混凝土各自的特性。

适用于跨区域水源地之间的大型输水工程，自来水、工业和农业灌溉系统的供配水管网，电厂循环水管道，各种市政压力排污主管道和倒虹吸管等，在全球范围内广泛使用。

但是制作工艺较复杂，生产周期长，价格昂贵，不适合用于本项目。

2.3.3 球墨铸铁管

球墨铸铁管有以下优点： 1）球墨铸铁管是一种半刚性的管道，它克服了完全刚性和完全柔性管道在密封性上的相应弱点，具有良好的密封性和防渗漏能力； 2）该管道水力特性好； 3）管材在耐酸碱性与耐高温环境良好，耐久性好。

但是架空施工不同于开槽施工，由于球墨铸铁管自身重、管材连接单一、检修构筑物加工及安装难度大等原因，不是该环境下首选材料。

2.3.4 PE管

PE管以聚乙烯为原材挤出成型的内壁光滑平壁管，该管材具有质量轻、寿命长、施工方便、摩阻小等优点。用于非开挖工艺的PE管，还具有延展性好、强度高、刚度好的特点。

但用PE管以上特点是埋在地下环境才有的，水上环境不同于开槽施工，管材外露在外界，其寿命会明显缩短。因为PE管的防晒能力非常的差、抗紫外线能力不行，在室外非常容易热胀冷缩，所以如果长时间外漏，会导致PE管变脆，并且会缩短其使用寿命。通常会在管材周围包裹保温层和铝箔，但是运维阶段须周期性检查，并且及时更换。

通过以上比较，本项目选用钢管作为水上污水管道主管，内侧与外侧均涂环氧沥青防锈漆。

3 简述管材使用及管道施工要点

3.1 管材使用注意要点

1）管材进场前，完成管道内外侧防腐层，安装过程中如发现防腐层有损坏，及时修补； 2）管材焊接连接前，按照要求将管道周围打坡口； 3）管材下料切割前，合理计算转角位置并预留出钢制检修槽尺寸。

3.2 管道施工要点

1）材料和半成品运输：主、支管道加工完成后，使用吊车或者人工搬运到浮桥，浮桥由油桶加工，可以在水上行驶。支管从接户至主管，大部分是有空间作业，可以从岸上人工搬运； 2）固定主管道和支管：由于支管使用PVC管道，同主管道连接时，使用塑钢转换结构连接，安装在支墩位置固定牢固； 3）固定检修槽：主管道的钢制检修槽同钢管连接，在设计好的位置边安装管道边安装钢制检修槽； 4）安装桥管防护网片：桥管安装完成后，为防止人爬入管道造成安全事故，须安装永久性扇形防攀爬防护网片。