《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管管道工程选用及安装图集》特点和应用

王志进，苑藜，成国保 （合肥市市政设计院有限公司，安徽 合肥 230041）

1 编制背景

近年来，在我国“建设资源节约型、环境友好型社会”的发展方针指导下，各类型新材料、新工艺得到推广和应用。由我国自主研发的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管因具有环刚度高、抗外压能力强、排水流通能力大、耐腐蚀、施工安装方便等特点，在全国市政管网工程中得到重点推广应用。

为规范新型高强管材在安徽省市政及民用工程中的应用，根据安徽省住房和城乡建设厅“建标函【2011】739号”批文计划，由合肥市市政设计院有限公司主持编制了安徽省工程建设标准设计《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管管道工程选用及安装图集》。图集于2013年1月1日起在全省颁布实施，图集号：皖2012S208。

2 编制目的

通过调研管道应用全阶段的技术人员的工作需求，明确了图集编制的主要目的：

①为管道企业科学生产，合理优化管道材料提供依据；

②为设计人员提供安全快捷的产品选用方法；

③规范施工操作行为，确保各项技术要求得到正确实施；

④为工程管理人员质量检验提供检测方案及技术参数。

3 编制重点

图1 钢带应力控制条件下管道最大埋深示意图

图2 管道内外径比值

依据《埋地塑料排水管道工程技术规程》[1]，要达到安全选用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管，应计算管道承载能力极限状态和正常使用极限状态。这不仅要求使用者对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的特性有充分了解，而且需要掌握部分材料力学、结构力学及岩土工程学的知识，具备专业的判断和计算分析能力。

面对这些要求，给排水工程师往往显得有些无所适从。即使是结构工程师，也因对管道特性不熟悉、概念混淆而易出现参数选取不当，导致计算偏差。因此，化繁为简、制定一种简单实用、安全可靠的选用方法是本次图集编制的重要课题。

另外，钢带螺旋肋作为管道的主要受力材料，在行业标准《埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管》[2]中并无定量规定。在激烈的市场竞争环境中，生产企业为追求经济利益，不断降低材料用量，危及结构安全。因此，建立健全管道用钢带螺旋肋规格标准是本图集编制的又一项重要内容。

4 内容特色

4.1 制定管用钢带参数

受环刚度等级的制约，不同直径的管材在相同综合变形模量的条件下敷设，其竖向变形率控制的管道最大覆土厚度是基本相同的。但受钢带配置截面积因素的影响，不同直径的管道钢带压应力差别很大。管道竖向变形率和钢带配置截面积间不能合理匹配，存在一定的工程安全隐患，也可能造成一定程度上的材料浪费。图1是根据某生产企业提供的管道原始钢带参数计算出的最大埋深值。

经与生产企业反复讨论试算，结合现场检测试验及工程实际运用情况，我们最终确定SN8、SN10、SN12.5、SN16四个级别的管道最大埋深分别为6.5m、8.0m、10.0m、12.0m。这样，通过调整钢带配置，在综合变形模量相同的敷设条件下，各管径的钢带最大压应力得到统一。因此，图集附录一“钢带参数表”是对生产企业的产品用料进行计算分析后，在本行业首次对管道用钢带规格参数提出定量要求，为产品的质量控制提供了必要的依据。

4.2 明确了管道基础尺寸及沟槽参数

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管属于柔性管材，自身抵抗外压的能力有限，必须依靠管土共同作用形成系统承力结构。因此，良好的管道基础、较密实的管道周边回填土是保证管道正常运行的前提条件。

为便于控制管道高程，保证管底与基础的紧密结合，规范要求管道基础应敷设一层中粗砂或细石作为基础。图集表2.1.2“管道基础及常用沟槽宽度表”中，管底以上土弧基础高度C2应根据结构计算需要的基础计算中心角2α 确定，管底以下人工土弧基础的厚度C1按规程给定的公式，计算结果综合考虑波形钢带尺寸并取整确定。排水管道的沟槽底部开挖宽度B值计算是考虑了管道外径、两侧工作面宽度、支撑结构厚度等综合因素并取整确定。

另外，图集选取工程常用的沟槽边坡比m=0.33～1.50，给定管道中心处沟槽宽度值Br。由于Br与D1的比值是确定计算参数α1、α2，直接影响管侧填土的综合变形模量的取值，是钢带增强聚乙烯螺旋波纹管计算的中间成果，也是施工现场质量控制的重要数值。

“管道基础及常用沟槽宽度表”紧密贴合工程，方便技术人员计算速查，为结构计算、工程预算、现场技术控制等提供了准确的成果依据。

4.3 简化管顶最大允许覆土值的选用

根据《埋地塑料排水管道工程技术规程》[1]附录A中的计算公式，管侧回填土变形模量Ee与基槽两侧原状土的变形模量En在不同组合情况下，分别计算得出的综合变形模量Ed值。由于影响Ed值的多项计算参数均有较大的近似性，出于安全储备及工程选用简便的考虑，将计算出的Ed值结果向下取整数，形成图集的附表二。

根据规程[1]，管道竖向变形量和变形率按下列公式计算：

式中：Wd,max——管道在组合作用下的最大竖向变形量（mm）

Kd——管道变形系数

DL——变形滞后效应系数，可根据管道胸腔回填压实度取1.20～1.50

φq——可变荷载的准永久值系数，可取0.50

ε——管道竖向直径变形率

合并以上两式，导出参数ε'=ε·di/D1，出现了管道内径与外径的比值关系。我们将行业标准和某企业产品的管道内外径比值列表分析，结果如图2。

上图显示各直径di/D1均大于或接近0.90，偏安全统一取0.90，管道竖向直径变形按参数ε'控制。

ε'=ε·di/D1≤5%×0.90=4.5%

这样，由最大竖向直径变形率控制的管道埋深与管径脱离关系，并将数据与钢带最大环截面压应力控制条件下的管道最大埋深值进行比较，取低值汇总形成“管顶最大允许覆土厚度值表”。

“管侧土综合变形模量近似取值表”和“管顶最大允许覆土厚度值表”的表格设计在本行业未见类似研究成果。表中数值结果简单明了，查找方便，消减了人工计算误差，提高了安全保证率。

5 应用情况

图集给出了钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管的材料、设计、施工安装、质量检测等工程全过程的选用标准、工程做法、技术要求、计算速查表等，并对管道基础与地基处理、管道连接、结构计算和水力计算的内容予以重点阐述。

图集实施后，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管已在多个市政工程中成功应用，如合肥市合作化南路工程、郎溪路工程、铜陵路工程、阜阳北路工程；206国道（南岗～上派）改线工程；312国道（小庙～六安）改造工程等多个大中型市政道路排水及管网工程。

实践证明，依照图集要求生产，可以安全合理的优化产品的制造成本。同时，图集对规范管道设计、施工、验收的各环节的技术质量控制起到了积极地指导作用，确保了新型管道产品在我省建设工程中使用的可靠性、安全性，取得了良好的社会经济效益。

[1]GJJ143-2010,埋地塑料排水管道工程技术规程[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2]CJ/T 225-2011,埋地排水用钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管[S].北京:中国标准出版社,2011.