在國家工業化過程中，城市化進程得到了急速發展。2018年統計數據顯示，人口超過千萬的城市達13個，人口超過600萬的城市達59個。目前城市老舊管網病害嚴重，人口集聚也給水生態環境帶來巨大壓力，現亟需對雨污管網進行治理，解決城市黑臭水體頑疾。而排水管道種類很多，且新型管道還再出現。所以城市排水管網設計選型時，如何選擇最優管材方案，對保障項目順利實施具有重要意義。

一、排水管道分類及常見管道類型

排水管道按材質分可分為金屬類、非金屬類；

金屬類排水管分為黑色金屬和有色金屬管道，常見有鍍鋅鐵管、鑄鐵管、不銹鋼管等。

非金屬類管道分為有機型和無機型，混凝土管是常見的無機非金屬管道，有機非金屬管道主要有塑料管道、玻璃鋼管道、橡膠管道、復合材料管道等。

目前城市排水管網主要使用鋼筋混凝土管和HDPE管（高密度聚乙烯管），HDPE管又分很多種類。下文通過對鋼筋混凝土管和HDPE管性能特點進行分析，綜合考慮項目相關方利益訴求和市場、環境因素，總結管材設計選型原則，以期為同類型項目提供參考價值。

二、鋼筋混凝土管與HDPE管性能特點

（一）優缺點簡述

1、鋼筋混凝土管

優點：強度高、剛度大、承載能力強，安全系數高，制造成本低、就地取材。

缺點：生產效率低，內壁粗糙，安裝效率低、接頭多、密封性差，運輸困難、接口易破損，受環保檢查影響，價格及供應保障能力不穩定。

2、HDPE塑料管道

優點：重量輕、韌性好、抗震性能好，水力特性好，抗腐蝕能力強、壽命長，生產安裝效率高、密封性好。

缺點：成本高、市場混亂，種類多、質量參差不齊。

（二）鋼筋混凝土管與HDPE管道主要性能特點比較

1、水力特性

HDPE管內壁光滑，粗糙率為0.009~0.01，鋼筋混凝土管粗糙率為0.013~0.014，實驗證明，同樣坡度下HDPE管排水能力較混凝土管高20%-40%，通過下表得知，直徑越小，HDPE管水力特性優勢相較于混凝土管越明顯。同時混凝土管通水后，內壁易出現長草、積淤現象，有礙正常排水。所以管徑較小的情況下，應避免使用鋼筋混凝土管。我公司西南地區A市排水管網設計中，600mm及以下管道全部使用HDPE管道。

2、連接方式及密封性

混凝土管常采用橡膠圈密封連接。但因管道表面粗糙，密封性較差。其次，混凝土管重量大，安裝較困難，易造成橡膠圈卷曲、撕裂、擠出等情況。另外，鋼筋混凝土管每根2m-2.5m（塑料管通常每根6m），接頭數量是塑料管道的2.4-3倍，故接頭密封失效概率也更高。所以在抗滲要求高、安裝條件復雜的工況下，盡量不選取鋼筋混凝土管。

3、使用壽命

生活污水和雨水有一定腐蝕性，在60℃內HDPE管材對酸堿都具有很好的抗腐蝕性，而混凝土管的耐腐蝕性相對較弱，長期處于酸性環境時，容易變酥變脆，直至管道破壞。根據我公司西南地區A市項目管網普查情況，混凝土管的壽命一般為15年至20年, 而根據歐美早期使用結果，HDPE管材使用壽命可達50年，優勢明顯。

4、管道鋪設

HDPE管重量輕，安裝過程對吊裝機械依賴程度低，例如：6米DN600型HDPE管重量約120kg，2-3人即可配合安裝，方便省力。其次HDPE管通常每根6m廠，鋼筋混凝土管每根2-2.5m，安裝接頭少、安裝效率高。所以在工期緊張或作業面狹窄條件下，應優先選擇HDPE管。

5、經濟性分析

通過市場調查，HDPE管出廠單價約是鋼筋混凝土管的1.5倍-3倍，但前者使用壽命卻是后者的2-3倍，前者雖然一次性投入較多，但長遠看成本并不高。而且混凝土管道生產廠家通常在城市周邊，運輸成本也較HDPE管更低，尤其大管徑管道，混凝土管性價比更優。

6、力學性能

鋼筋混凝土管最大的優勢是整體性好、剛度大，承載能力高，在城市主干道管網中占有絕對優勢。HDPE管材抗壓能較力差，管徑較小的情況下，管道與土壤可形成一定的管土共同抗壓能力，而隨著管徑增加，單位截面承載變大，HDPE管易出現變形塌陷等情況。

綜合對比看HDPE管各優勢明顯，但如果設計管徑大或管道位于主干道下，鋼筋混凝土管優勢仍十分明顯。例如：我公司在西南地區A市排水管網設計中，綜合考慮各項因素后，最終確定800mm及以上規格的管道采用鋼筋混凝土管，其余采用HDPE塑料管。

（三）HDPE排水管道類型選取要點

HDPE管多達十余種，如：雙壁波紋管、克拉管、鋼帶增強管、塑鋼纏繞管、鋼塑復合管、內肋增強管、中空壁塑鋼纏繞管等。HDPE管道設計選型時，應著重考慮以下因素：

1、產品競爭程度

HDPE管材類型眾多，設計時應首選市場化程度高、供應商資源豐富、競爭充分的產品，這樣有利于談判采購和供應保障，同時應避免使用地域屬性強、缺乏有效競爭的產品。

2、管道結構特點

HDPE管按制造工藝可分為擠出成型和纏繞熔接成型，大多數HDPE管屬于纏繞熔接；雙壁波紋管是擠出成型管代表。

受模具限制雙壁波紋管主要是DN600以下規格，該管道生產效率高、安裝方便，但綜合性能不如纏繞熔接型管道。纏繞熔接型管道環剛度高、縱向抗拉能力強，在局部受壓后，外力可通過加強肋傳導疏散。同時纏繞型管道波峰狀結構增加了與土壤接觸面積，提高了管土共同抗壓能力，提升了使用穩定性。

HDPE管按材料可分為全塑型和鋼塑復合型。目前HDPE原材單價12000元/噸，鋼帶單價5000元/噸，同等環剛度條件下，鋼塑復合管成本更低，相同重量條件下，鋼塑復合管環剛度更高，抗壓能力更強。但由于鋼帶與管材母體膨脹系數相差較大（PE=0.195mm/m.k , 鋼=0.012mm/m.k），溫差較大的環境中，鋼帶容易與管材分離，甚至割斷管材母體。

如果在沿海城市或污水污染程度較高的地區，管道裂隙和接口處密封不嚴均還會導致污水、海水進入鋼帶與母材裂隙，加速材料腐蝕，破壞管道結構。

所以在沿海城市或污水污染程度較高的地區宜選用全塑料型HDPE管道，以保證特殊環境下管道的耐久性；在內陸常年溫差較小的地區，可以選擇鋼塑復合管，在滿足項目功能要求情況下，能進一步降低工程成本。

4、接頭連接方式

HDPE管常見連接方式有不銹鋼卡箍連接、熱縮套連接、電熱熔連接、承插式橡膠圈連接等。無論何種連接接頭，與管道成本本身相比無足輕重，但卻會對工期進度、安裝質量產生巨大影響，不同接頭方式對比情況如下：

*補充說明*：

1)適用范圍：

熱縮套幾乎適用于所有HDPE排水管連接（管道自帶接頭結構情況除外，如承插口），適應性最強；不銹鋼卡箍組件多，成本較高，較熱縮套適用范圍小，抗腐蝕能力差；電熱熔連接或承插橡膠圈連接方式僅適用帶承插式接頭的排水管道。

2)自然條件適應性：

承插式橡膠圈密封連接和不銹鋼卡箍連接方式適應性最強，不受風雨天氣限制；電熱熔連接方式雨天不可施工，大風天氣下雖然可以施工，但會嚴重影響熱熔速率和安裝速度；熱縮套連接方式適應性最差，風雨天氣下均不能施工。

3)工人素質要求：

以上接頭連接方式中，熱縮套連接最為復雜。首先熱縮套連接需要火焰以合適的溫度全部烘烤，其次要把熱收縮管與管才間的氣體全部排除，使其與管材全部貼合，最重要的是熱縮套連接時，需要對管道翻滾以便焊接熱縮套下端面，但是管道連接過長或者管道已固定時，接頭焊接很容易出現焊接質量問題。所以熱縮套連接的每一步對工人技能和責任心都有著較高的要求。

4)接頭屬性：

電熱熔承插連接屬于剛性連接，其余三種屬于柔性連接。電熱熔接頭在安裝后如有扭動、彎曲等動作，或者承載過大，容易造成開裂開裂、導致密封失效。

所以管材設計選型中，應充分考慮工期要求、項目當地自然條件地質環境以及施工隊伍工作整體素質，選擇適合的管道接頭連接方式。如：A地風雨天氣較多、工期緊張，宜選擇承插式橡膠圈連接和卡箍連接管道；B地常年干燥炎熱，宜選擇承插式熱熔連接和熱縮套連接管道；C地處于地震帶，且管道位于主干道下，則不宜選擇電熱熔承插式連接管道，而應該采用其他柔性連接接頭管道。

三、管材設計選型其他影響因素分析

管材設計選型，除滿足功能要求外，還應著重考慮以下因素：

（一）各相關方利益訴求

為保證項目順利開展，減少后期實施阻力，設計階段還應充分識別項目利益相關方，分析其在管材選擇、使用方面的利益構成，綜合考慮各相關方影響力和重要性，最大限度平衡利益訴求。

管材設計選型應考慮政府主管部門、建設單位、施工單位，甚至地方企業商會、協會等利益相關方對項目設計或后續使用可能產生的影響，部分利益方不會影響管材設計工作，但會在后期使用中影響保障供應。比如A地區某行業協會，組織控制對行業產品限產限量，搞饑餓營銷，給項目造成了巨大損失。所以在設計選型階段應著重分析可能會給項目帶來負面影響的相關方，采取相應措施規避或減少相關風險。

（二）市場供應環境

主要指目標管材潛在供應商分布情況、供貨保證能力和競爭情況。設計選定的管材市場應是一個供應充足、競爭充分，受外界環境影響小的產品。比如考慮選擇鋼筋混凝土管時，應對環保督促期間供應商的實際供應能力進行調研；再如優先選擇項目周邊一定范圍內有較多生產商的產品。總之設計選型要內外兼顧、全面考察調研周邊市場供應情況。

綜上所述，城市水環境治理項目在排水管材設計選型中，應本著質量技術可靠、經濟適用可行的原則，充分考慮管道質量技術特性、施工進度需求、施工現場條件、相關方利益訴求、產品市場環境，對接城市中遠期規劃情況，因地制宜選定最優管材選型方案，維護項目整體利益，保障項目順利實施。

【文章來源：中國水網】