鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管在洛陽市市政排水排污工程中應用  

   洛陽新材料科技股份有限公司：劉志軍 陳全奎 楊柯 楊世超

摘  要：鋼帶增強聚乙烯螺旋纏繞波紋管在國內外許多工程中得到了廣泛  的應用。洛陽市作為我國重要工業及旅游城市之—，國家將洛陽洛龍新區的發展納入國家發展戰略，這為洛陽市的快速發展，為各行各業在洛陽市的發展提供了難得機遇和條件。本文的筆者對洛陽市政管網概況進行了調查，對鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的性能認真進行了分析，對國家及洛陽市推廣、鼓勵使用塑料管材的產業政策進行了研究，對使用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與混凝土管進行了經濟技術比較和分析，對鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管在洛陽市政排水、排污工程中應用前景進行了研究及分析，并提出了積極的建議。      

關鍵詞：鋼帶增強、波紋管、市政工程、研究分析       

一、洛陽市市政排水、排污管網現狀  

(一)洛陽市市政排水、排污管網建設概況 

城市排水工程是用來收集、輸送雨、污水以及對城市污水進行處理并設法利用的重要的城市基礎設施之一，有效的城市排水系統，對保護城市水環境免遭污染，保持械市水的良性循環起到非常重要的作用。洛陽市作為我國重要工業及旅游城市之—，完善的排水設施是保證洛陽市建設成為經濟繁榮、社會文明、科教發達、設施完善、環境優美、人民富裕的港口城市、北方經濟中心和生態城市的重要條件。1999年，洛陽市排水管道長度為6731公里，到2005年，為7668公里，預計到2015年，為9702公里。其中，到2005年，中心城區為5040公里，預計到2015年，為5580公里，洛陽市排水干管總長度2278公里，排水泵站157座，污水服務面積149平方公墾，服務面積普及率61.32％，雨水服務面積120平方公里，服務普及率50．9％；洛龍城區緘市污水處理能力13．1萬立方米／日，污水處理率達到40％，污水服務面積120平方公里，服務面積普及率80%。  

 (二)洛陽市市政排水、排污管網現狀存在的問題      

由于歷史、資金等因素的制約，洛陽市市政排水設施狀況存在以下主要問題：      

1，排水設施的服務面積普及率偏低      洛陽市中心城區污水管網普及率為69．61％，雨水管網普及率為59．09％，污水處理率為75％，河流面積改造完成宰為24．6％。管網、泵站配套建設不同步，排水設施不能發揮應有功能。      

2、隨著城市建設的不斷發展，排水設施建設滯后，造成老賬未還，新帳又欠的局面。      

3、原有排水沒施陳舊老化，規模容量已超過以設計標準，舊城區部分地區仍是雨污水合流，造成了河道污染。      

4、由于污水處理率低，造成了生態環境的污染。      

5、排水泵站和管道超期服役，急需更新改造      在中心城區排水管道中超期服役、帶病運行的管道有842公里，造成排水不暢。還有部分工礦企業廢水超標排放，嚴重腐蝕排水設施。  

(三)洛陽市“十一五”市政排水、排污管網規劃 

    目前，洛陽市人民政府批轉市環保局《洛陽市“十一五”水污染防治實施方案》。“十一五”期間，全市計劃建設282個項目，總投資164．49億元。劍2010年，洛陽市市政新增地下管網2100公里。從現在到2010年，污水處理能力達到179萬立米／日，污水處理率達到90％以上，雨水管網普及率為73．8％，中心城區雨、污河流改造完成率達到95．7％，污泥預處理率達到100％，現有超期服役管道及泵站改造100％。202O年，工業廢水排放達標率不低于98％，城市污水處理率達到98％，回用率達到50％-60％，管網覆蓋率達到98％。 

    全市所有新建、擴建、改建城鎮污水處理廠，排水要達到國家《城鎮污水處理廠污染物排放標準}（GB18918—2002)一級排放標準，在建和已建成運行的城鎮污水處理廠，到2008年底前完成脫氮設施建設，到2010年底前排水要達到一級排放標準：其它排污單位要達到國家或地方相應的污水排放標準和總量控制指標；排污單位廢水未達到排放標準或無合理排放去向的，禁止排放。引灤等飲用水源水質要達到國家《地表水環境質量標準》(GB3838—2002)三類標準，達標率要保持在96％以上；海河等城市景觀河道要達到五類水質標準：國家考核斷面達到相應功能區水質標準，水質達標率100％；各建成區無劣五類水體；近岸海域環境功能區水質有所改善。為完成“十一五”期間水污染防治目標，本市水污染防治重點任務是：“十一五”水污染防治將從：工業污染防治、生活污染治、農業面源污染治理、地表水污染治理和近岸海域污染防治等五個方面展開，建設城鎮污水處工程34項，新增污水處理能力60．4萬噸／日；要完成上述“十一五”市政排水、排污管網規劃及水污染防治實施方案，必然需要大量的管材，選擇什么樣的管材具有非常重要的意義。  

（四)洛陽市市政排水管網所用的排水管材及存在的問題 

    目前洛陽市市政排水管網所用的管材幾乎全部是混凝土管材，而且相當一部分是平口混凝上管。傳統的混凝土管材在長期的市政工程中處于統治性的地位，發揮了重要的作用。但隨著國民經濟的快速發展，對于環保的要求越來越高，市政排水管網對排水管材的要求就越來越高，主要有： 

1. 對管網系統的滲水量要求更高，對防止對環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發生污水滲漏，既造成了對環境和地下水的污染，又造成了水資源的巨大浪費： 

 2、對管網系統的防腐蝕性能，提高管網系統的使用壽命要求更高，混凝土管材設計壽命為15至20年，使用壽命短，很能滿足要求； 

3、對管網系統的快速施工要求更高，簡捷、方便、快速； 

4、對管網系統在特殊情況下的施工要求更高，例如：冬季施工：、深溝槽施工、特大口徑管網施工：

對于上述等四個方面，鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管*可以滿足上述要求，這就為塑料管材尤其是鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的生產和應用提供了巨大的市場。

二、鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管結構性能和特點  

(一)國內、外鋼帶增強聚乙烯螺旋纏繞波紋管的生產和應用現狀  

  鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，起初出現在日本，由日本Kanaflex公司研發投入生產和應用。1999年口本Kanaflex公司與同家建設部、北京市塑料協會、洛陽興明泰塑料制品有限公司等進行了技術交流。2003年四川金石東方與四川森普管材股份有限公司合作，共同研制中同類型的鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，并于2004午將產品和設備投放市場，約有近四十條線在國內外投產，形成了10萬噸的生產銷售能力。其中洛陽新材料科技股份有限公司于2009午9月投資生產鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，共有四條生產線，可生產DN300至DN3000等二十余種規格鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，年生產能力可達8000噸，到目前為止，  共生產銷售約12000噸，折合成DNl000的管材，約240公里，在全國一百多個工程當中得到應用。 

 (二)鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管結構鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管是使用連續鋼帶壓成近似∧型的螺旋鋼帶纏繞出內、外兩層熱熔接的聚乙烯之間，把鋼材的高剛度、高強度和聚乙烯的柔韌、耐腐、耐磨結合在一起，可以使管材做到SN8、SNl2.5、SNl6三個環剛度等級，彌補了較大直徑塑料埋地排水管做不到SN8的限制。在達到高性能要求的同時，突出的優點是節約原材料，比同直徑、同環剛度的全塑料埋地排水管可以顯著的降低成本。    

（三)推廣鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的必要性     

 近幾年來，推廣大口徑塑料排水管生產和應用，一直是我國塑料管道的一個熱點。在塑料管道各個應用領域中塑料排水、排污管道雖然起步較晚，但是發展非常迅速。上世紀90年代全國產量僅幾萬噸，但到20006年全國大口徑塑料管道產量達到30萬噸，預計2010年將超過60萬噸。預測塑料排水管前景廣闊的根據是：     

1、全國防治水污染、新小城鎮建設和道路工程等投資熱潮開拓了的市場需求；    

2、塑料埋地排水管的優點已經逐步被市場認可，生產和應用技術已經逐步普及；         

 3、發展化學建材是國家的方針，塑料排水、排污管材屬于節能省地環保型化學建材，各級政府大力支持和推廣塑料埋地排水管；     

4、我國已經掌握相關塑料埋地排水管*技術，設備和材料實現了國產化；     

5、有關人口徑塑料埋地排水管的標準和施工技術規范已經頒布并開始實施；     

6、通過工程實踐，已結累了大量的生產、施工經驗和技術。 

    我國在推廣塑料埋地排水管中遇到的一個主要障礙是在較大直徑管道(內徑800毫米以上)，塑料排水管的管材原材料較貴，產品價格也較貴，根據全國各地實際的經驗，推廣直徑在800毫米以下塑料管材比較容易，因為塑料管材價格和混凝土管材相比價格雖然較貴，但由于施工較方便，安裝快捷，綜合造價較低或接近，市場都能接受。但是800毫米以上塑料排水管和混凝土管的價格相比較差距越來越大，但是隨著各地政府限制和淘汰混凝土管政策的出臺，城鄉整體環境保護意識的提高，經過各方面的協調，在部分地區仍使用了部分較大直徑的塑料埋地排水管。   

要想增加管材環鋼度必須多使用原材料。近幾年來石油市場出現嚴重動蕩，受它的影響，塑料原材料價格爆漲，也加大了塑料管材的生產成本。為了降低成本，提高環剛度，有些企業在聚乙烯料中慘人大量回收料和添充料，但這些事實證明效果有限，而且摻入填充料有可能嚴重危害管材質量的性能。還有一些企業為了降低成本，爭奪市場，不負責任的向用戶推薦較低環剛度的管材，導致一些工程發生變形過大和壓曲失穩事故。國內各地有不少塑料埋地排水管接連出事故，給埋地用排水管的信譽和推廣造成嚴重的損傷和挫折，其中原因之一就是因為采用了過低的環剛度管材。因此，要突破推廣埋地排水管的上述難題，必須依靠科技進步，走科技創新發展的道路。 

 (四)鋼帶增強聚乙烯螺旋纏繞波紋管的生產及質量控制    

 鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管是一種復合的結構壁管，管壁結構由三層結構構成；內層是一個連續纏繞成型的PE內層管，內層管外纏繞壓成近似∧型的螺旋鋼帶增強體，在鋼帶增強體外復合PE外層管。要實現該產品的生產和使用，有四個生產關鍵要素必須得到控制：     

1、要選樣好碳素鋼帶，鋼帶彈性模量高和低都不合理，都會影響到產品性能；    

2、粘合劑要選好，碳素鋼帶必須要經過預先涂塑，粘合劑要保證鋼帶和聚乙烯能粘結成一個整體；      

3、解決好管材成型問題，鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管整體性要好，涂塑鋼帶通過成型機，橫向斷層壓成近似∧形，而且縱向彎曲成螺旋形的鋼肋，纏繞并熔接在聚乙烯內、外層之間。  

4、必須解決鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的連接問題。      因為鋼的彈性模量是聚乙烯的200倍，彈性模量約為190000Mpa，結合金屬和塑料的優點顯然是能夠達到高環剛度、低消耗的理想辦法。高剛度，高強度的鋼帶和柔韌、耐腐、耐磨的聚乙烯結合在—起，可以使管材形成高環鋼度、高強度、耐腐蝕、密封性好地的大口徑塑料管材制品，*了較大直徑塑料埋地排水管只能達到SN8的限制，在達到高環剛度性能要求的同時，還要能降低塑料管材成本。

  (五)鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的性能和特點   

   由于鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管具有*的結構、性能和特點，其主要優勢是： 

   1、能達到較高環剛度，可實現SN8、SNl2．5、SN16；    

   2、鋼帶和塑料內外層之間粘接牢固，管材耐腐蝕，耐磨損，防滲漏，能防止對地下水資源的污染，有利于環境保護；   

   3、與混凝土管相比較，管材重量輕，搬運、施工、安裝方便；管網施工安裝速度快，維修方便；   

   4、管道內壁粗糙系數為0．0l(混凝上管粗糙系數為0．013)，同規格管材，塑料排水管可提高30％通水量；   

   5、有多種連結方式滿足不同工程的需要，目前主要使用擠山熔料焊接、熱收縮帶連接和電熟熔帶連接；   

   6、可以冬季施工；  

(六)鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與傳統混凝土管的綜合造價比較    

我們所作的塑料管材與混凝土管材直接費用對比分析，主要包括：開槽、管材價格、人工費、安裝材料費，吊裝費、材料取費、回填費用等。   

   1、對比的管材    

  塑料管材包括：DN800mm～DN2000mm鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管；混凝土管包括：DNS00mm～DN2200mm承插口混凝土管。   

   2、對比分析內容   

   統—埋設深度，規定管頂距地面1米或2米；采用統一的溝槽開挖方式，人機明開挖槽，包括挖土、開蹬、處理零星障礙、做排水溝、清底、清工作道、排水等全部工作，    

  采用規定的鋪設方式：    

  承插口混凝土管：鋪沒砂石基礎、下管、槽內排運管、刨窩、安裝膠圈、安管、做管座、閉水試驗。    

  塑料排水管材的鋪設我國目前沒有預算定額，但我們套用塑料供水管材的部分定額。鋪設內容包括：鋪設砂石基礎，下管、槽內排運管、刨窩、安裝膠圈、安管、閉水試驗。鋪設塑料管材的人工費、機械費套用近似重量的混凝土管的人工費，機械費，塑料管材及材料費選用的管材價格，其他費用套用同規格混凝上管材費用。  

采用同一的回填方式，明開槽人機環土，包括運土夯實、清理路面；      計算依據是洛陽市市政工程預算計價(排水管道工程)：  

    3、對比分析結論  DN800mm-DN2000mm鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與同口徑承插口混凝土管相比，直接費用提高22．40-38．59％，通水量提高30％，見表1；  

DNS00mm-DN2000mm鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與可代替承插口混凝土管相比，采取優化設計，在保持與池凝土管同樣通水量的情況下，直接費用持  平至提高20％，見表2。 

詳細各種管材的直接費用包括開槽、管材價格、人工費、安裝材料費、吊裝費、材料取費、回填費用等見表3； 

DN800mm-DN2000mm鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與同口徑承插口混凝土管按年投資使用費相比較，年投資使用費用提高0．364-13．65％，通水量提高30％，  見表4；  表4 鋼帶增強螺旋波紋管與同規格承插口混凝土管按年投資使用比較  因為鋼帶增強螺旋波紋管與同規格承插口混凝土管使用年限不同，按每年投資費用進行比較，鋼帶增強螺旋波紋管使用年限按50年計算，承插口混凝土管使用年限按20年計算，資金利率按8%計算。則鋼帶增強螺旋波紋管的資金回收系數為0.082，插口混凝土管的資金回收系數為0.10 

DN800mno-DN2000mm鋼帶增gH聚乙烯螺旋波紋管與可代替承插口混凝土管按年投資使用費相比較，采取優化設計，在保持與混凝土管同樣遞水量的情況下，午投資使用費用普遍降低0．042-28．22％，見表5。  表5 鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管與可替代承插口混凝土管按年投資使用費比較  因為鋼帶增強螺旋波紋管與承插口混凝土管使用年限不同，按每年投資費用進行比較，鋼帶增強螺旋波紋管使用年限按50年計算，承插口混凝土管使用年限按20年計算，資金利率按8%計算。則鋼帶增強螺旋波紋管的資金回收系數為0.082，插口混凝土管的資金回收系數為0.10。采取優化設計，結果見下表

三、鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的應用     

由于鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管產品具有*結構和性能，一投放市場，就收到了市場的青睞，得到了大量的應用，其中也包括了全國一些的重點建設工程，主要有：      

l、體育場館工程：鳥巢體育場、水立方游泳館、羽毛球館；      

2、國家機場工程：北京機場、洛陽機場、武漢機場、古林長白山機場、山西運城機場；      

3，市政排水、排污管網工程：太原市政工程、晉中市政工程、內蒙古赤峰  市松上工業園區工程、大連旅順、大同環城路排水工程；

4、國家航天工程：酒泉衛星發射基地；      

5、港口工程；洛陽港口工程、洛陽空港物流中心；      

6、出口：非洲安哥拉、澳大利亞等。    

四、國家建設部和洛陽市關于推廣大口徑塑料管材的有關政策 

(一)國家建設部的有關規定   

   我國對于推廣大口徑塑料管材非常重視，國家建設部先后以《建設部2003年科技成果推廣項目》(建科函「2003」134號)、《建設部20014年科技成果推廣項目》(建科函（2004)142號)，二00四年三月十八日，國家建設部以第218公告形式發布了“關于發布《建設部推廣應用和限制禁止使用技術》的公告”，  2006年3月1日，國家建設部以“建科38號關于印發《建設部節能省地型建筑推廣應用技術目錄》的通知。2006午12月28日以建設部公告的形式公示《“十一五” 管道類推廣和限制使用技術》，2007年6月14日，建設部以(建設部2007年第659號)《建設事業《“十一五”推廣應用和限制禁止使用技術(*批)公告》等，都對在城鎮排水管道工程中推廣應用大口徑塑料管材、限制禁止使用混凝土管材等技術產品做出了明確規定。涉及到推廣大口徑塑料管材的具體內容主要有；      

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

2、“城鎮排水塑料管道系統推廣應用高密度聚乙烯雙壁波紋管、向密度聚乙烯纏繞結構壁管、鋼帶增強聚乙烯螺旋纏繞管、硬聚氯乙烯環形肋管、聚氯乙烯(PVC-U)管(實壁)、玻璃鋼加砂(GRP)管等。產品性能應符合相應國家或行業標準要求，設計施工應符合相應的工程技術規程要求，管周圍回填土應選材合理，并達到密實度要求。塑料排水管道系統應優先采用塑料檢查井”。  

3、建設部第659號公告還規定：“對《技術公告》中的限制使用技術和禁止使用技術，施工圖沒計審查單位、工程監理單位和工程質量安全監督部門應將其列為審查內容，依照《技術公告》的規定進行審查，房地產開發、設計和施工單位不得違反規定使用。凡違反《技術公告》并違反工程建設強制性標準的，依據《建設工程質量管理條例》和《建設工程安全生產管理條例》對有關單位進行處罰”。  

（二）洛陽市的有關規定      

洛陽市建設管理委員會依據建設部的有關規定，于2003年頒發了《關于進一步在住宅建設中淘汰落后產品的通知》(建材「2003」192號)，規定禁止使用排水管管徑600mm以下(含600mm)的埋地鑄鐵管、水泥管、陶瓷管，推廣使用符合相關標準的塑料管材。洛陽市政府發布的《洛陽市產業技術進步指導目錄(2005年-2010年)》文件中，把大口徑聚乙烯等塑料管材生產技術列為鼓勵發展的產業技術。    

五、分析、結論和建議    

 綜上所述，經過系統分析，我們認為在洛陽市推廣大口徑鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的條件已經成熟：      

1、政策成熟：國家建設部已經對推廣鋼帶增弛聚乙烯螺旋波紋管的應用做出了明確地產業政策，洛陽市在大力推廣塑料管材的應用方面有明確規定；  

2、技術成熟；產品國家行業標準、行業技術規程齊全；   

   目前生產銷售鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的標準是：中華人民共和國城鎮建設行業標準，《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯(PE)螺旋波紋管》，CJ／T225-2006；目前采用的設計、施工、安裝技術規程是：中國工程建設標準化協會標準，《埋地排水用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管管道工程技術規程》，CECS223：2007      

3、時機成熟：洛龍新區開發開放納入國家發展戰略，洛陽市快速發展為大口徑鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管材的發展和應用提供了難得的機遇；      

4、條件成熟：我市檢測機構在原有的基礎上添置設備，配備人才，目前21站、24站和市政工程檢驗站都具備檢驗資質和槍驗能力，能對大口徑塑料管材的產品質量進行嚴格把關，保證進入工程材料的質量。建材業協會和建材交易服務中心對進場材料進場備案，能保證進入工程塑料管材的質量；      

5、洛陽市生產的大口徑鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管材具備一定的生產能力，在全國處于優勢地位，能滿足洛陽市市政工程的建設需要；      

6、大口徑鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管材在國家和洛陽市的一些大型工程、重點工程得到應用，積累了一些經驗；   建議洛陽市政府及有關部門出臺鼓勵政策，在洛陽市及洛龍新區開發開放和城市建設中大力推廣、使用大口徑鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管，讓這種新型的環保產品發揮它應有的*作用，為洛陽市的城市建設的發展做出積極貢獻。