浅谈钢筋混凝土排水管的生产与使用

【摘要】：本文从钢筋混凝土排水管的生产工艺入手，分析了各个成型工艺的优劣，同时对适用的相关标准及图集进行应用分析，并佐以安装使用的实例，就钢筋混凝土排水管的接口形式及级别的选择进行论述，对钢筋混凝土排水管的生产、管型的选择以及安装使用具有一定指导意义。

【关键词】：钢筋混凝土排水管成型工艺接口形式管型选择安装使用

【中图分类号】：TU992.05

【文献标识码】：B

前言

随着城市的发展，对环境质量越来越重视，明沟、暗沟式的排水方式由于对环境造成一定的污染、影响城市的美观而逐渐被淘汰，而钢筋混凝土排水管适用于工矿，城镇排除雨水、污水、引水及农田排灌等重力流管道，管子埋在地下，不污染环境，它具有较大的外压承载能力，耐久性好，安装方便，成本低等优点被广泛用于城市、公路等排水工程中。

一、钢筋混凝土排水管的生产工艺

钢筋混凝土排水管常用生产成型工艺有：离心、悬辊、振动、立式挤压、芯模振动成型等。【1】其中芯模振动成型为近几年从国外引进的先进的生产成型工艺，国内目前引进约十几条生产线，我公司这条芯模振动成型排水管生产线是国内第一条采用国产化设备，设备性能、产品质量均达到国外同类产品水平的生产线。

我公司钢筋混凝土排水管生产除了立式挤压成型工艺外，离心、悬辊、振动、芯模振动成型工艺并存，下面对我公司采取的这些工艺及产品的特点谈点自己的看法。

产品的简要工艺流程为：

（仅用于芯模振动成型工艺）

二、各钢筋混凝土排水管生产工艺的特点

1、芯模振动成型工艺。2004年我公司与苏州混凝土水泥制品研究院合作，配合该院《立式内模振动排水管生产设备的开发研究项目》（国家科技部开发研究专项资金项目，国科发财字[2003]170号）的实施，开发生产高性能的新型柔性接头排水管，在原有对干硬性混凝土的技术理解基础上，研究出适合于芯模振动成型工艺的干硬性混凝土，制定出混凝土的配合比范围，进而研究所需内模振动的激振力、频率大小，并能实现瞬时脱模、自然养护的要求，最终建立了这一条生产线。

芯模振动成型工艺作为一种目前国际上最先进的管涵生产工艺，具有以下优点：

•自动化芯模振动控制系统。

•程序连续控制整个生产过程。

•在整个制管过程中混凝土振动密实、均匀。

•实现瞬时脱模，生产同样内径及壁厚的管子只需要一套模子。

•不会因无内模而导致下沉。

•脱模后的管子可自然养护，节能效果明显。

•可采用干硬性混凝土，节省水泥。

•极高的生产效率。

•管长、管径准确。

我公司芯模振动成型排水管生产线于二00五年五月投产，十二月通过了区经委组织的项目验收并获得了新产品证书，该项目还获得了《广西重工业先进工艺、工装成果》三等奖和《广西重工业优秀设备改造成果》一等奖。

芯模振动成型工艺与其它工艺流程不同点在于管子成型后先拆模后预养护，这是芯模振动成型工艺主要优点之一，它大大加快了模具的周转，提高了生产效率，生产同一种规格均采用同一套模具，尺寸准确、一致性好。

芯模振动成型管子模具分外模（整体无接缝）、内模（整体无接缝）、底模、上端模（磨头）组成。管子立式生产，考虑到吊装高度、减少振动噪声、操作方便等因素，管模埋在地下坑内，管上端平地面。生产时用机械沿管周边均匀喂料，开动装于内模内的高频振动装置，把混凝土振捣密实，管上端用液压作动力靠磨头（上端模）磨出管端接口的形状尺寸。

成型结束即可脱模，垂直吊起外模带底模及成型好的管子放到养护位置，内模固定在原处不动，脱开底模与外模卡扣，垂直吊起外模，管子立于底模上，预养结束才能脱底模，生产下一条须另一个底模。生产拆模过程类似建筑上的滑模施工。该工艺成型的管子内外表面有滑模痕迹，不够光滑。

管子的接口形状、尺寸靠改变底模及上端模（磨头）来达到，因此它适宜生产各种接口形式的管，如平口、企口、双插口、钢承口等，如生产承插口须用适应承口尺寸的外模。

芯模振动成型的管子脱模后能站立、不坍塌，须采用干硬性混凝土生产，因此混凝土强度较高，28天混凝土强度一般在50MPa以上，管子的外压承载力也得到提高。

2、离心成型工艺，采用塑性混凝土，依靠钢模高速旋转使混凝土产生离心力，使混凝土成型，排除混凝土内大部分水分。产品内外壁、两端光滑，尺寸准确。但离心成型时间较长，离心排水产生废浆，离心会使混凝土存在分层现象，因离心力小的水泥浆易浮于管内表面，偶有表面收缩裂现象。

3、悬辊成型工艺，采用干硬性混凝土，通过穿过钢模（管）内壁的一条钢悬辊轴带动钢模转动，同时投入混凝土，靠钢模、混凝土重量与悬辊轴压实混凝土。该工艺优点是：悬辊成型时间较短，由于采用干硬性混凝土，混凝土强度高，28天混凝土强度均达40MPa以上，产品外壁、两端光滑。缺点是：管内壁是辊压面不够光滑，混凝土须厚于端模才能辊压密实，内径尺寸比较难控制，管内钢筋骨架定位困难。

4、振动成型工艺，采用塑性混凝土，用插入式振动器插入混凝土内振实混凝土，排出混凝土中气泡，该工艺很难排出混凝土内的所有气泡，因此产品表面难免存在少量气泡，由于采用塑性混凝土，同等水泥用量下混凝土强度比采用悬辊成型、芯模振动成型低。

三、钢筋混凝土排水管生产标准及使用

钢筋混凝土排水管生产标准有国家标准：GB/T11836-1999《混凝土和钢筋混凝土排水管》；行业标准：JC/T640-1996《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》，JC/T923-2003《混凝土低压排水管》。根据一九八七年二月混凝土水泥制品行《常用技术标准汇编（一）》较早的排水管标准为：JC130-67《混凝土和钢筋混凝土排水管（离心成型）》，我公司1989年生产钢筋混凝土排水管，当年正好出国家标准：GB/T1136-1999《混凝土和钢筋混凝土排水管》。符合GB/T11836-1999《混凝土和钢筋混凝土排水管》标准要求的管子，也可用于作顶管，按标准中规定，用于制作顶管的混凝土强度等级不低于C40。因此顶管不一定必须选择按JC/T640-1996《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》标准生产的管子，实际上这两本标准规定的试验外压荷载也比较接近的。

按外压荷载分级，钢筋混凝土管分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级。【2】 级别高外压荷载大，标准没有对管子使用时的荷载条件、管子埋深进行规定，生产厂家按照设计时的条件给出适用范围说明，如Ⅰ级管管顶覆土范围0.5m～6m，已考虑地面双排汽15重车的荷载影响，应该注意的是不同的埋深采取的基础形式是不一样的，埋深不大于3.5m时，采用120°混凝土基础，埋深至6m时就必须采用180°混凝土基础，不同的埋深还可以采用不同角度的砂石基础。根据工程实际情况，地面荷载可能与使用说明书允许的荷载并不相同，用户选择的基础形式也各不同，这时按实际条件算出的管顶线荷载或弯矩不大于管子允许的外压裂缝荷载或弯矩使用是合理的，因此外荷载、基础形式并不局限于厂家的说明，实际情况是多变的，一般设计单位对工程进行设计时按实际情况进行设计。对管子的基础及接口做法推荐按中国建筑标准设计研究院出版的图集：04S516《混凝土排水管道基础及接口》，该图集适用符合按GB/T1136-1999《混凝土和钢筋混凝土排水管》标准生产的管子。

按JC/T640-1996《顶进施工法用钢筋混凝土排水管》标准生产的管子，也按外压荷载级别分为：Ⅰ级管、Ⅱ级管、Ⅲ级管，按顶进施工法用钢筋混凝土排水管标准编写组一九九四年二月编写的《顶进施工法用钢筋混凝土排水管结构技术条件》的技术条件，地面活荷载10kN/m2，Ⅰ级管管顶覆土深度不大于3m，Ⅱ级管管顶覆土深度不大于6m，Ⅲ级管管顶覆土深度不大于9m，顶进施工时，控制下部135°范围不超挖。施工时为使顶力不易超过管身允许的顶力，确定的基本原则是：

1、 顶进时，在顶压面设置全圆的与管口全部相贴合的顶铁。

2、 控制顶力的顶压面位置，对于平口管、双插口管及钢承口管的后端，对于企口管为最后一节管的前端顶压面。

3、 考虑到在制管过程中管口可能产生的某些缺陷，并且考虑到一定的安全因素，计算控制顶力时，采用半圆承压；C40混凝土的设计强度取C30的混凝土的轴心抗压强度。

按JC/T923-2003《混凝土低压排水管》生产的管子，是利用原生产自应力、预应力输水管的设备、生产工艺生产的管子，尺寸与自应力、预应力输水管相同，用于有一定压力的排水工程。

排水管的常用接口形式有平口（刚性接口）、刚性企口、刚性承插口、柔性企口、柔性承插口、双插口（柔性）、钢承口（柔性）等，刚性接口用水泥砂浆等刚性材料对管接口进行密封，适应地基变形、温度变形的影响能力差，可能因此而产生接头漏水。柔性接口采用橡胶圈密封，密封性能好，可适应地基变形、温度变形的影响，柔性接口管一般多生产Ⅱ级管、Ⅲ级管，外压承载力大，在埋深不大的情况下，可采用土弧基础，安装方便快捷，不象刚性接口须接进行混凝土基础、接口砂浆养护，因此施工工期短，管子成本比Ⅰ级管刚性接口高一些，但基础、接头施工的成本低，总成本并不高。近几年柔性接口管的使用越来越普遍，是排水管发展的趋势。

顶进施工用排水管的接口形式选择，应首选钢承口管，顶进施工常出现的问题是管口顶烂，跟有些施工队施工时顶压面积太小、没有加弹性垫片等因素有关，顶坏时很多情况管外壁保护层脱落，钢承口管的钢承口直接套在管上与管子一起生产，紧紧箍住管端对提高管端的承压力是有很大帮助的，管子安装也非常方便。我公司用芯模振动成型的φ2000×2500钢承口用于五一路污水处理工程，朝阳溪污水处理二期工程、竹排冲污水处理等重点顶管工程中，顶进施工相当顺利，未发生管子顶烂的问题。

结束语

钢筋混凝土排水管已成为城镇排水的主要管材，特别是大口径钢筋混凝土排水管，相对于其它材料排水管优势比较明显。本文简要介绍钢筋混凝土排水管的生产过程、各工艺生产的产品特点、钢筋混凝土排水管使用一些注意的问题，希望对用户了解产品、选择使用有所帮助，不足之处请批评指正。

参考文献

【1】混凝土和钢筋混凝土排水管工艺技术规程[J]。辽宁建材，2005，（6）。

【2】GB/T 11836-2009，混凝土和钢筋混凝土排水管[S]。

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。