地铁给排水管材的选取与运用

倪雪艳

摘 要：在地铁设计工作中，给排水工程是其重要的组成部分，相应管材的选取是一项十分重要的内容。本文结合厦门地铁1号线车站的给排水系统设计简要地阐述了给排水管材的选取与运用。

关键词：地铁；给排水管材；选取

中图分类号：U231 文献标识码：A

地铁1号线是厦门交通系统中的首条地铁线路，也是在设计、施工、运营等方面都不断地探索、积累经验的阶段。给排水系统的功能是满足车站的生活、生产、消防等用水要求和压力要求，而给排水的管材也是保证各系统正常运行的关键，因此，管材的选取也成为设计工作中的重中之重。

一、给排水管材选择的基本要素

（一）管道的性能

1.管道的卫生

随着现代人们生活质量的不断提高，健康与安全的生活理念已经成为现代人最为重视的两大主题，生活饮用水水质的安全性也就成了人们关注的焦点。传统使用的金属管易生锈、易腐蚀、易渗漏和易结垢等。可出现黄流水；铜管则出现铜绿水，而排水管道因排除的污水成分多样，复杂，管材易被腐蚀，且加上不均匀沉降及施工质量而导致的管道破裂，从而加重环境污染，影响人们的健康生活。

2.管道的机械强度

管道的机械强度是指管道的耐压、抗冲击能力等性能。管道的性能和管材的材料、配方、工艺、设备模具等都有关，不论何种使用功能，选取的管材一定要具备符合使用要求的管道的机械强度，具备相应的耐压能力和抗冲击的能力。尤其是城市地铁大部分水管均为暗装、埋地，如果发生漏水、渗水，很多情况下需要重新施工，凿开封闭水管的墙体或地面所用材料，修复后重新覆盖新的墙体或者路面，这样类似的因水管质量导致的情况不仅浪费了大量的人力物力，更给城市地铁的正常运行带来不便。

3.管道的防腐性

管道的防腐性主要是指金属管道的防腐，因给排水管道所处的不同环境及管道内所输送的水质的多样化，都会对管道产生各种程度不同的腐蚀。在使用的过程中，管材及管材内的水质，因化学反应、电化学反应和微生物的作用，都会对管道造成破坏，这种破坏称为腐蚀性破坏。管道出现腐蚀性破坏，导致管道破损，漏水，经过一段时间后，甚至有可能出现大面积的开裂，穿孔等破坏正常的输送功能。所以，给排水设计时要考虑管材的防腐。

（二）管道的工程成本

随着管材材料技术和管道技术的发展，目前市场上不断地涌现出了许多新型的管材，推动了给排水技术的快速发展。但也因此由于管材的多样化，使得给排水工程的成本也有很大的不同，例如铸铁管成本低，但重量大，且硬度不足，容易脆裂；钢管材质坚固，耐磨损，化学性质稳定，但造价比较高；塑料管价格成本相对较低，但抗压能力有待提高，对不均匀沉降能力适应比较差；综合分析，给排水工程在保证工程质量标准及使用性能的情况下，尽量用性价比高的管道组合方式。

二、几种管材的介绍（针对地铁使用范围）

（一）薄壁不锈钢管、钢塑复合管

薄壁不锈钢是指壁厚与外径之比不大于6%的不锈钢管，含铬（Cr）量在12%以上，并按需要添加其他金属元素所形成的奥式晶体结构性质的铁合金。不锈钢管具有抗腐蚀、韧性好，但抗压及抗冲击能力相对比较差，使用时要选择好连接方式，小口径规格相比较机械连接速度慢，对安装工人技术素质要求较高。

钢塑复合管是一种金属与高聚物的宏观复合体系，金属基体通过界面结合承受管材所受内外压力，塑料基体在防腐蚀方面发挥作用。它既有金属的坚硬、刚直不易变形、耐热、耐压、抗静电等特点，又具有塑料的耐腐蚀、不生锈、不易产生垢渍、清洁无毒、使用寿命长等特点。

（二）球墨铸铁管

球墨铸铁管是通过球化和孕育处理得到的球狀石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。按工作压力分类，主要包括低压管、中压管、高压管。球墨铸铁管接口有柔性接口和刚性接口两类，柔性接口采用橡胶圈接口，刚性接口采用石棉水泥、膨胀性填料接口，重要场合可用铅接口。

（三）HDPE、UPVC管

HDPE管材的主要的原料是高密度聚乙烯。HDPE管是结晶度较高的非极性的一种热塑性树脂。该种管材是钢铁管材和聚氯乙烯所衍生出的一种材质。基于其特殊成分，使得其具有众多优势。HDPE管具有较好的耐冲击性，在-55℃～55℃的温度范围内，能够予以正常和安全的使用。具有较强的耐腐蚀性，该种管材应用在市政排水系统中，土壤中的一些化学物质不能对其起到腐蚀的作用。使用寿命较长，一般在50年以上。属于中等综合造价。

UPVC管的主要成分是聚氯乙烯树脂。其不含增塑剂成分的一种塑料管材，具有耐腐性，阻力小，重量轻等优点，使用寿命通常在50年以上。

（四）内外环氧涂塑钢管

内外环氧涂塑复合钢管是以钢管为基材，采用熔结环氧粉涂料，经过喷涂于钢管之上一次成型的，其每个粉末颗粒都均匀地包含环氧树脂、固化剂等所有成分，使涂敷过程以及涂料成膜后的深层具有连续的稳定性和均匀性，即使钢管表面的凹陷处及焊接两侧也会最大限度地流入填平于基材，没有空隙，结合紧密。具有很强的耐腐蚀性和机械性，良好的耐化学稳定性和耐水性，具有减阻、防腐、抗压，抗菌等作用。使用寿命可达50年以上。

将以上各类管材的使用功能及优缺点总结如下，便于对管材选用时进行比选，见表1。

（三）厦门地铁给排水管材的选取

1.工程概况

厦门地铁1号线一期工程共24个车站，地下23个站，地上1个站，全线配置维修基地、停车场、控制中心等。维修基地、停车场、控制中心等统称为场段。全线车站综合管线设计包括通风与空调、动照、供电、给排水及消防等多个专业的管线，为进行施工作业提供重要依据。现就地铁车站及区间设置给排水管线的场所进行管材选取的运用与分析。

2.给水系统管材的选取

在地铁站进行给水管线设置时，因为其给水系统需要给生产、生活和消防用水提供需要，与人们的出行及地铁服务人员的工作和生活息息相关，所以在选取其给水管材时，就需要把管道的卫生性能放在首要考虑之中。

薄壁不锈钢管主要用于室内生活给水，其特点是管壁光滑，清洁无毒，不易结垢；钢塑复合管及球墨铸铁管主要用于室外生活给水管，钢塑复合管耐压、耐腐蚀、清洁无毒，施工方便。球墨铸铁管防腐性能优，强度高，韧性大等特点。

给水管材的选取，除了防腐蚀，结垢，抗压、抗菌等因素，还要考虑管材膨胀系数由于其经常受到温度带来的影响而出现线性变化，所以在选材时还应考虑其这一特点。因而在铺设管线时也应尽可能地克服这一弊端。

根据以上原则，在车站给水设计中，室外给水管采取管径<75mm的，采用钢塑复合管，螺纹连接；管径≧75mm的选用球墨铸铁管，橡胶圈接口；室内生产、生活采用薄壁不锈钢管，采用挤压式、螺纹式或氩弧焊连接。

车站给水管材的选取总结为表2。

（四）排水系统管材的选取

在地铁车站中，排水系统包含污水系统和废水系统。污水系统主要是为了处理生活污水与厕所的污水，而废水系统主要是排除车站的消防以及雨水、废水等。在地铁中，排出污水及废水经常要采用水泵提升的方式，这就要求所选用的管材首要满足的就是系统所需要的压力，即管材的抗压、抗拉性，而排出的水质因其含有不同的化学成分、微生物成分等等，对管壁进行不同程度的侵蚀和腐蚀，所以在选用排水管材时，既要考虑管材的机械强度，还要考虑管材的防腐性。

HDPE双壁波纹管、UPVC管耐腐蚀，韧性好，适用于重力下排水，内外环氧涂塑钢管防腐性强，耐高压，适用于压力管道。

本站在配合现场建设施工管理需求及以上排水管材选取的原则，设计最终管材的选取为：室内重力排水管采用阻燃型UPVC排水管，承插粘接；室外雨水、污水、废水管采用HDPE双壁波纹管，环刚度为SN8级，橡胶圈柔性接口，砂基础；压力排水管及出卫生间之后的通气管采用内外涂环氧涂塑钢管，DN80以下采用螺纹连接，其余采用沟槽式连接，管道公称压力为1.0MPa；污水泵房、走廊及风道内的通气管采用内外涂环氧涂塑钢管。

车站排水管材的选取总结为表3。

（五）水消防系统管材的选取

消防系统是地铁工程中的一项重要内容，用于满足车站防范火灾的需要，地铁消防系统又可分为车站消火栓系统和区间消火栓系统，地铁1号线，主要是采取水消防系统为主和气灭及灭火器为辅的方式进行设计。在车站内设置消火栓系统时，消火栓管网采取环形布置，确保地铁站和消防区间形成环状供水管网。

南方的气候与北方相差较大，天津1号线消防管道因天气温度原因而采取电伴热保温，但保温材料铝箔因地铁运行时，区间活塞风机撕扯铝箔落到三轨上而导致断电停车，最终采用了干式消火栓系统解决上述问题，而厦门地铁则不必考虑保温的问题，厦门气候潮湿时间长，因此更注重考虑防腐问题，而内外环氧涂塑钢管在生产时是要进行预处理，尤其是喷丸处理，然后加热到一定程度用靜电喷涂法、硫化法、压送法、活散布法等热熔生产方法，把环氧粉末均匀的涂敷于钢管内外壁上，具有优良的防腐作用，同时具有良好的绝缘作用，且耐高压，外观美，因此，车站内的消防栓管道采用消防用内外环氧涂塑钢管，螺纹连接或刚性卡箍连接；区间消防管道采用柔性卡箍连接，消火栓口支管采用沟槽式异径三通（支管为螺纹接口）连接。而且和排水管材取得了一致。为建设单位管理者的计划、组织、控制提供了更高的可靠性与准确性。

车站消防管材的选取总结为表4。

结语

综上所述，地铁给排水系统工程施工的规模较大，施工工筹情况复杂，结合厦门气候特点，使得选用管材过程中，应在注重管材性能的同时，还要综合管材的工程成本，本文着重在管道的性能上进行了阐述。同时要注重气候因素产生的点蚀，面蚀等。做好地铁给排水方面的管材选取工作，才能更好地确保地铁的设计，以便施工更易于掌控和管理，使地铁工程合理有序地进行，最终促进城市轨道交通网络的完善。

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