钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在天津市政排水排污工程中应用Word文档下载推荐.docx
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4、由于污水处理率低,造成了生态环境的污染。
5、排水泵站和管道超期服役,急需更新改造
在中心城区排水管道中超期服役、带病运行的管道有842公里,造成排水不畅。
还有部分工矿企业废水超标排放,严重腐蚀排水设施。
(三)天津市“十一五”市政排水、排污管网规划
目前,天津市人民政府批转市环保局《大津市“十一五”水污染防治实施方案》津政发[2007]78号)。
“十一五”期间,全市计划建设282个项目,总投资164.49亿元。
剑2010年,天津市市政新增地下管网2100公里。
从现在到2010年,污水处理能力达到179万立米/日,污水处理率达到90%以上,雨水管网普及率为73.8%,中心城区雨、污河流改造完成率达到95.7%,污泥预处理率达到100%,现有超期服役管道及泵站改造100%。
202O年,工业废水排放达标率不低于98%,城市污水处理率达到98%,回用率达到50%-60%,管网覆盖率达到98%。
全市所有新建、扩建、改建城镇污水处理厂,排水要达到国家《城镇污水处理厂污染物排放标准}(GB18918—2002)一级排放标准,在建和已建成运行的城镇污水处理厂,到2008年底前完成脱氮设施建设,到2010年底前排水要达到一级排放标准:
其它排污单位要达到国家或地方相应的污水排放标准和总量控制指标;
排污单位废水未达到排放标准或无合理排放去向的,禁止排放。
引滦等饮用水源水质要达到国家《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)三类标准,达标率要保持在96%以上;
海河等城市景观河道要达到五类水质标准:
国家考核断面达到相应功能区水质标准,水质达标率100%;
各建成区无劣五类水体;
近岸海域环境功能区水质有所改善。
为完成“十一五”期间水污染防治目标,本市水污染防治重点任务是:
“十一五”水污染防治将从:
工业污染防治、生活污染治、农业面源污染治理、地表水污染治理和近岸海域污染防治等五个方面展开,建设城镇污水处工程34项,新增污水处理能力60.4万吨/日;
要完成上述“十一五”市政排水、排污管网规划及水污染防治实施方案,必然需要大量的管材,选择什么样的管材具有非常重要的意义。
(四)天津市市政排水管网所用的排水管材及存在的问题
目前天津市市政排水管网所用的管材几乎全部是混凝土管材,而且相当一部分是平口混凝上管。
传统的混凝土管材在长期的市政工程中处于统治性的地位,发挥了重要的作用。
但随着国民经济的快速发展,对于环保的要求越来越高,市政排水管网对排水管材的要求就越来越高,主要有:
1、对管网系统的渗水量要求更高,对防止对环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发生污水渗漏,既造成了对环境和地下水的污染,又造成了水资源的巨大浪费:
2、对管网系统的防腐蚀性能,提高管网系统的使用寿命要求更高,混凝土管材设计寿命为15至20年,使用寿命短,很能满足要求;
3、对管网系统的快速施工要求更高,简捷、方便、快速;
4、对管网系统在特殊情况下的施工要求更高,例如:
冬季施工:
、深沟槽施工、特大口径管网施工:
对于上述等四个方面,钢带增强聚乙烯螺旋波纹管完全可以满足上述要求,这就为塑料管材尤其是钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的生产和应用提供了巨大的市场。
二、钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构性能和特点
(一)国内、外钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管的生产和应用现状
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管,起初出现在日本,由日本Kanaflex公司研发投入生产和应用。
1999年口本Kanaflex公司与同家建设部、北京市塑料协会、天津兴明泰塑料制品有限公司等进行了技术交流。
2003年四川金石东方与四川森普管材股份有限公司合作,共同研制中同类型的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管,并于2004午将产品和设备投放市场,约有近四十条线在国内外投产,形成了10万吨的生产销售能力。
其中天津盛象塑料管业有限公司于2005午9月投资生产钢带增强聚乙烯螺旋波纹管,共有三条生产线,可生产DN500至DN2200等十四种规格钢带增强聚乙烯螺旋波纹管,年生产能力可达8000吨,到目前为止,
共生产销售约12000吨,折合成DNl000的管材,约240公里,在全国一百多个工程当中得到应用。
(二)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构
钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是使用连续钢带压成近似∧型的螺旋钢带缠绕出内、外两层热熔接的聚乙烯之间,把钢材的高刚度、高强度和聚乙烯的柔韧、耐腐、耐磨结合在一起,可以使管材做到SN8、SNl2.5、SNl6三个环刚度等级,弥补了较大直径塑料埋地排水管做不到SN8的限制。
在达到高性能要求的同时,突出的优点是节约原材料,比同直径、同环刚度的全塑料埋地排水管可以显着的降低成本。
(三)推广钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的必要性
近几年来,推广大口径塑料排水管生产和应用,一直是我国塑料管道的一个热点。
在塑料管道各个应用领域中塑料排水、排污管道虽然起步较晚,但是发展非常迅速。
上世纪90年代全国产量仅几万吨,但到20006年全国大口径塑料管道产量达到30万吨,预计2010年将超过60万吨。
预测塑料排水管前景广阔的根据是:
1、全国防治水污染、新小城镇建设和道路工程等投资热潮开拓了空前的市场需求;
2、塑料埋地排水管的优点已经逐步被市场认可,生产和应用技术已经逐步普及;
3、发展化学建材是国家的方针,塑料排水、排污管材属于节能省地环保型化学建材,各级政府大力支持和推广塑料埋地排水管;
4、我国已经掌握相关塑料埋地排水管先进技术,设备和材料实现了国产化;
5、有关人口径塑料埋地排水管的标准和施工技术规范已经颁布并开始实施;
6、通过工程实践,已结累了大量的生产、施工经验和技术。
我国在推广塑料埋地排水管中遇到的一个主要障碍是在较大直径管道(内径800毫米以上),塑料排水管的管材原材料较贵,产品价格也较贵,根据全国各地实际的经验,推广直径在800毫米以下塑料管材比较容易,因为塑料管材价格和混凝土管材相比价格虽然较贵,但由于施工较方便,安装快捷,综合造价较低或接近,市场都能接受。
但是800毫米以上塑料排水管和混凝土管的价格相比较差距越来越大,但是随着各地政府限制和淘汰混凝土管政策的出台,城乡整体环境保护意识的提高,经过各方面的协调,在部分地区仍使用了部分较大直径的塑料埋地排水管。
要想增加管材环钢度必须多使用原材料。
近几年来国际石油市场出现严重动荡,受它的影响,塑料原材料价格空前爆涨,也加大了塑料管材的生产成本。
为了降低成本,提高环刚度,有些企业在聚乙烯料中惨人大量回收料和添充料,但这些事实证明效果有限,而且掺入填充料有可能严重危害管材质量的性能。
还有一些企业为了降低成本,争夺市场,不负责任的向用户推荐较低环刚度的管材,导致一些工程发生变形过大和压曲失稳事故。
国内各地有不少塑料埋地排水管接连出事故,给埋地用排水管的信誉和推广造成严重的损伤和挫折,其中原因之一就是因为采用了过低的环刚度管材。
因此,要突破推广埋地排水管的上述难题,必须依靠科技进步,走科技创新发展的道路。
(四)钢带增强聚乙烯螺旋缠绕波纹管的生产及质量控制
钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管是一种复合的结构壁管,管壁结构由三层结构构成;
内层是一个连续缠绕成型的PE内层管,内层管外缠绕压成近似∧型的螺旋钢带增强体,在钢带增强体外复合PE外层管。
要实现该产品的生产和使用,有四个生产关键要素必须得到控制:
1、要选样好碳素钢带,钢带弹性模量高和低都不合理,都会影响到产品性能;
2、粘合剂要选好,碳素钢带必须要经过预先涂塑,粘合剂要保证钢带和聚乙烯能粘结成一个整体;
3、解决好管材成型问题,钢带增强聚乙烯螺旋波纹管整体性要好,涂塑钢带通过成型机,横向断层压成近似∧形,而且纵向弯曲成螺旋形的钢肋,缠绕并熔接在聚乙烯内、外层之间。
4、必须解决钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的连接问题。
因为钢的弹性模量是聚乙烯的200倍,弹性模量约为190000Mpa,结合金属和塑料的优点显然是能够达到高环刚度、低消耗的理想办法。
高刚度,高强度的钢带和柔韧、耐腐、耐磨的聚乙烯结合在—起,可以使管材形成高环钢度、高强度、耐腐蚀、密封性好地的大口径塑料管材制品,填补了较大直径塑料埋地排水管只能达到SN8的限制,在达到高环刚度性能要求的同时,还要能降低塑料管材成本。
(五)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的性能和特点
由于钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具有独特的结构、性能和特点,其主要优势是:
1、能达到较高环刚度,可实现SN8、SNl2.5、SN16;
2、钢带和塑料内外层之间粘接牢固,管材耐腐蚀,耐磨损,防渗漏,能防止对地下水资源的污染,有利于环境保护;
3、与混凝土管相比较,管材重量轻,搬运、施工、安装方便;
管网施工安装速度快,维修方便;
4、管道内壁粗糙系数为0.0l(混凝上管粗糙系数为0.013),同规格管材,塑料排水管可提高30%通水量;
5、有多种连结方式满足不同工程的需要,目前主要使用挤山熔料焊接、热收缩带连接和电熟熔带连接;
6、可以冬季施工;
(六)钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与传统混凝土管的综合造价比较
我们所作的塑料管材与混凝土管材直接费用对比分析,主要包括:
开槽、管材价格、人工费、安装材料费,吊装费、材料取费、回填费用等。
1、对比的管材
塑料管材包括:
DN800mm~DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管;
混凝土管包括:
DNS00mm~DN2200mm承插口混凝土管。
2、对比分析内容
统—埋设深度,规定管顶距地面1米或2米;
采用统一的沟槽开挖方式,人机明开挖槽,包括挖土、开蹬、处理零星障碍、做排水沟、清底、清工作道、排水等全部工作,
采用规定的铺设方式:
承插口混凝土管:
铺没砂石基础、下管、槽内排运管、刨窝、安装胶圈、安管、做管座、闭水试验。
塑料排水管材的铺设我国目前没有预算定额,但我们套用塑料供水管材的部分定额。
铺设内容包括:
铺设砂石基础,下管、槽内排运管、刨窝、安装胶圈、安管、闭水试验。
铺设塑料管材的人工费、机械费套用近似重量的混凝土管的人工费,机械费,塑料管材及材料费选用天津盛象塑料管业有限公司的管材价格,其他费用套用同规格混凝上管材费用。
采用同一的回填方式,明开槽人机环土,包括运土夯实、清理路面;
计算依据是大津市市政工程预算计价(排水管道工程):
3、对比分析结论
DN800mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与同口径承插口混凝土管相比,直接费用提高22.40-38.59%,通水量提高30%,见表1;
表1钢带增强螺旋波纹管与同规格承插口混凝土管比较
塑料管材规格
塑料管直接费用
混凝土管规格
混凝土管直接费用
通水量变化
直接费用比较
埋设深度
PE-DN800-12.5
907.44
DN800
741.35
提高30%
22.40%
2米
PE-DN900-12.5
1034.42
DN900
832.44
24.26%
PE-DN1000-12.5
1493.78
DN1000
904.83
26.41%
PE-DN1200-12.5
1837.05
DN1200
1334.01
35.75%
PE-DN1400-12.5
2269.34
DN1400
1778.64
28.09%
PE-DN1500-12.5
2737.13
DN1500
2058.43
32.97%
PE-DN1600-12.5
3060.95
DN1600
2277.08
34.42%
PE-DN1800-12.5
3525.83
DN1800
2544.01
38.59%
PE-DN2000-12.5
4559.58
DN2000
3366.14
35.45%
DNS00mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与可代替承插口混凝土管相比,采取优化设计,在保持与池凝土管同样通水量的情况下,直接费用持
平至提高20%,见表2。
表2钢带增强螺旋波纹管与可替代规格承插口混凝土管比较
提高3%
9.01%
1米
提高2%
14.32%
PE-DN1100-12.5
1583.90
提高8%
18.73%
提高5%
3.38%
2159.86
提高11%
21.91%
PE-DN1300-12.5
19.79%
提高12%
10.28%
提高7%
0.62%
提高13%
20.20%
提高10%
7.59%
20.32%
4.74%
DN2200
4281.91
6.48%
详细各种管材的直接费用包括开槽、管材价格、人工费、安装材料费、吊装费、材料取费、回填费用等见表3;
表3钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与承插口混凝土管各项经济比较表
规格品种
管材价格
开槽费用
安装人工费
安装材料费
安装机械费
安装取费
回填费用
总计
DN800承插口管
327.35
136.14
25.96
127.15
28.12
39.41
57.21
DN800S12.5
钢带管
648.00
116.85
11.62
44.72
13.35
24.77
48.13
DN900承插口管
378.94
143.65
28.55
140.91
35.36
45.00
59.03
DN900s12.5
756.00
128.64
44.97
27.88
51.96
DN1000承插口管
407.76
343.53
30.14
153.86
45.29
53.34
128.22
DN1000S12.5
936.00
301.27
50.00
DN1200承插口管
526.71
304.81
37.29
181.52
47.39
60.81
194.71
1353.26
DN1200S12.5
1206.00
271.26
98.87
171.14
DN1500承插口管
1023.33
362.59
53.74
264.71
51.70
77.67
224.69
DN1500S12.5
1854.00
325.59
19.56
238.84
15.78
84.68
198.68
DN1800承插口管
1300.00
519.87
70.00
233.33
60.00
100.00
260.81
DN1800S12.5
2484.00
405.80
120.35
241.60
DN2000承插口管
1933.33
553.56
326.00
80.00
120.00
253.25
DN200012.5
2970.00
539.12
22.30
571.84
17.13
194.42
244.80
455.58
DN800mm-DN2000mm钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与同口径承插口混凝土
管按年投资使用费相比较,年投资使用费用提高0.364-13.65%,通水量提高30%,
见表4;
表4钢带增强螺旋波纹管与同规格承插口混凝土管按年投资使用比较
因为钢带增强螺旋波纹管与同规格承插口混凝土管使用年限不同,按每年投资费用进行比较,钢带增强螺旋波纹管使用年限按50年计算,承插口混凝土管使用年限按20年计算,资金利率按8%计算。
则钢带增强螺旋波纹管的资金回收系数为0.082,插口混凝土管的资金回收系数为0.10
管材规格
塑料管年投资使用费
混凝土管投资使用费
年投资使用费比较%
74.41
74.14
0.364
84.82
83.24
1.90
122.49
1181.70
118.17
3.66
150.64
133.40
12.92
186.09
177.86
4.63
224.44
205.84
9.04
251.00
227.71
10.23
289.12
254.40
13.65
373.89
336.61
11.08
DN800mno-DN2000mm钢带增gH聚乙烯螺旋波纹管与可代替承插口混凝土管按年投资使用费相比较,采取优化设计,在保持与混凝土管同样递水量的情况下,午投资使用费用普遍降低0.042-28.22%,见表5。
表5钢带增强聚乙烯螺旋波纹管与可替代承插口混凝土管按年投资使用费比较
因为钢带增强螺旋波纹管与承插口混凝土管使用年限不同,按每年投资费用进行比较,钢带增强螺旋波纹管使用年限按50年计算,承插口混凝土管使用年限按20年计算,资金利率按8%计算。
则钢带增强螺旋波纹管的资金回收系数为0.082,插口混凝土管的资金回收系数为0.10。
采取优化设计,结果见下表
混凝土观念投资使用费
降低10.61
1181.01
降低28.22
129.88
降低2.64
降低15.30
减少5%
177.11
降低0.042
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