張東巖，趙樂軍，史志利，李曦淳

（天津市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司，天津 300392）

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)水平的不斷發(fā)展，城鎮(zhèn)化和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，各種新材料、新工藝、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)。硬聚氯乙烯（PVC-U）管道因具有重量輕、耐腐蝕、過流能力大、密封性能好、使用壽命長、運(yùn)輸安裝方便等特點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于工程建設(shè)中。特別是隨著技術(shù)不斷進(jìn)步，生產(chǎn)工藝改善，硬聚氯乙烯管材的形式、性能也有了發(fā)展，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，具有很大的推廣應(yīng)用價(jià)值。根據(jù)中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)《2017年第二批工程建設(shè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)制訂、修訂計(jì)劃》（建標(biāo)協(xié)字[2017]031號(hào)）的要求，對(duì)CECS 122：2001《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技術(shù)規(guī)程》規(guī)程進(jìn)行修編，為硬聚氯乙烯排水管道的工程應(yīng)用提供指導(dǎo)，促進(jìn)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，促動(dòng)新型環(huán)保管材產(chǎn)業(yè)的發(fā)展；為城鎮(zhèn)排水設(shè)施建設(shè)，特別是海綿城市建設(shè)的排水管材提供技術(shù)支持，滿足建設(shè)物理性能優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕、質(zhì)輕耐用、安裝方便、施工便捷的排水管道工程的市場(chǎng)需求。

修編后的規(guī)程適用于新建、擴(kuò)建和改建的無壓埋地硬聚氯乙烯排水管道工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。埋地硬聚氯乙烯排水管道的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收除應(yīng)符合本規(guī)程規(guī)定外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。埋地硬聚氯乙烯排水管道包括：實(shí)壁管和雙壁波紋管、加筋管、軸向中空管等結(jié)構(gòu)壁管。實(shí)壁管及結(jié)構(gòu)壁管是指用于重力流的無壓埋地排水管道工程。埋地硬聚氯乙烯管材種類較多，不同管材因結(jié)構(gòu)不同，管徑范圍也不同，本規(guī)程規(guī)定的管材公稱直徑應(yīng)符合相應(yīng)的國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

1 修編內(nèi)容

1）對(duì)術(shù)語、定義及通用詞語所涉及的內(nèi)容通篇進(jìn)行了梳理，使之意義明確并與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)；完善了不同類型埋地硬聚氯乙烯排水管道的物理力學(xué)性能和管徑范圍，在條文說明中細(xì)化了引用依據(jù)說明；對(duì)條文中的解釋性內(nèi)容進(jìn)行提煉并納入條文說明中。

2）根據(jù)目前國內(nèi)軸向中空壁管生產(chǎn)實(shí)際情況和應(yīng)用案例及國家標(biāo)準(zhǔn)[1]的規(guī)定，補(bǔ)充硬聚氯乙烯軸向中空壁管。

3）對(duì)比國內(nèi)外有關(guān)埋地硬聚氯乙烯排水管的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)調(diào)研國內(nèi)應(yīng)用案例，調(diào)整了水力計(jì)算內(nèi)壁粗糙系數(shù)，將引用依據(jù)列入條文說明中。

4）修改管道結(jié)構(gòu)計(jì)算。硬聚氯乙烯排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)法，以可靠指標(biāo)度量管道結(jié)構(gòu)的可靠度。除驗(yàn)算管道整體穩(wěn)定性外，均應(yīng)采用分項(xiàng)系數(shù)設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行計(jì)算。硬聚氯乙烯排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算和驗(yàn)算。綜合調(diào)研產(chǎn)品資料和國標(biāo)等各類相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)程，泊松比出于安全考慮取值為0.35。

5）根據(jù)國標(biāo)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)管徑范圍，在附錄中修訂了滿流條件下不同管徑的水力坡降、流量、流速的關(guān)系表；補(bǔ)充了非滿流條件下硬聚氯乙烯實(shí)壁管、雙壁波紋管、加筋管和軸向中空壁管不同管徑的流速、流量關(guān)系計(jì)算公式。

6）針對(duì)管材接口及與檢查井連接要求，補(bǔ)充了管道與塑料檢查井、混凝土檢查井連接詳圖。

7）管道地基承載力的要求中取消了具體數(shù)值，給出了應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求的規(guī)定。管道地基的處理取消了具體做法，給出針對(duì)不同地質(zhì)情況可能產(chǎn)生不均勻沉降時(shí)應(yīng)進(jìn)行地基換填或加固處理的規(guī)定。

8）補(bǔ)充了管道閉氣試驗(yàn)的依據(jù)和具體要求。

2 修編依據(jù)

2.1 基本內(nèi)容

施工、質(zhì)量檢驗(yàn)及工程驗(yàn)收等基本內(nèi)容的規(guī)定是按照國家標(biāo)準(zhǔn)[2～3]的規(guī)定并結(jié)合硬聚氯乙烯（PVC-U）排水管特點(diǎn)編制的，依據(jù)可靠、成熟。

2.2 管道及連接件性能要求

管道及連接件的規(guī)格和物理學(xué)性能參數(shù)是依據(jù)現(xiàn)行國家產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[1，4～6]進(jìn)行規(guī)定的，依據(jù)可靠。將埋地硬聚氯乙烯排水管道的規(guī)格及物理學(xué)性能列入了條文說明，供排水管道工程設(shè)計(jì)選用時(shí)參考。

2.3 水力計(jì)算

埋地硬聚氯乙烯排水管道水力計(jì)算的基本公式采用曼寧公式[7]，埋地硬聚氯乙烯排水管道的粗糙系數(shù)引用了我國的國家標(biāo)準(zhǔn)[7～9]、美國實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)值、美國Uni-belIPVC管協(xié)會(huì)推薦及日本下水道協(xié)會(huì)JswAs標(biāo)準(zhǔn)推薦的數(shù)值。

由于接頭阻力及管道在污水環(huán)境中管內(nèi)積污等影響，粗糙系數(shù)可能增大，因此綜合考慮確定的粗糙系數(shù)取值范圍是可靠的。

2.4 結(jié)構(gòu)計(jì)算

埋地硬聚氯乙烯排水管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法。依據(jù)文獻(xiàn)[3]并參考有關(guān)國外標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)內(nèi)容，埋地硬聚氯乙烯排水管道的結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)設(shè)計(jì)主要內(nèi)容確定包括：管道環(huán)截面強(qiáng)度計(jì)算、管道環(huán)截面變形驗(yàn)算、管道抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算。

2.4.1 管道環(huán)截面強(qiáng)度計(jì)算

埋地硬聚氯乙烯排水管道環(huán)截面強(qiáng)度計(jì)算方法參照美國聚乙烯波紋管協(xié)會(huì)資料《聚乙烯波紋管的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法》的有關(guān)內(nèi)容制定。管道環(huán)截面的強(qiáng)度按柔性管的理論計(jì)算，管兩側(cè)的側(cè)向土抗力由管道在豎向荷載作用下管徑側(cè)變形的大小確定。側(cè)向土抗力的圖形采用Spangler拋物線形，管道在外壓力作用下的彎曲應(yīng)力通過在豎向變形下管材的應(yīng)變來計(jì)算。管壁截面環(huán)向彎曲拉應(yīng)力公式中的系數(shù)調(diào)整為1.76。

2.4.2 管道環(huán)截面變形驗(yàn)算

管道環(huán)截面變形公式采用了美國spangler公式，同時(shí)符合我國國家標(biāo)準(zhǔn)[3]的規(guī)定。公式中的變形滯后效應(yīng)系數(shù)可根據(jù)溝槽管道胸腔部位回填土的密實(shí)度取值，密實(shí)度大就取大值，密實(shí)度小則取小值。埋地硬聚氯乙烯排水管道的允許直徑變形率國內(nèi)外一般都控制在5%以內(nèi)，因此本規(guī)程規(guī)定為5%。考慮到國內(nèi)各類型管材產(chǎn)品性能不一，有的管材彈性變形極限較小，如果允許變形率都按照5%控制，則在某些情況下可能導(dǎo)致安全系數(shù)過低；因此，當(dāng)遇到這種情況時(shí)，為保證安全，依據(jù)生產(chǎn)廠提供管材的實(shí)際彈性變形極限值來確定允許變形率更為宜。

2.4.3 管道抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算

管道抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算內(nèi)容按照我國國家標(biāo)準(zhǔn)[3]的相關(guān)條款制定。規(guī)程修訂前，計(jì)算公式僅用地下水深度來計(jì)算浮托力欠妥；修訂后改為按管道排水體積計(jì)算，抗浮永久荷載增加了管道自重。

2.5 管道的功能性試驗(yàn)

修訂后新增的無壓管道閉氣試驗(yàn)是在專家論證的基礎(chǔ)上引用了天津市工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)DB 29-95—2004《混凝土排水管道工程閉氣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和DB 29-155—2006《塑料排水管道工程閉氣檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，是經(jīng)過對(duì)比試驗(yàn)和工程實(shí)踐得出的閉氣標(biāo)準(zhǔn)，引用此方法是可靠的。

3 結(jié)論及建議

本次技術(shù)規(guī)程的修訂豐富了管材結(jié)構(gòu)形式，納入了近幾年技術(shù)發(fā)展成果，與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)調(diào)一致。由于埋地硬聚氯乙烯排水管道工程應(yīng)用范圍有限，對(duì)國內(nèi)實(shí)際工程的運(yùn)行測(cè)試數(shù)據(jù)還有待總結(jié)驗(yàn)證。

埋地硬聚氯乙烯排水管道工程質(zhì)量很大程度上取決于施工水平，好的產(chǎn)品和高質(zhì)量的施工才能確保管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但實(shí)際操作中存在不標(biāo)準(zhǔn)施工、粗野施工等情況，沒有充分發(fā)揮埋地硬聚氯乙烯排水管的既有功能，甚至造成管道的損壞。國內(nèi)使用埋地硬聚氯乙烯排水管的工程案例年限較短，有關(guān)技術(shù)人員僅對(duì)使用狀態(tài)進(jìn)行了調(diào)查，未進(jìn)行針對(duì)性的使用壽命試驗(yàn)研究，因此，業(yè)內(nèi)有必要進(jìn)一步開展對(duì)現(xiàn)有工程使用狀況的調(diào)查研究并配合其使用條件的試驗(yàn)，分析管道變形和耐久性，為今后完善規(guī)程內(nèi)容奠定基礎(chǔ)。

埋地硬聚氯乙烯排水管材還有很多新型產(chǎn)品，本規(guī)程修訂中尚未納入，有待制定了相應(yīng)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)或技術(shù)規(guī)程后，再完善相關(guān)內(nèi)容?！酢?/p>