地鐵給排水管材的選取與運(yùn)用

倪雪艷

摘 要：在地鐵設(shè)計(jì)工作中，給排水工程是其重要的組成部分，相應(yīng)管材的選取是一項(xiàng)十分重要的內(nèi)容。本文結(jié)合廈門地鐵1號(hào)線車站的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)簡要地闡述了給排水管材的選取與運(yùn)用。

關(guān)鍵詞：地鐵；給排水管材；選取

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

地鐵1號(hào)線是廈門交通系統(tǒng)中的首條地鐵線路，也是在設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營等方面都不斷地探索、積累經(jīng)驗(yàn)的階段。給排水系統(tǒng)的功能是滿足車站的生活、生產(chǎn)、消防等用水要求和壓力要求，而給排水的管材也是保證各系統(tǒng)正常運(yùn)行的關(guān)鍵，因此，管材的選取也成為設(shè)計(jì)工作中的重中之重。

一、給排水管材選擇的基本要素

（一）管道的性能

1.管道的衛(wèi)生

隨著現(xiàn)代人們生活質(zhì)量的不斷提高，健康與安全的生活理念已經(jīng)成為現(xiàn)代人最為重視的兩大主題，生活飲用水水質(zhì)的安全性也就成了人們關(guān)注的焦點(diǎn)。傳統(tǒng)使用的金屬管易生銹、易腐蝕、易滲漏和易結(jié)垢等?？沙霈F(xiàn)黃流水；銅管則出現(xiàn)銅綠水，而排水管道因排除的污水成分多樣，復(fù)雜，管材易被腐蝕，且加上不均勻沉降及施工質(zhì)量而導(dǎo)致的管道破裂，從而加重環(huán)境污染，影響人們的健康生活。

2.管道的機(jī)械強(qiáng)度

管道的機(jī)械強(qiáng)度是指管道的耐壓、抗沖擊能力等性能。管道的性能和管材的材料、配方、工藝、設(shè)備模具等都有關(guān)，不論何種使用功能，選取的管材一定要具備符合使用要求的管道的機(jī)械強(qiáng)度，具備相應(yīng)的耐壓能力和抗沖擊的能力。尤其是城市地鐵大部分水管均為暗裝、埋地，如果發(fā)生漏水、滲水，很多情況下需要重新施工，鑿開封閉水管的墻體或地面所用材料，修復(fù)后重新覆蓋新的墻體或者路面，這樣類似的因水管質(zhì)量導(dǎo)致的情況不僅浪費(fèi)了大量的人力物力，更給城市地鐵的正常運(yùn)行帶來不便。

3.管道的防腐性

管道的防腐性主要是指金屬管道的防腐，因給排水管道所處的不同環(huán)境及管道內(nèi)所輸送的水質(zhì)的多樣化，都會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生各種程度不同的腐蝕。在使用的過程中，管材及管材內(nèi)的水質(zhì)，因化學(xué)反應(yīng)、電化學(xué)反應(yīng)和微生物的作用，都會(huì)對(duì)管道造成破壞，這種破壞稱為腐蝕性破壞。管道出現(xiàn)腐蝕性破壞，導(dǎo)致管道破損，漏水，經(jīng)過一段時(shí)間后，甚至有可能出現(xiàn)大面積的開裂，穿孔等破壞正常的輸送功能。所以，給排水設(shè)計(jì)時(shí)要考慮管材的防腐。

（二）管道的工程成本

隨著管材材料技術(shù)和管道技術(shù)的發(fā)展，目前市場上不斷地涌現(xiàn)出了許多新型的管材，推動(dòng)了給排水技術(shù)的快速發(fā)展。但也因此由于管材的多樣化，使得給排水工程的成本也有很大的不同，例如鑄鐵管成本低，但重量大，且硬度不足，容易脆裂；鋼管材質(zhì)堅(jiān)固，耐磨損，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，但造價(jià)比較高；塑料管價(jià)格成本相對(duì)較低，但抗壓能力有待提高，對(duì)不均勻沉降能力適應(yīng)比較差；綜合分析，給排水工程在保證工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及使用性能的情況下，盡量用性價(jià)比高的管道組合方式。

二、幾種管材的介紹（針對(duì)地鐵使用范圍）

（一）薄壁不銹鋼管、鋼塑復(fù)合管

薄壁不銹鋼是指壁厚與外徑之比不大于6%的不銹鋼管，含鉻（Cr）量在12%以上，并按需要添加其他金屬元素所形成的奧式晶體結(jié)構(gòu)性質(zhì)的鐵合金。不銹鋼管具有抗腐蝕、韌性好，但抗壓及抗沖擊能力相對(duì)比較差，使用時(shí)要選擇好連接方式，小口徑規(guī)格相比較機(jī)械連接速度慢，對(duì)安裝工人技術(shù)素質(zhì)要求較高。

鋼塑復(fù)合管是一種金屬與高聚物的宏觀復(fù)合體系，金屬基體通過界面結(jié)合承受管材所受內(nèi)外壓力，塑料基體在防腐蝕方面發(fā)揮作用。它既有金屬的堅(jiān)硬、剛直不易變形、耐熱、耐壓、抗靜電等特點(diǎn)，又具有塑料的耐腐蝕、不生銹、不易產(chǎn)生垢漬、清潔無毒、使用壽命長等特點(diǎn)。

（二）球墨鑄鐵管

球墨鑄鐵管是通過球化和孕育處理得到的球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。按工作壓力分類，主要包括低壓管、中壓管、高壓管。球墨鑄鐵管接口有柔性接口和剛性接口兩類，柔性接口采用橡膠圈接口，剛性接口采用石棉水泥、膨脹性填料接口，重要場合可用鉛接口。

（三）HDPE、UPVC管

HDPE管材的主要的原料是高密度聚乙烯。HDPE管是結(jié)晶度較高的非極性的一種熱塑性樹脂。該種管材是鋼鐵管材和聚氯乙烯所衍生出的一種材質(zhì)?；谄涮厥獬煞?，使得其具有眾多優(yōu)勢。HDPE管具有較好的耐沖擊性，在-55℃～55℃的溫度范圍內(nèi)，能夠予以正常和安全的使用。具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，該種管材應(yīng)用在市政排水系統(tǒng)中，土壤中的一些化學(xué)物質(zhì)不能對(duì)其起到腐蝕的作用。使用壽命較長，一般在50年以上。屬于中等綜合造價(jià)。

UPVC管的主要成分是聚氯乙烯樹脂。其不含增塑劑成分的一種塑料管材，具有耐腐性，阻力小，重量輕等優(yōu)點(diǎn)，使用壽命通常在50年以上。

（四）內(nèi)外環(huán)氧涂塑鋼管

內(nèi)外環(huán)氧涂塑復(fù)合鋼管是以鋼管為基材，采用熔結(jié)環(huán)氧粉涂料，經(jīng)過噴涂于鋼管之上一次成型的，其每個(gè)粉末顆粒都均勻地包含環(huán)氧樹脂、固化劑等所有成分，使涂敷過程以及涂料成膜后的深層具有連續(xù)的穩(wěn)定性和均勻性，即使鋼管表面的凹陷處及焊接兩側(cè)也會(huì)最大限度地流入填平于基材，沒有空隙，結(jié)合緊密。具有很強(qiáng)的耐腐蝕性和機(jī)械性，良好的耐化學(xué)穩(wěn)定性和耐水性，具有減阻、防腐、抗壓，抗菌等作用。使用壽命可達(dá)50年以上。

將以上各類管材的使用功能及優(yōu)缺點(diǎn)總結(jié)如下，便于對(duì)管材選用時(shí)進(jìn)行比選，見表1。

（三）廈門地鐵給排水管材的選取

1.工程概況

廈門地鐵1號(hào)線一期工程共24個(gè)車站，地下23個(gè)站，地上1個(gè)站，全線配置維修基地、停車場、控制中心等。維修基地、停車場、控制中心等統(tǒng)稱為場段。全線車站綜合管線設(shè)計(jì)包括通風(fēng)與空調(diào)、動(dòng)照、供電、給排水及消防等多個(gè)專業(yè)的管線，為進(jìn)行施工作業(yè)提供重要依據(jù)?，F(xiàn)就地鐵車站及區(qū)間設(shè)置給排水管線的場所進(jìn)行管材選取的運(yùn)用與分析。

2.給水系統(tǒng)管材的選取

在地鐵站進(jìn)行給水管線設(shè)置時(shí)，因?yàn)槠浣o水系統(tǒng)需要給生產(chǎn)、生活和消防用水提供需要，與人們的出行及地鐵服務(wù)人員的工作和生活息息相關(guān)，所以在選取其給水管材時(shí)，就需要把管道的衛(wèi)生性能放在首要考慮之中。

薄壁不銹鋼管主要用于室內(nèi)生活給水，其特點(diǎn)是管壁光滑，清潔無毒，不易結(jié)垢；鋼塑復(fù)合管及球墨鑄鐵管主要用于室外生活給水管，鋼塑復(fù)合管耐壓、耐腐蝕、清潔無毒，施工方便。球墨鑄鐵管防腐性能優(yōu)，強(qiáng)度高，韌性大等特點(diǎn)。

給水管材的選取，除了防腐蝕，結(jié)垢，抗壓、抗菌等因素，還要考慮管材膨脹系數(shù)由于其經(jīng)常受到溫度帶來的影響而出現(xiàn)線性變化，所以在選材時(shí)還應(yīng)考慮其這一特點(diǎn)。因而在鋪設(shè)管線時(shí)也應(yīng)盡可能地克服這一弊端。

根據(jù)以上原則，在車站給水設(shè)計(jì)中，室外給水管采取管徑<75mm的，采用鋼塑復(fù)合管，螺紋連接；管徑≧75mm的選用球墨鑄鐵管，橡膠圈接口；室內(nèi)生產(chǎn)、生活采用薄壁不銹鋼管，采用擠壓式、螺紋式或氬弧焊連接。

車站給水管材的選取總結(jié)為表2。

（四）排水系統(tǒng)管材的選取

在地鐵車站中，排水系統(tǒng)包含污水系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)。污水系統(tǒng)主要是為了處理生活污水與廁所的污水，而廢水系統(tǒng)主要是排除車站的消防以及雨水、廢水等。在地鐵中，排出污水及廢水經(jīng)常要采用水泵提升的方式，這就要求所選用的管材首要滿足的就是系統(tǒng)所需要的壓力，即管材的抗壓、抗拉性，而排出的水質(zhì)因其含有不同的化學(xué)成分、微生物成分等等，對(duì)管壁進(jìn)行不同程度的侵蝕和腐蝕，所以在選用排水管材時(shí)，既要考慮管材的機(jī)械強(qiáng)度，還要考慮管材的防腐性。

HDPE雙壁波紋管、UPVC管耐腐蝕，韌性好，適用于重力下排水，內(nèi)外環(huán)氧涂塑鋼管防腐性強(qiáng)，耐高壓，適用于壓力管道。

本站在配合現(xiàn)場建設(shè)施工管理需求及以上排水管材選取的原則，設(shè)計(jì)最終管材的選取為：室內(nèi)重力排水管采用阻燃型UPVC排水管，承插粘接；室外雨水、污水、廢水管采用HDPE雙壁波紋管，環(huán)剛度為SN8級(jí)，橡膠圈柔性接口，砂基礎(chǔ)；壓力排水管及出衛(wèi)生間之后的通氣管采用內(nèi)外涂環(huán)氧涂塑鋼管，DN80以下采用螺紋連接，其余采用溝槽式連接，管道公稱壓力為1.0MPa；污水泵房、走廊及風(fēng)道內(nèi)的通氣管采用內(nèi)外涂環(huán)氧涂塑鋼管。

車站排水管材的選取總結(jié)為表3。

（五）水消防系統(tǒng)管材的選取

消防系統(tǒng)是地鐵工程中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，用于滿足車站防范火災(zāi)的需要，地鐵消防系統(tǒng)又可分為車站消火栓系統(tǒng)和區(qū)間消火栓系統(tǒng)，地鐵1號(hào)線，主要是采取水消防系統(tǒng)為主和氣滅及滅火器為輔的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。在車站內(nèi)設(shè)置消火栓系統(tǒng)時(shí)，消火栓管網(wǎng)采取環(huán)形布置，確保地鐵站和消防區(qū)間形成環(huán)狀供水管網(wǎng)。

南方的氣候與北方相差較大，天津1號(hào)線消防管道因天氣溫度原因而采取電伴熱保溫，但保溫材料鋁箔因地鐵運(yùn)行時(shí)，區(qū)間活塞風(fēng)機(jī)撕扯鋁箔落到三軌上而導(dǎo)致斷電停車，最終采用了干式消火栓系統(tǒng)解決上述問題，而廈門地鐵則不必考慮保溫的問題，廈門氣候潮濕時(shí)間長，因此更注重考慮防腐問題，而內(nèi)外環(huán)氧涂塑鋼管在生產(chǎn)時(shí)是要進(jìn)行預(yù)處理，尤其是噴丸處理，然后加熱到一定程度用靜電噴涂法、硫化法、壓送法、活散布法等熱熔生產(chǎn)方法，把環(huán)氧粉末均勻的涂敷于鋼管內(nèi)外壁上，具有優(yōu)良的防腐作用，同時(shí)具有良好的絕緣作用，且耐高壓，外觀美，因此，車站內(nèi)的消防栓管道采用消防用內(nèi)外環(huán)氧涂塑鋼管，螺紋連接或剛性卡箍連接；區(qū)間消防管道采用柔性卡箍連接，消火栓口支管采用溝槽式異徑三通（支管為螺紋接口）連接。而且和排水管材取得了一致。為建設(shè)單位管理者的計(jì)劃、組織、控制提供了更高的可靠性與準(zhǔn)確性。

車站消防管材的選取總結(jié)為表4。

結(jié)語

綜上所述，地鐵給排水系統(tǒng)工程施工的規(guī)模較大，施工工籌情況復(fù)雜，結(jié)合廈門氣候特點(diǎn)，使得選用管材過程中，應(yīng)在注重管材性能的同時(shí)，還要綜合管材的工程成本，本文著重在管道的性能上進(jìn)行了闡述。同時(shí)要注重氣候因素產(chǎn)生的點(diǎn)蝕，面蝕等。做好地鐵給排水方面的管材選取工作，才能更好地確保地鐵的設(shè)計(jì)，以便施工更易于掌控和管理，使地鐵工程合理有序地進(jìn)行，最終促進(jìn)城市軌道交通網(wǎng)絡(luò)的完善。

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