新型给排水管道施工技术经济比较

李明明，刘 琪

（济南水务集团有限公司，山东 济南 250000）

随着城市化进程的加快，给排水系统的建设面临着越来越大的挑战。传统给排水管道技术已经难以满足现代城市的发展需求，因此，新型给排水管道技术应运而生。

随着城市人口数量的增加，居民用水需求量也在逐渐加大。为了满足日益增长的用水需求，需要研究新的管道施工技术，以增加管道数量、提高给排水系统的输送效率。同时，在城市基础设施建设中，给排水管道施工的环境往往十分复杂。例如，存在大量的地下管线和老旧管道的更新换代等问题。因此，有必要研究全新的施工技术，以应对复杂环境带来的挑战，保证给排水系统的稳定性和安全性[1]。

新型给排水管道施工也受到技术更新换代的影响。新技术的不断涌现为给排水管道施工提供了更多的选择和可能性，也要求施工单位不断更新施工技艺、提升施工效率。综上所述，新型给排水管道施工研究的背景主要涉及排水量增加、施工环境复杂、环保和节能要求以及技术更新换代等方面。这些背景因素推动了给排水管道施工技术的研究和进步，以满足不断变化的需求和挑战[2]。为满足给排水管道工程的建设需求，提高资源利用效率，下文将结合管道工程施工的实际要求，对此展开研究。

1 新型给排水管道施工

1.1 沟槽开挖

为满足工程需求，对不同土壤、地质条件下的管道沟槽进行开挖设计，具体内容见表1。

表1 不同土壤、地质条件下的管道沟槽开挖方式

在上述内容的基础上，考虑沟槽的开挖宽度是一个非确定数值，为提供管道铺设、安装等更加便利的作业条件，以便于在施工中对地下水的排出，应按照公式（1），进行沟槽开挖宽度的设计[3]。

式中：B代表沟槽开挖宽度的设计标准；wD代表管外直径（米）；1b代表管道外壁与沟槽外壁之间的距离（取值参照表2），单位同上；

表2 管道外壁与沟槽外壁之间的距离（b1）在工程项目施工中的取值标准

2b代表管道沟槽边坡的设计宽度（需要在计算中结合土质情况，地下水位等综合情况确定具体取值），单位同上。

1.2 管道接口型式选择

选用不同的管道接口，以确保管道施工经济效益达到预期[4]。

第1 种接口为预应力钢筒砼管接口。在施工中，使用吊车将管道吊入沟槽中，人工承接插口的承接，手拉葫芦，同时进行管道的拉进处理，确保插口划入管道的承口，此过程见图1。

图1 预应力钢筒砼管道接口示意图

第2 种接口为球墨铸铁管接口。在实际使用中，涉及一个管道与其他管材之间的接口转换问题。以塑料管为例，对其与塑料管之间的接口转换进行设计[5]，如图2 所示。

图2 球墨铸铁管接口与塑料管之间的接口转换形式

第3 种为硬聚氯乙烯接口，接口之间的连接方式主要有3种，分别为套管连接、哈夫连接、扩口承插连接。此外，硬聚氯乙烯接口管也可以使用热熔的方法连接。当同一材质管道相互连接时，通过特殊的热熔工具在连接部分的表面进行加热，然后通过热熔，然后冷却，就可以将管道连接成一个整体。采用热熔法进行压力试验，试验时间为24 h[6]。钢管也可以用承插胶进行粘接。在粘接之前一定要先试装配，将插入管的管端外侧面和管接口内壁的50 mm长进行清理。在此基础上，使用刷子在管道黏合面上均匀涂抹胶黏剂，转动管道使胶黏剂均匀覆涂组合角位置。将管子插入管的接口处，轻敲，让管子完全插入接收口，大约2 min 之后，在不再拆卸接口或改变方向的条件下，并及时将接口挤压出来的黏胶擦拭干净。

第4 种为高密度聚乙烯接口[7]。高密度聚乙烯管在进行连接时，也可以通过特殊的热熔工具对连接部分进行加热，然后再进行热熔，等冷却之后，就可以将其连接成一个整体。因为接口是以橡胶环为主体，因此，对橡胶环有较高的要求，管道承插接口的弹性密封橡皮环应该是由钢管制造厂商提供的，主要用氯丁橡胶或者其他具有耐酸、碱、污水腐蚀能力的合成橡胶制作而成[8]。外表要保证平滑，在承口内壁和插孔橡胶环上涂抹润滑油，慢慢、均匀地把插座插进插座里。承插胶粘接时，要先进行试装，对插入管的管端外侧面及管接口内壁50 mm 左右的长度进行清理，其余步骤参照硬聚氯乙烯接口连接。

第5 种为玻璃钢夹砂管接口。接口主要型式包括法兰连接、对接、承插3 种。

施工中，根据工程项目的实际情况、具体需求与经济性要求，进行管道接口型式的选择。

1.3 管道安装

安装中，应根据管道所在地段的实际情况，进行管道的安装。在竖直或水平拐弯处，钢筋砼管道接口由单橡胶换成双胶环后，每节的转动角从1°18′到30′。在施工过程中，要注意对界面间隙的调节及轴向位移的控制，不然极易造成橡胶圈破损及界面渗漏。安装中，管道的允许转角几何半径可以通过图3 计算得到。

图3 管道的允许转角几何半径示意图

管道的允许转角几何半径为R。R的计算公式。

式中：g代表坡顶点；L代表管道有效长度；θ代表管道的允许转角。按照上述方式，实现给排水管道施工中相关参数的设计，以此规范管道工程的施工。

2 技术经济比较

2.1 新型给排水管道单位成本计算公式推导

在确保正常的使用性能和延长使用寿命的前提下，如何正确地选用管线，是一个值得重视的问题。给水排水工程中，管线的费用占了相当大的比例，所以在进行给水排水设计时，需要使用最优的计算方法。根据需要，结合现有资料对新型给排水管道单位成本计算公式进行推导。新型给排水管道单位成本是由人工费、材料费、机械使用费等部分组成。对于成本中人工费的计算可直接通过公式（3）计算得出。

式中：rF代表新型给排水管道单位成本中的人工部分费用；rT代表人工工日数；Cr代表人工单价费用。

材料费又可分为主要材料费和其他材料费。其中，其他材料费的计算如公式（4）。

对于机械使用费的计算可通过公式（5）得出。

在对新型给排水管道单位成本计算时，还需要考虑到指标基价问题，可通过计算调整后人工费用、材料费用和机械使用费用的和得到具体数值。

对于新型给排水管道的单位成本计算公式可以以c=a+bDα的形式表示，对于其中各个参数的求解可按照下述步骤进行。

首先，获得上述新型给排水管道施工方案中各个材料的单位造价，如表3 所示。

表3 新型给排水管道施工方案中各个材料的单位造价

其次，参考上表的资料，以每一种材料的单位成本为纵轴，以管道直径为横轴，就能在格子纸上画出每一种管道的成本。将各点连起来，获得一条光滑的曲线，再向y轴（y轴上各点的值是0)，而y轴相交点的纵坐标就是a的值。结合最小二乘法，对b和α值进行求解，可将c=a+bDα进行移项，并得到c-a=bDα，两边同时取对数得到公式（6）。

最后，利用上述公式（6）可以计算求解出每一种管道材料的单位成本。新型给排水管道单位费用的计算公式涉及的因素很多，各区域的有关参数也各不相同。结合具体情况，利用最小二乘法对管线的单位费用进行测算，为管道投资估算提供一种更加简便的运算方法。

2.2 管材应用技术经济比较

在选用管材时，要综合考虑管材的工艺和经济性，并考虑所输送的介质性质、压力和温度等因素。在输送腐蚀性介质时，应根据介质特性选用满足防腐蚀要求的管道。对于有多种管道可供选择的埋地供水管道，在通常的条件下，应根据内部压力和管径来确定，按DN600 mm 以下、DN600 mm～DN1800 mm以及DN1800 mm 以上的管道进行分类，并进行适当的选型。对于不同管材还可建立矩阵评价表，将项目重要程度划分为5 等，将其加权数设置为2n+1，将评分划分为6 等分，分别为0～5，对管材的应用技术经济性能进行矩阵分析，如表4 所示。

表4 新型给排水管道矩阵分析表（单位：分）

结合表4 所示的矩阵可以更直观地分析得出最具应用技术经济性能的管材，其中，硬聚氯乙烯双壁波纹管、高密度聚乙烯中空壁缠绕管和玻璃钢夹砂管的各项目得分与基准权数最为接近。因此，综合性能评价较高，未来随着其制造工艺的不断优化，具有更加广阔的应用前景。

3 结语

研究发现，不同种类的新型给排水管道技术在性能、经济性和环保方面各有优势。合理选择和运用这些管道和技术能够有效地提高给排水系统的性能、降低经济成本，同时满足日益严格的环保和健康要求。

针对未来研究方向，提出以下几点建议：首先，应进一步完善新型给排水管道技术的施工规范和标准，以提高施工质量、保障给排水系统的安全可靠运行。其次，开展更加精细化、多元化的技术经济比较研究，综合考虑不同技术的生命周期成本、维护费用以及环境影响等因素。最后，还应注重培养专业的给排水管道施工人才，提升施工队伍的技能水平，以确保工程的顺利实施。