《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技術規程》修編解讀

張東巖，趙樂軍，史志利，李曦淳

（天津市政工程設計研究總院有限公司，天津 300392）

近年來，隨著我國經濟技術水平的不斷發展，城鎮化和基礎設施建設穩步推進，各種新材料、新工藝、新技術不斷涌現。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、運輸安裝方便等特點，而廣泛應用于工程建設中。特別是隨著技術不斷進步，生產工藝改善，硬聚氯乙烯管材的形式、性能也有了發展，經濟和社會效益顯著，具有很大的推廣應用價值。根據中國工程建設標準化協會《2017年第二批工程建設協會標準制訂、修訂計劃》（建標協字[2017]031號）的要求，對CECS 122：2001《埋地硬聚氯乙烯排水管道工程技術規程》規程進行修編，為硬聚氯乙烯排水管道的工程應用提供指導，促進行業的技術進步，促動新型環保管材產業的發展；為城鎮排水設施建設，特別是海綿城市建設的排水管材提供技術支持，滿足建設物理性能優良、耐化學腐蝕、質輕耐用、安裝方便、施工便捷的排水管道工程的市場需求。

修編后的規程適用于新建、擴建和改建的無壓埋地硬聚氯乙烯排水管道工程設計、施工及驗收。埋地硬聚氯乙烯排水管道的設計、施工及驗收除應符合本規程規定外，尚應符合國家現行有關標準的規定。埋地硬聚氯乙烯排水管道包括：實壁管和雙壁波紋管、加筋管、軸向中空管等結構壁管。實壁管及結構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，不同管材因結構不同，管徑范圍也不同，本規程規定的管材公稱直徑應符合相應的國家產品標準。

1 修編內容

1）對術語、定義及通用詞語所涉及的內容通篇進行了梳理，使之意義明確并與相關標準協調；完善了不同類型埋地硬聚氯乙烯排水管道的物理力學性能和管徑范圍，在條文說明中細化了引用依據說明；對條文中的解釋性內容進行提煉并納入條文說明中。

2）根據目前國內軸向中空壁管生產實際情況和應用案例及國家標準[1]的規定，補充硬聚氯乙烯軸向中空壁管。

3）對比國內外有關埋地硬聚氯乙烯排水管的標準，同時調研國內應用案例，調整了水力計算內壁粗糙系數，將引用依據列入條文說明中。

4）修改管道結構計算。硬聚氯乙烯排水管道結構設計應采用以概率理論為基礎的極限狀態設計法，以可靠指標度量管道結構的可靠度。除驗算管道整體穩定性外，均應采用分項系數設計表達式進行計算。硬聚氯乙烯排水管道結構設計，應按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態進行計算和驗算。綜合調研產品資料和國標等各類相關標準規程，泊松比出于安全考慮取值為0.35。

5）根據國標產品標準管徑范圍，在附錄中修訂了滿流條件下不同管徑的水力坡降、流量、流速的關系表；補充了非滿流條件下硬聚氯乙烯實壁管、雙壁波紋管、加筋管和軸向中空壁管不同管徑的流速、流量關系計算公式。

6）針對管材接口及與檢查井連接要求，補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值，給出了應符合設計要求的規定。管道地基的處理取消了具體做法，給出針對不同地質情況可能產生不均勻沉降時應進行地基換填或加固處理的規定。

8）補充了管道閉氣試驗的依據和具體要求。

2 修編依據

2.1 基本內容

施工、質量檢驗及工程驗收等基本內容的規定是按照國家標準[2～3]的規定并結合硬聚氯乙烯（PVC-U）排水管特點編制的，依據可靠、成熟。

2.2 管道及連接件性能要求

管道及連接件的規格和物理學性能參數是依據現行國家產品標準[1，4～6]進行規定的，依據可靠。將埋地硬聚氯乙烯排水管道的規格及物理學性能列入了條文說明，供排水管道工程設計選用時參考。

2.3 水力計算

埋地硬聚氯乙烯排水管道水力計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引用了我國的國家標準[7～9]、美國實驗室試驗值、美國Uni-belIPVC管協會推薦及日本下水道協會JswAs標準推薦的數值。

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

2.4 結構計算

埋地硬聚氯乙烯排水管道結構設計采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法。依據文獻[3]并參考有關國外標準的相關內容，埋地硬聚氯乙烯排水管道的結構極限狀態設計主要內容確定包括：管道環截面強度計算、管道環截面變形驗算、管道抗浮穩定性驗算。

2.4.1 管道環截面強度計算

埋地硬聚氯乙烯排水管道環截面強度計算方法參照美國聚乙烯波紋管協會資料《聚乙烯波紋管的結構設計方法》的有關內容制定。管道環截面的強度按柔性管的理論計算，管兩側的側向土抗力由管道在豎向荷載作用下管徑側變形的大小確定。側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力通過在豎向變形下管材的應變來計算。管壁截面環向彎曲拉應力公式中的系數調整為1.76。

2.4.2 管道環截面變形驗算

管道環截面變形公式采用了美國spangler公式，同時符合我國國家標準[3]的規定。公式中的變形滯后效應系數可根據溝槽管道胸腔部位回填土的密實度取值，密實度大就取大值，密實度小則取小值。埋地硬聚氯乙烯排水管道的允許直徑變形率國內外一般都控制在5%以內，因此本規程規定為5%。考慮到國內各類型管材產品性能不一，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致安全系數過低；因此，當遇到這種情況時，為保證安全，依據生產廠提供管材的實際彈性變形極限值來確定允許變形率更為宜。

2.4.3 管道抗浮穩定性驗算

管道抗浮穩定性驗算內容按照我國國家標準[3]的相關條款制定。規程修訂前，計算公式僅用地下水深度來計算浮托力欠妥；修訂后改為按管道排水體積計算，抗浮永久荷載增加了管道自重。

2.5 管道的功能性試驗

修訂后新增的無壓管道閉氣試驗是在專家論證的基礎上引用了天津市工程建設標準DB 29-95—2004《混凝土排水管道工程閉氣檢驗標準》和DB 29-155—2006《塑料排水管道工程閉氣檢驗標準》的規定，是經過對比試驗和工程實踐得出的閉氣標準，引用此方法是可靠的。

3 結論及建議

本次技術規程的修訂豐富了管材結構形式，納入了近幾年技術發展成果，與相關標準協調一致。由于埋地硬聚氯乙烯排水管道工程應用范圍有限，對國內實際工程的運行測試數據還有待總結驗證。

埋地硬聚氯乙烯排水管道工程質量很大程度上取決于施工水平，好的產品和高質量的施工才能確保管道系統的正常運行，但實際操作中存在不標準施工、粗野施工等情況，沒有充分發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。國內使用埋地硬聚氯乙烯排水管的工程案例年限較短，有關技術人員僅對使用狀態進行了調查，未進行針對性的使用壽命試驗研究，因此，業內有必要進一步開展對現有工程使用狀況的調查研究并配合其使用條件的試驗，分析管道變形和耐久性，為今后完善規程內容奠定基礎。

埋地硬聚氯乙烯排水管材還有很多新型產品，本規程修訂中尚未納入，有待制定了相應的產品標準或技術規程后，再完善相關內容。□■