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大口徑超高分子量聚乙烯管材作為研究塑料檢查井的介紹
信息來(lái)自:超高分子量聚乙烯tz5ff3bp.cn 發(fā)布日期：2012-11-21 瀏覽次數(shù)：106
導(dǎo)讀：一、 傳統(tǒng)排水檢查井的缺點(diǎn) 檢查井俗稱“窨井”，一般設(shè)在排水管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑活坡度改變處、跌水處以及直線管段上每隔一定距離處，是便于定期檢查、清潔和疏通管道的排水附屬構(gòu)筑物。 根據(jù)使用功能，檢查井可以分為與雨水井、污水井、水封井及跌水井等。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年建造20億
一、 傳統(tǒng)排水檢查井的缺點(diǎn)
檢查井俗稱“窨井”，一般設(shè)在排水管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑活坡度改變處、跌水處以及直線管段上每隔一定距離處，是便于定期檢查、清潔和疏通管道的排水附屬構(gòu)筑物。
根據(jù)使用功能，檢查井可以分為與雨水井、污水井、水封井及跌水井等。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年建造20億平方米的建筑面積的建筑物，按每個(gè)排水檢查井服務(wù)200米建筑面積計(jì)，我國(guó)建筑小區(qū)每年需要構(gòu)建約1000萬(wàn)小區(qū)排水用檢查井，城鎮(zhèn)道路用約150萬(wàn)只市政排水檢查井，約100萬(wàn)只雨水排水井。但這些排水檢查井都是磚砌，每年消耗粘土實(shí)心磚要4145萬(wàn)米，折合107.25億塊標(biāo)準(zhǔn)粘土磚，每年需要消耗18000畝到2000畝良田。而且井體滲漏，磚砌排水檢查井與地塑料管間不均勻沉降而產(chǎn)生漏水，污染環(huán)境，增加城市污水處理量約每年148萬(wàn)噸，或以每年約150萬(wàn)噸污水滲入地下，污染地下水。同時(shí)制磚消耗大能量源，排放CO2.
根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)：中國(guó)建筑能耗占到全社會(huì)能耗總量的百分之40.其中粘土排水檢查井制磚消耗能源以1萬(wàn)塊磚耗標(biāo)準(zhǔn)煤約一噸，電耗200-400度計(jì)，全國(guó)每年磚砌排水檢查井制磚耗標(biāo)準(zhǔn)煤約118萬(wàn)噸，如全改為塑料排水檢查井，按平均每制造1只塑料排水檢查井耗電10千瓦，折合4.04千克標(biāo)準(zhǔn)煤，總計(jì)每年耗煤4萬(wàn)噸，這樣每年可減排CO2約296萬(wàn)噸。以上海十一五期間每年建造3000萬(wàn)平方米的建筑面積，上海每年用于排水檢查井而消耗粘土磚13637萬(wàn)噸。每年毀良田近200畝。
上海每年在檢查井消耗的能源：標(biāo)準(zhǔn)煤15000噸。排放CO2達(dá)39300噸。由于排水塑料管道的應(yīng)用，荷蘭在1981年就開發(fā)排水用塑料排水檢查井，日本在1984年就開發(fā)用塑料排水檢查井，目前已形成每年700萬(wàn)件注塑成型塑料檢查井的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，排水管徑小于300mm管徑的雨水、污水管已經(jīng)無(wú)磚砌檢查井，其目的是與排水塑料管道配套應(yīng)用，節(jié)省勞動(dòng)力，加快施工進(jìn)度。
我國(guó)積極推廣應(yīng)用室外雨污水塑料排水管已經(jīng)有十多年，塑料排水管已經(jīng)成為排水管網(wǎng)中的主流管道，對(duì)提高室外排水管道工程質(zhì)量起到了一定的提升作用。但傳統(tǒng)的磚砌檢查井與先進(jìn)的塑料管道不相匹配存在的弊端越來(lái)越明顯。因此迫切需要改變落后的狀況。
傳統(tǒng)排水所用的檢查井主要是磚砌井，由井蓋、井蓋座、井筒井室等部分組成。井筒及井室壁設(shè)有供維修人員上下的踏步，井室體設(shè)置進(jìn)出水支管接口，雖然磚砌井具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但存在工藝落后，施工效率低，連接效果差等較多的問(wèn)題。其主要缺點(diǎn)有；
a、 施工速度慢，對(duì)環(huán)境和城市交通的影響大，不符合文明施工、快速施工的要求。
b、 質(zhì)量穩(wěn)定性差，磚砌體強(qiáng)度低，易出現(xiàn)縫隙間砂漿不密實(shí)等現(xiàn)象，特別是塑料管與檢查井結(jié)合處，容易滲漏。對(duì)于污水檢查井，磚砌井的滲漏還會(huì)污染 地下水資源。
c、 使用粘土磚耗用大量寶貴的土地資源，不符合國(guó)家的土地和環(huán)保政策。另外一種預(yù)制鋼筋混凝土組合式檢查井，雖然具有承重力大，不易損壞，不易滲漏，不污染地下水等優(yōu)點(diǎn)但是仍存在體重大，價(jià)格高，施工難度大人員占用大、管口連接不實(shí)密，現(xiàn)場(chǎng)開孔難度大，生產(chǎn)高耗能，內(nèi)壁欠缺光滑堆積泥沙污物而導(dǎo)致排水不暢等缺點(diǎn)。
目前具有優(yōu)越性和環(huán)保功能的塑料管作為排水管道在住宅小區(qū)的建筑室內(nèi)與室外得到大量應(yīng)用，并逐漸占據(jù)工程主導(dǎo)地位。由于傳統(tǒng)檢查井為磚砌結(jié)構(gòu)，管道系統(tǒng)中兩種不同材料的連接難以做到完全封閉，同時(shí)還由于井體與排水管間會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，造成管道和檢查井連接處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏并污染地下水。
有研究顯示，造成流沙地區(qū)管道塌陷的首要原因是接口滲漏，其次是檢查井的損壞，另外，傳統(tǒng)檢查井施工周期長(zhǎng)和作業(yè)面大、故障率高、使用壽命短等問(wèn)題一直未得到根本解決，形成了先進(jìn)的管材技術(shù)和落后的檢查井技術(shù)共存的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)局面，不僅使塑料管道系統(tǒng)的有時(shí)得不到有效發(fā)揮，同時(shí)又為市政道路及建筑小區(qū)地下排水管網(wǎng)埋下了嚴(yán)重的隱患。在當(dāng)前構(gòu)建“節(jié)約型、環(huán)保型”社會(huì)的形式下，此問(wèn)題顯得尤為嚴(yán)重和突出。
二、超高分子量聚乙烯排水檢查井的優(yōu)點(diǎn)
2.1超高分子量聚乙烯檢查井的組成
超高分子量聚乙烯檢查井一般由井室、井筒、蓋板、井蓋等組成。
井室：連接上下游管道，接入支管并供養(yǎng)護(hù)人員在其中操作檢修用的低下構(gòu)筑物。
井筒：井室上部供人員及工具出入井室用的豎向圓形通道。
踏步：工作人員上下井室用的固定在井壁及井筒上的設(shè)施�？设T鐵、塑料等材料制作。
井蓋：檢查井頂部井口的封閉設(shè)施，由井蓋和井蓋座組成。井蓋座為固定設(shè)施，供上安裝井蓋；井蓋為能開啟的封閉井口的設(shè)施，可用鑄鐵、鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土和聚酯類熱固性塑料等材料組成。
承壓板：井筒頂部用于支撐井蓋及地面載荷的鋼筋混凝土板。
擋圈：安設(shè)于井筒頂部承壓板下的擋土設(shè)施。
2.2超高分子量聚乙烯檢查井的力學(xué)性能
井座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料檢查井埋入地下后，作用與井蓋的垂直方向的動(dòng)態(tài)載荷、自身井體的重量以及作用于井筒的土壤下拽力等構(gòu)成了檢查井的垂直載荷。所有的垂直載荷最終傳遞給了井座，井座是塑料檢查井部件中最核心的部分。
垂直受力分析
因模型太大，且模型的主體表面為不規(guī)則曲面，同時(shí)縱橫和斜三個(gè)方向的加強(qiáng)力交錯(cuò)使分析不能進(jìn)行，故對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在不考慮斜力的基礎(chǔ)之上，作垂直方向受力分析時(shí)，簡(jiǎn)化掉水平方向的力；作水平方向受力分析時(shí)，簡(jiǎn)化掉垂直方向的力。這樣的分析結(jié)果將使應(yīng)變稍大于實(shí)際情況，而應(yīng)力基本持平。計(jì)算數(shù)據(jù)：汽車單輪重量為80KN（8噸）。計(jì)算應(yīng)力最大為18MPa.
超高分子量聚乙烯檢查井投資成本低是一大特色
投資成本低是傳統(tǒng)檢查井無(wú)法替代的，投資風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的，其中設(shè)備投入少，基礎(chǔ)大口徑超高分子量聚乙烯管材的成本也低，利用大口徑超高分子量聚乙烯管道來(lái)制成檢查井，還具備以下優(yōu)勢(shì)：
1同一家超高分子量聚乙烯生產(chǎn)商有很多種規(guī)格擠出設(shè)備，能夠生產(chǎn)很多種規(guī)格的檢查井。
2超高分子量聚乙烯檢查井耐沖擊力，整體韌性好，強(qiáng)度高。
3耐寒（山東東方管業(yè)有限公司生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯管道在東北地區(qū)一般的工作溫度為零下30—40℃）耐酸、耐堿，壽命長(zhǎng)達(dá)50年。
4環(huán)保，可回收。
檢查井俗稱“窨井”，一般設(shè)在排水管道交匯處、轉(zhuǎn)彎處、管徑活坡度改變處、跌水處以及直線管段上每隔一定距離處，是便于定期檢查、清潔和疏通管道的排水附屬構(gòu)筑物。
根據(jù)使用功能，檢查井可以分為與雨水井、污水井、水封井及跌水井等。據(jù)有關(guān)方面統(tǒng)計(jì)，我國(guó)每年建造20億平方米的建筑面積的建筑物，按每個(gè)排水檢查井服務(wù)200米建筑面積計(jì)，我國(guó)建筑小區(qū)每年需要構(gòu)建約1000萬(wàn)小區(qū)排水用檢查井，城鎮(zhèn)道路用約150萬(wàn)只市政排水檢查井，約100萬(wàn)只雨水排水井。但這些排水檢查井都是磚砌，每年消耗粘土實(shí)心磚要4145萬(wàn)米，折合107.25億塊標(biāo)準(zhǔn)粘土磚，每年需要消耗18000畝到2000畝良田。而且井體滲漏，磚砌排水檢查井與地塑料管間不均勻沉降而產(chǎn)生漏水，污染環(huán)境，增加城市污水處理量約每年148萬(wàn)噸，或以每年約150萬(wàn)噸污水滲入地下，污染地下水。同時(shí)制磚消耗大能量源，排放CO2.
根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)：中國(guó)建筑能耗占到全社會(huì)能耗總量的百分之40.其中粘土排水檢查井制磚消耗能源以1萬(wàn)塊磚耗標(biāo)準(zhǔn)煤約一噸，電耗200-400度計(jì)，全國(guó)每年磚砌排水檢查井制磚耗標(biāo)準(zhǔn)煤約118萬(wàn)噸，如全改為塑料排水檢查井，按平均每制造1只塑料排水檢查井耗電10千瓦，折合4.04千克標(biāo)準(zhǔn)煤，總計(jì)每年耗煤4萬(wàn)噸，這樣每年可減排CO2約296萬(wàn)噸。以上海十一五期間每年建造3000萬(wàn)平方米的建筑面積，上海每年用于排水檢查井而消耗粘土磚13637萬(wàn)噸。每年毀良田近200畝。
上海每年在檢查井消耗的能源：標(biāo)準(zhǔn)煤15000噸。排放CO2達(dá)39300噸。由于排水塑料管道的應(yīng)用，荷蘭在1981年就開發(fā)排水用塑料排水檢查井，日本在1984年就開發(fā)用塑料排水檢查井，目前已形成每年700萬(wàn)件注塑成型塑料檢查井的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，排水管徑小于300mm管徑的雨水、污水管已經(jīng)無(wú)磚砌檢查井，其目的是與排水塑料管道配套應(yīng)用，節(jié)省勞動(dòng)力，加快施工進(jìn)度。
我國(guó)積極推廣應(yīng)用室外雨污水塑料排水管已經(jīng)有十多年，塑料排水管已經(jīng)成為排水管網(wǎng)中的主流管道，對(duì)提高室外排水管道工程質(zhì)量起到了一定的提升作用。但傳統(tǒng)的磚砌檢查井與先進(jìn)的塑料管道不相匹配存在的弊端越來(lái)越明顯。因此迫切需要改變落后的狀況。
傳統(tǒng)排水所用的檢查井主要是磚砌井，由井蓋、井蓋座、井筒井室等部分組成。井筒及井室壁設(shè)有供維修人員上下的踏步，井室體設(shè)置進(jìn)出水支管接口，雖然磚砌井具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，但存在工藝落后，施工效率低，連接效果差等較多的問(wèn)題。其主要缺點(diǎn)有；
a、 施工速度慢，對(duì)環(huán)境和城市交通的影響大，不符合文明施工、快速施工的要求。
b、 質(zhì)量穩(wěn)定性差，磚砌體強(qiáng)度低，易出現(xiàn)縫隙間砂漿不密實(shí)等現(xiàn)象，特別是塑料管與檢查井結(jié)合處，容易滲漏。對(duì)于污水檢查井，磚砌井的滲漏還會(huì)污染 地下水資源。
c、 使用粘土磚耗用大量寶貴的土地資源，不符合國(guó)家的土地和環(huán)保政策。另外一種預(yù)制鋼筋混凝土組合式檢查井，雖然具有承重力大，不易損壞，不易滲漏，不污染地下水等優(yōu)點(diǎn)但是仍存在體重大，價(jià)格高，施工難度大人員占用大、管口連接不實(shí)密，現(xiàn)場(chǎng)開孔難度大，生產(chǎn)高耗能，內(nèi)壁欠缺光滑堆積泥沙污物而導(dǎo)致排水不暢等缺點(diǎn)。
目前具有優(yōu)越性和環(huán)保功能的塑料管作為排水管道在住宅小區(qū)的建筑室內(nèi)與室外得到大量應(yīng)用，并逐漸占據(jù)工程主導(dǎo)地位。由于傳統(tǒng)檢查井為磚砌結(jié)構(gòu)，管道系統(tǒng)中兩種不同材料的連接難以做到完全封閉，同時(shí)還由于井體與排水管間會(huì)產(chǎn)生不均勻沉降，造成管道和檢查井連接處經(jīng)常出現(xiàn)滲漏并污染地下水。
有研究顯示，造成流沙地區(qū)管道塌陷的首要原因是接口滲漏，其次是檢查井的損壞，另外，傳統(tǒng)檢查井施工周期長(zhǎng)和作業(yè)面大、故障率高、使用壽命短等問(wèn)題一直未得到根本解決，形成了先進(jìn)的管材技術(shù)和落后的檢查井技術(shù)共存的嚴(yán)重不協(xié)調(diào)局面，不僅使塑料管道系統(tǒng)的有時(shí)得不到有效發(fā)揮，同時(shí)又為市政道路及建筑小區(qū)地下排水管網(wǎng)埋下了嚴(yán)重的隱患。在當(dāng)前構(gòu)建“節(jié)約型、環(huán)保型”社會(huì)的形式下，此問(wèn)題顯得尤為嚴(yán)重和突出。
二、超高分子量聚乙烯排水檢查井的優(yōu)點(diǎn)
2.1超高分子量聚乙烯檢查井的組成
超高分子量聚乙烯檢查井一般由井室、井筒、蓋板、井蓋等組成。
井室：連接上下游管道，接入支管并供養(yǎng)護(hù)人員在其中操作檢修用的低下構(gòu)筑物。
井筒：井室上部供人員及工具出入井室用的豎向圓形通道。
踏步：工作人員上下井室用的固定在井壁及井筒上的設(shè)施�？设T鐵、塑料等材料制作。
井蓋：檢查井頂部井口的封閉設(shè)施，由井蓋和井蓋座組成。井蓋座為固定設(shè)施，供上安裝井蓋；井蓋為能開啟的封閉井口的設(shè)施，可用鑄鐵、鋼筋混凝土、鋼纖維混凝土和聚酯類熱固性塑料等材料組成。
承壓板：井筒頂部用于支撐井蓋及地面載荷的鋼筋混凝土板。
擋圈：安設(shè)于井筒頂部承壓板下的擋土設(shè)施。
2.2超高分子量聚乙烯檢查井的力學(xué)性能
井座結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
當(dāng)塑料檢查井埋入地下后，作用與井蓋的垂直方向的動(dòng)態(tài)載荷、自身井體的重量以及作用于井筒的土壤下拽力等構(gòu)成了檢查井的垂直載荷。所有的垂直載荷最終傳遞給了井座，井座是塑料檢查井部件中最核心的部分。
垂直受力分析
因模型太大，且模型的主體表面為不規(guī)則曲面，同時(shí)縱橫和斜三個(gè)方向的加強(qiáng)力交錯(cuò)使分析不能進(jìn)行，故對(duì)模型進(jìn)行了簡(jiǎn)化。在不考慮斜力的基礎(chǔ)之上，作垂直方向受力分析時(shí)，簡(jiǎn)化掉水平方向的力；作水平方向受力分析時(shí)，簡(jiǎn)化掉垂直方向的力。這樣的分析結(jié)果將使應(yīng)變稍大于實(shí)際情況，而應(yīng)力基本持平。計(jì)算數(shù)據(jù)：汽車單輪重量為80KN（8噸）。計(jì)算應(yīng)力最大為18MPa.
超高分子量聚乙烯檢查井投資成本低是一大特色
投資成本低是傳統(tǒng)檢查井無(wú)法替代的，投資風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較小的，其中設(shè)備投入少，基礎(chǔ)大口徑超高分子量聚乙烯管材的成本也低，利用大口徑超高分子量聚乙烯管道來(lái)制成檢查井，還具備以下優(yōu)勢(shì)：
1同一家超高分子量聚乙烯生產(chǎn)商有很多種規(guī)格擠出設(shè)備，能夠生產(chǎn)很多種規(guī)格的檢查井。
2超高分子量聚乙烯檢查井耐沖擊力，整體韌性好，強(qiáng)度高。
3耐寒（山東東方管業(yè)有限公司生產(chǎn)的超高分子量聚乙烯管道在東北地區(qū)一般的工作溫度為零下30—40℃）耐酸、耐堿，壽命長(zhǎng)達(dá)50年。
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