钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在洛阳市市政排水排污工程中应用

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在洛阳市市政排水排污工程中应用  

   洛阳新材料科技股份有限公司：刘志军 陈全奎 杨柯 杨世超

摘  要：钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管在国内外许多工程中得到了广泛  的应用。洛阳市作为我国重要工业及旅游城市之—，国家将洛阳洛龙新区的发展纳入国家发展战略，这为洛阳市的快速发展，为各行各业在洛阳市的发展提供了难得机遇和条件。本文的笔者对洛阳市政管网概况进行了调查，对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的性能认真进行了分析，对国家及洛阳市推广、鼓励使用塑料管材的产业政策进行了研究，对使用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与混凝土管进行了经济技术比较和分析，对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在洛阳市政排水、排污工程中应用前景进行了研究及分析，并提出了积极的建议。      

关键词：钢带增强、波纹管、市政工程、研究分析       

一、洛阳市市政排水、排污管网现状  

(一)洛阳市市政排水、排污管网建设概况 

城市排水工程是用来收集、输送雨、污水以及对城市污水进行处理并设法利用的重要的城市基础设施之一，有效的城市排水系统，对保护城市水环境免遭污染，保持械市水的良性循环起到非常重要的作用。洛阳市作为我国重要工业及旅游城市之—，完善的排水设施是保证洛阳市建设成为经济繁荣、社会文明、科教发达、设施完善、环境优美、人民富裕的港口城市、北方经济中心和生态城市的重要条件。1999年，洛阳市排水管道长度为6731公里，到2005年，为7668公里，预计到2015年，为9702公里。其中，到2005年，中心城区为5040公里，预计到2015年，为5580公里，洛阳市排水干管总长度2278公里，排水泵站157座，污水服务面积149平方公垦，服务面积普及率61.32％，雨水服务面积120平方公里，服务普及率50．9％；洛龙城区缄市污水处理能力13．1万立方米／日，污水处理率达到40％，污水服务面积120平方公里，服务面积普及率80%。  

 (二)洛阳市市政排水、排污管网现状存在的问题      

由于历史、资金等因素的制约，洛阳市市政排水设施状况存在以下主要问题：      

1，排水设施的服务面积普及率偏低      洛阳市中心城区污水管网普及率为69．61％，雨水管网普及率为59．09％，污水处理率为75％，河流面积改造完成宰为24．6％。管网、泵站配套建设不同步，排水设施不能发挥应有功能。      

2、随着城市建设的不断发展，排水设施建设滞后，造成老账未还，新帐又欠的局面。      

3、原有排水没施陈旧老化，规模容量已超过以设计标准，旧城区部分地区仍是雨污水合流，造成了河道污染。      

4、由于污水处理率低，造成了生态环境的污染。      

5、排水泵站和管道超期服役，急需更新改造      在中心城区排水管道中超期服役、带病运行的管道有842公里，造成排水不畅。还有部分工矿企业废水超标排放，严重腐蚀排水设施。  

(三)洛阳市“十一五”市政排水、排污管网规划 

    目前，洛阳市人民政府批转市环保局《洛阳市“十一五”水污染防治实施方案》。“十一五”期间，全市计划建设282个项目，总投资164．49亿元。剑2010年，洛阳市市政新增地下管网2100公里。从现在到2010年，污水处理能力达到179万立米／日，污水处理率达到90％以上，雨水管网普及率为73．8％，中心城区雨、污河流改造完成率达到95．7％，污泥预处理率达到100％，现有超期服役管道及泵站改造100％。202O年，工业废水排放达标率不低于98％，城市污水处理率达到98％，回用率达到50％-60％，管网覆盖率达到98％。 

    全市所有新建、扩建、改建城镇污水处理厂，排水要达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准}（GB18918—2002)一级排放标准，在建和已建成运行的城镇污水处理厂，到2008年底前完成脱氮设施建设，到2010年底前排水要达到一级排放标准：其它排污单位要达到国家或地方相应的污水排放标准和总量控制指标；排污单位废水未达到排放标准或无合理排放去向的，禁止排放。引滦等饮用水源水质要达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)三类标准，达标率要保持在96％以上；海河等城市景观河道要达到五类水质标准：国家考核断面达到相应功能区水质标准，水质达标率100％；各建成区无劣五类水体；近岸海域环境功能区水质有所改善。为完成“十一五”期间水污染防治目标，本市水污染防治重点任务是：“十一五”水污染防治将从：工业污染防治、生活污染治、农业面源污染治理、地表水污染治理和近岸海域污染防治等五个方面展开，建设城镇污水处工程34项，新增污水处理能力60．4万吨／日；要完成上述“十一五”市政排水、排污管网规划及水污染防治实施方案，必然需要大量的管材，选择什么样的管材具有非常重要的意义。  

（四)洛阳市市政排水管网所用的排水管材及存在的问题 

    目前洛阳市市政排水管网所用的管材几乎全部是混凝土管材，而且相当一部分是平口混凝上管。传统的混凝土管材在长期的市政工程中处于统治性的地位，发挥了重要的作用。但随着国民经济的快速发展，对于环保的要求越来越高，市政排水管网对排水管材的要求就越来越高，主要有： 

1. 对管网系统的渗水量要求更高，对防止对环境和地下水的污染要求更高。混凝土管材尤其是平口混凝土管易发生污水渗漏，既造成了对环境和地下水的污染，又造成了水资源的巨大浪费： 

 2、对管网系统的防腐蚀性能，提高管网系统的使用寿命要求更高，混凝土管材设计寿命为15至20年，使用寿命短，很能满足要求； 

3、对管网系统的快速施工要求更高，简捷、方便、快速； 

4、对管网系统在特殊情况下的施工要求更高，例如：冬季施工：、深沟槽施工、特大口径管网施工：

对于上述等四个方面，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管*可以满足上述要求，这就为塑料管材尤其是钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产和应用提供了巨大的市场。

二、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构性能和特点  

(一)国内、外钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管的生产和应用现状  

  钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，起初出现在日本，由日本Kanaflex公司研发投入生产和应用。1999年口本Kanaflex公司与同家建设部、北京市塑料协会、洛阳兴明泰塑料制品有限公司等进行了技术交流。2003年四川金石东方与四川森普管材股份有限公司合作，共同研制中同类型的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，并于2004午将产品和设备投放市场，约有近四十条线在国内外投产，形成了10万吨的生产销售能力。其中洛阳新材料科技股份有限公司于2009午9月投资生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，共有四条生产线，可生产DN300至DN3000等二十余种规格钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，年生产能力可达8000吨，到目前为止，  共生产销售约12000吨，折合成DNl000的管材，约240公里，在全国一百多个工程当中得到应用。 

 (二)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是使用连续钢带压成近似∧型的螺旋钢带缠绕出内、外两层热熔接的聚乙烯之间，把钢材的高刚度、高强度和聚乙烯的柔韧、耐腐、耐磨结合在一起，可以使管材做到SN8、SNl2.5、SNl6三个环刚度等级，弥补了较大直径塑料埋地排水管做不到SN8的限制。在达到高性能要求的同时，突出的优点是节约原材料，比同直径、同环刚度的全塑料埋地排水管可以显着的降低成本。    

（三)推广钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的必要性     

 近几年来，推广大口径塑料排水管生产和应用，一直是我国塑料管道的一个热点。在塑料管道各个应用领域中塑料排水、排污管道虽然起步较晚，但是发展非常迅速。上世纪90年代全国产量仅几万吨，但到20006年全国大口径塑料管道产量达到30万吨，预计2010年将超过60万吨。预测塑料排水管前景广阔的根据是：     

1、全国防治水污染、新小城镇建设和道路工程等投资热潮开拓了的市场需求；    

2、塑料埋地排水管的优点已经逐步被市场认可，生产和应用技术已经逐步普及；         

 3、发展化学建材是国家的方针，塑料排水、排污管材属于节能省地环保型化学建材，各级政府大力支持和推广塑料埋地排水管；     

4、我国已经掌握相关塑料埋地排水管*技术，设备和材料实现了国产化；     

5、有关人口径塑料埋地排水管的标准和施工技术规范已经颁布并开始实施；     

6、通过工程实践，已结累了大量的生产、施工经验和技术。 

    我国在推广塑料埋地排水管中遇到的一个主要障碍是在较大直径管道(内径800毫米以上)，塑料排水管的管材原材料较贵，产品价格也较贵，根据全国各地实际的经验，推广直径在800毫米以下塑料管材比较容易，因为塑料管材价格和混凝土管材相比价格虽然较贵，但由于施工较方便，安装快捷，综合造价较低或接近，市场都能接受。但是800毫米以上塑料排水管和混凝土管的价格相比较差距越来越大，但是随着各地政府限制和淘汰混凝土管政策的出台，城乡整体环境保护意识的提高，经过各方面的协调，在部分地区仍使用了部分较大直径的塑料埋地排水管。   

要想增加管材环钢度必须多使用原材料。近几年来石油市场出现严重动荡，受它的影响，塑料原材料价格爆涨，也加大了塑料管材的生产成本。为了降低成本，提高环刚度，有些企业在聚乙烯料中惨人大量回收料和添充料，但这些事实证明效果有限，而且掺入填充料有可能严重危害管材质量的性能。还有一些企业为了降低成本，争夺市场，不负责任的向用户推荐较低环刚度的管材，导致一些工程发生变形过大和压曲失稳事故。国内各地有不少塑料埋地排水管接连出事故，给埋地用排水管的信誉和推广造成严重的损伤和挫折，其中原因之一就是因为采用了过低的环刚度管材。因此，要突破推广埋地排水管的上述难题，必须依靠科技进步，走科技创新发展的道路。 

 (四)钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管的生产及质量控制    

 钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管是一种复合的结构壁管，管壁结构由三层结构构成；内层是一个连续缠绕成型的PE内层管，内层管外缠绕压成近似∧型的螺旋钢带增强体，在钢带增强体外复合PE外层管。要实现该产品的生产和使用，有四个生产关键要素必须得到控制：     

1、要选样好碳素钢带，钢带弹性模量高和低都不合理，都会影响到产品性能；    

2、粘合剂要选好，碳素钢带必须要经过预先涂塑，粘合剂要保证钢带和聚乙烯能粘结成一个整体；      

3、解决好管材成型问题，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管整体性要好，涂塑钢带通过成型机，横向断层压成近似∧形，而且纵向弯曲成螺旋形的钢肋，缠绕并熔接在聚乙烯内、外层之间。  

4、必须解决钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接问题。      因为钢的弹性模量是聚乙烯的200倍，弹性模量约为190000Mpa，结合金属和塑料的优点显然是能够达到高环刚度、低消耗的理想办法。高刚度，高强度的钢带和柔韧、耐腐、耐磨的聚乙烯结合在—起，可以使管材形成高环钢度、高强度、耐腐蚀、密封性好地的大口径塑料管材制品，*了较大直径塑料埋地排水管只能达到SN8的限制，在达到高环刚度性能要求的同时，还要能降低塑料管材成本。

  (五)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的性能和特点   

   由于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具有*的结构、性能和特点，其主要优势是： 

   1、能达到较高环刚度，可实现SN8、SNl2．5、SN16；    

   2、钢带和塑料内外层之间粘接牢固，管材耐腐蚀，耐磨损，防渗漏，能防止对地下水资源的污染，有利于环境保护；   

   3、与混凝土管相比较，管材重量轻，搬运、施工、安装方便；管网施工安装速度快，维修方便；   

   4、管道内壁粗糙系数为0．0l(混凝上管粗糙系数为0．013)，同规格管材，塑料排水管可提高30％通水量；   

   5、有多种连结方式满足不同工程的需要，目前主要使用挤山熔料焊接、热收缩带连接和电熟熔带连接；   

   6、可以冬季施工；  

(六)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与传统混凝土管的综合造价比较    

我们所作的塑料管材与混凝土管材直接费用对比分析，主要包括：开槽、管材价格、人工费、安装材料费，吊装费、材料取费、回填费用等。   

   1、对比的管材    

  塑料管材包括：DN800mm～DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管；混凝土管包括：DNS00mm～DN2200mm承插口混凝土管。   

   2、对比分析内容   

   统—埋设深度，规定管顶距地面1米或2米；采用统一的沟槽开挖方式，人机明开挖槽，包括挖土、开蹬、处理零星障碍、做排水沟、清底、清工作道、排水等全部工作，    

  采用规定的铺设方式：    

  承插口混凝土管：铺没砂石基础、下管、槽内排运管、刨窝、安装胶圈、安管、做管座、闭水试验。    

  塑料排水管材的铺设我国目前没有预算定额，但我们套用塑料供水管材的部分定额。铺设内容包括：铺设砂石基础，下管、槽内排运管、刨窝、安装胶圈、安管、闭水试验。铺设塑料管材的人工费、机械费套用近似重量的混凝土管的人工费，机械费，塑料管材及材料费选用的管材价格，其他费用套用同规格混凝上管材费用。  

采用同一的回填方式，明开槽人机环土，包括运土夯实、清理路面；      计算依据是洛阳市市政工程预算计价(排水管道工程)：  

    3、对比分析结论  DN800mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与同口径承插口混凝土管相比，直接费用提高22．40-38．59％，通水量提高30％，见表1；  

DNS00mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与可代替承插口混凝土管相比，采取优化设计，在保持与池凝土管同样通水量的情况下，直接费用持  平至提高20％，见表2。 

详细各种管材的直接费用包括开槽、管材价格、人工费、安装材料费、吊装费、材料取费、回填费用等见表3； 

DN800mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与同口径承插口混凝土管按年投资使用费相比较，年投资使用费用提高0．364-13．65％，通水量提高30％，  见表4；  表4 钢带增强螺旋波纹管与同规格承插口混凝土管按年投资使用比较  因为钢带增强螺旋波纹管与同规格承插口混凝土管使用年限不同，按每年投资费用进行比较，钢带增强螺旋波纹管使用年限按50年计算，承插口混凝土管使用年限按20年计算，资金利率按8%计算。则钢带增强螺旋波纹管的资金回收系数为0.082，插口混凝土管的资金回收系数为0.10 

DN800mno-DN2000mm钢带增gH聚乙烯螺旋波纹管与可代替承插口混凝土管按年投资使用费相比较，采取优化设计，在保持与混凝土管同样递水量的情况下，午投资使用费用普遍降低0．042-28．22％，见表5。  表5 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与可替代承插口混凝土管按年投资使用费比较  因为钢带增强螺旋波纹管与承插口混凝土管使用年限不同，按每年投资费用进行比较，钢带增强螺旋波纹管使用年限按50年计算，承插口混凝土管使用年限按20年计算，资金利率按8%计算。则钢带增强螺旋波纹管的资金回收系数为0.082，插口混凝土管的资金回收系数为0.10。采取优化设计，结果见下表

三、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的应用     

由于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管产品具有*结构和性能，一投放市场，就收到了市场的青睐，得到了大量的应用，其中也包括了全国一些的重点建设工程，主要有：      

l、体育场馆工程：鸟巢体育场、水立方游泳馆、羽毛球馆；      

2、国家机场工程：北京机场、洛阳机场、武汉机场、古林长白山机场、山西运城机场；      

3，市政排水、排污管网工程：太原市政工程、晋中市政工程、内蒙古赤峰  市松上工业园区工程、大连旅顺、大同环城路排水工程；

4、国家航天工程：酒泉卫星发射基地；      

5、港口工程；洛阳港口工程、洛阳空港物流中心；      

6、出口：非洲安哥拉、澳大利亚等。    

四、国家建设部和洛阳市关于推广大口径塑料管材的有关政策 

(一)国家建设部的有关规定   

   我国对于推广大口径塑料管材非常重视，国家建设部先后以《建设部2003年科技成果推广项目》(建科函「2003」134号)、《建设部20014年科技成果推广项目》(建科函（2004)142号)，二00四年三月十八日，国家建设部以第218公告形式发布了“关于发布《建设部推广应用和限制禁止使用技术》的公告”，  2006年3月1日，国家建设部以“建科38号关于印发《建设部节能省地型建筑推广应用技术目录》的通知。2006午12月28日以建设部公告的形式公示《“十一五” 管道类推广和限制使用技术》，2007年6月14日，建设部以(建设部2007年第659号)《建设事业《“十一五”推广应用和限制禁止使用技术(*批)公告》等，都对在城镇排水管道工程中推广应用大口径塑料管材、限制禁止使用混凝土管材等技术产品做出了明确规定。涉及到推广大口径塑料管材的具体内容主要有；      

1、“<500mm平口企口混凝土排水管不得用于城镇市政污水雨水管道系统”。      

2、“城镇排水塑料管道系统推广应用高密度聚乙烯双壁波纹管、向密度聚乙烯缠绕结构壁管、钢带增强聚乙烯螺旋缠绕管、硬聚氯乙烯环形肋管、聚氯乙烯(PVC-U)管(实壁)、玻璃钢加砂(GRP)管等。产品性能应符合相应国家或行业标准要求，设计施工应符合相应的工程技术规程要求，管周围回填土应选材合理，并达到密实度要求。塑料排水管道系统应优先采用塑料检查井”。  

3、建设部第659号公告还规定：“对《技术公告》中的限制使用技术和禁止使用技术，施工图没计审查单位、工程监理单位和工程质量安全监督部门应将其列为审查内容，依照《技术公告》的规定进行审查，房地产开发、设计和施工单位不得违反规定使用。凡违反《技术公告》并违反工程建设强制性标准的，依据《建设工程质量管理条例》和《建设工程安全生产管理条例》对有关单位进行处罚”。  

（二）洛阳市的有关规定      

洛阳市建设管理委员会依据建设部的有关规定，于2003年颁发了《关于进一步在住宅建设中淘汰落后产品的通知》(建材「2003」192号)，规定禁止使用排水管管径600mm以下(含600mm)的埋地铸铁管、水泥管、陶瓷管，推广使用符合相关标准的塑料管材。洛阳市政府发布的《洛阳市产业技术进步指导目录(2005年-2010年)》文件中，把大口径聚乙烯等塑料管材生产技术列为鼓励发展的产业技术。    

五、分析、结论和建议    

 综上所述，经过系统分析，我们认为在洛阳市推广大口径钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的条件已经成熟：      

1、政策成熟：国家建设部已经对推广钢带增弛聚乙烯螺旋波纹管的应用做出了明确地产业政策，洛阳市在大力推广塑料管材的应用方面有明确规定；  

2、技术成熟；产品国家行业标准、行业技术规程齐全；   

   目前生产销售钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的标准是：中华人民共和国城镇建设行业标准，《埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管》，CJ／T225-2006；目前采用的设计、施工、安装技术规程是：中国工程建设标准化协会标准，《埋地排水用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管管道工程技术规程》，CECS223：2007      

3、时机成熟：洛龙新区开发开放纳入国家发展战略，洛阳市快速发展为大口径钢带增强聚乙烯螺旋波纹管材的发展和应用提供了难得的机遇；      

4、条件成熟：我市检测机构在原有的基础上添置设备，配备人才，目前21站、24站和市政工程检验站都具备检验资质和枪验能力，能对大口径塑料管材的产品质量进行严格把关，保证进入工程材料的质量。建材业协会和建材交易服务中心对进场材料进场备案，能保证进入工程塑料管材的质量；      

5、洛阳市生产的大口径钢带增强聚乙烯螺旋波纹管材具备一定的生产能力，在全国处于优势地位，能满足洛阳市市政工程的建设需要；      

6、大口径钢带增强聚乙烯螺旋波纹管材在国家和洛阳市的一些大型工程、重点工程得到应用，积累了一些经验；   建议洛阳市政府及有关部门出台鼓励政策，在洛阳市及洛龙新区开发开放和城市建设中大力推广、使用大口径钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，让这种新型的环保产品发挥它应有的*作用，为洛阳市的城市建设的发展做出积极贡献。