钢塑复合管在高层建筑设计施工中的应用

汪东林¹，黄念东¹，李书龙²
(1.广东建设工程监理有限公司，广东广州510010；2.广东海外建设总公司，广东广州510660)

　　摘　要：以广州市某豪华住宅区为例，介绍了钢塑复合管作为一种新型给水管材在高层住宅中的施工以及管道的水力计算方法。
　　关键词：钢塑复合管；水力计算；管道敷设；水压试验
　　中图分类号：TU821.2
　　文献标识码：C
　　文章编号：1000-4602(2001)10-0064-03

　　座落在广州市天河北和龙口西路交汇处的6栋32～33层豪华住宅给水管的冷水管全部采用钢塑复合管，给水系统采用上供下给式，以7层作为一个给水分区，上面5层由层面水箱直接供水，其余通过减压阀供水。室内给水管全部暗敷，热水管采用PEX管，通过施工实践检验，PEX管被破坏得较多，返工率较高，而钢塑复合管很少被损坏，确保了工程质量。
　　钢塑复合管是在传统的镀锌管基础上发展起来的，其管内壁及其连接管件均衬有一层PVC—U塑料，目前国内产品规格有DN15～150共10种，其中DN65以下的内衬PVC—U塑料厚度为1.5 mm，DN80～150以上的内衬塑料厚度为2.0 mm。

1　水力计算

1.1　水头损失计算
　　由于钢塑复合管内壁衬硬聚氯乙烯层，因此可按硬聚氯乙烯管进行计算，据有关资料分析表明，硬聚氯乙烯管在尼古拉慈(J.nikuradse)试验曲线中属于光滑管(smoothpipes)，其沿程水头损失公式为：

　　　　　　hf=λ·(L/d_j)·(v²/2g)

　　式中　hf ——管道的沿程水头损失，m
　　　　　λ——沿程阻力系数
　　　　　dj——管道内径，m
　　　　　v——平均水流速度，m/s
　　　　　g——重力加速度，9.81 m/s2
　　　　　L——管道长度，m

　　勃拉修斯(H.Biasius)建议光滑管λ值采用下式计算：
　　　　　　　　λ=0.304/R_e^0.239
　　　　　　　　R_e=vd_j/υv=Q/W=4Q/πd_j²
　　式中υ——水的运动粘滞系数，m2/s
　　　　Re——雷诺数
　　　　Q——水流量，m³/s
　　　　W——过流断面面积，m²
　　鉴于钢塑复合管的室内给水管局部水头损失目前尚无实测资料，暂按沿程水头损失的25%～30%计算。
1.2　分区中的水压计算
　　高层住宅一般采用分区减压的供水方式，减压阀后的调节出水压力即为每区的最小工作压力。
　　户内最小工作压力：
　　　　　　H_min=H_sec+∑h_f+H_d
　　式中　Hsec——出水口的自由水头，一般取2～4 m
　　　　　∑hf——复合管的水头损失，m
　　　　　Hd——分水表的水头损失，m
　　按每户两卫一厨、一台洗衣机计算出的最大流量q_max=2.664m³/h。
　　若采用DN20的旋翼式水表，其最大流量qt=5m³/h。
　　若给水管采用DN25的钢塑复合管，则Kb(水表特性系数)=q_t²/100=0.25，H_d=q²max/Kb=2.84 m。
　　目前，高层一般采用中心环形走道，从水表到各户的管道沿走道敷设，其管道长度一般为10～40 m，现以最远用户进行水头损失计算(水温为10 ℃、局部阻力按沿程阻力的30%计算)：
　　　∑hf=1.3 hf
　　　　　=1.3×9.18×10-4Q1.761 L/d4.761j
　　式中　L=40 m，Q=0.74×10^-3m³/s，dj=0.024 m。
　　经计算可得：∑hf=7.54 m，Hmin=(2～4)+7.54+2.84=(12.38～14.38) m。
　　因此，采用钢塑复合管的高层住宅，分区减压后的最小压力可按150 kPa考虑。以每层最大静水压力＜0.35 MPa、层高为2.9 m计，建议每7层作为一个竖向给水分区。

2　适用范围

　　钢塑复合管的内衬PVC—U塑料不能用作输送热水，否则因温差影响会造成PVC—U内衬层与钢管内壁脱开，减少甚至阻塞管道的过水断面。根据公式：

　　ΔL=ΔT·L·ａ

　　式中　ΔL——管道的伸缩长度，mm
　　　　　ΔT——计算温差，℃
　　　　　ａ——线膨胀系数
　　若管长L=10 m，ΔT=40 ℃(冷、热水温差)，则PVC—U管的伸缩长度ΔL=40×7×10^-5×10=28 mm
　　因钢管外层受PVC—U层的隔热作用以及本身较小的线膨胀系数(仅为PVC—U的1/6)，其伸缩长度相对PVC—U管可忽略不计。但伸缩量过大，像上式计算的28 mm伸缩量足以引起PVC—U层脱落，甚至阻塞管道的过水断面。

3　安装方法

　　管道的安装采用套丝及丝扣连接方式，与传统镀锌钢管的区别在于：
　　①切割。应使用专用切割工具(转速控制在1 000 r/min)，若使用管道切割器、高速砂轮机或气焰割炬会导致管道内衬的PVC—U塑料层内径压缩变小或损坏。
　　②套丝。宜采用电动套丝机，若D＜25 mm时应分两次进刀；D＞32 mm时应分三次进刀。套丝完成后应用切割器或铰刀斜切管口处的PVC—U，去除切割时产生的凸纹，以便顺利与管件连接，防止在管件处堵死。
　　③连接。应采用相应的管配件连接，连接处管端的螺纹应与管件端口的PVC—U螺纹相吻合。
　　④存放。管道勿置于阳光直射下或火源处，不许抛掷或敲击。
　　⑤勿作电源接地体。应防止因施工电焊时管道发热造成内衬的PVC—U塑料焦化、脱落而阻塞管道。

4　管道敷设及水压试验

4.1　管道敷设
　　钢塑复合管的敷设有明敷和暗敷两种。给水干管及部分给水支管在管井走道天花板上采用明敷；DN25以下的给水管考虑到室内的装饰要求，一般采用暗敷。
　　①随土建一起敷设
　　一般在板、梁、柱进行绑扎钢筋和支模时，同时进行管道敷设。管道多固定在两排钢筋的中间，以免土建装修时破坏管道，伸出结构层的预留管口应堵好，以防止砂浆进入管口而堵塞管道，同时管口周围应用软性材料封住，以确保拆模后能顺利地找到管口。采用这种方法可加快施工进度、减轻劳动强度，同时管道可以最短的距离到达用水点、节省管材和管件。
　　据现场施工经验，由于预埋管道施工时正处于结构施工阶段，施工速度快，多工种交叉作业，现场没有时间和条件对预埋管道进行水压试验。但若未经水压试验的暗敷管道先行浇注混凝土，预埋的给水管道很有可能因出现漏水而报废，而且采用预埋的方法用水点的位置难以找准，因此不宜采用此法。
　　②开槽敷设
　　此法是将管道暗敷于砖墙及楼板中，在砖墙上采用人工开槽、楼板或地面上采取压槽方式，即在混凝土未凝固前先按照管的走向压出槽道，槽深25 mm左右，管道穿出剪力墙处在土建绑扎钢筋时预埋套管，管口用白色泡沫塑料封住，防止浇注混凝土时水泥砂浆堵塞管道，同时在土建拆模时能顺利找到预埋套管处。在砖墙上开槽劳动强度相应大些，但采用此法用水点的位置容易找准，而且管位也有调整的余地。管道入槽安装完毕后，若试压合格，即用水泥砂浆封闭管槽，以达到隐蔽的目的。此法能确保施工质量，建议施工时采用此法。
4.2　试水检验
　　在高层住宅中室内给水管道大部分暗敷，而且装修的标准要求较高，因此管道水压试验是确保施工质量的重要环节。按照土建的施工工序建议按以下步骤进行试压检验：
　　①浇混凝土前检验。在钢筋绑扎及封模前对已安装的管道进行水压试验，及时检查接口，保证安装质量，试水合格后方可移交土建浇混凝土。
　　②浇混凝土后的检验。在土建模板拆除后对已预埋的给水管重新加压检查，及时查出并修复被破坏的管道。
　　③土建装修试水检验。土建在装修时，如卫生间的墙体贴大理石，房、厅木地板施工，厨房及走道施工等，这些都会有可能损坏已预埋的给水管道，因此除在装修前先在墙上用红色油漆标识预埋管道的走向外，还应分层、分户重新进行水压试验检查。
　　④系统分压试水检验。在装修完成后按照设计的给水分压进行系统试水检验，确保整栋大楼交工时不会出现漏水现象。

5　结语

　　钢塑复合管作为一种新型的给水管材，对于其技术性能和施工方法正在逐步进行探索。随着该管材在给水工程、特别是在豪华高层住宅的不断应用，人们也将在施工实践中不断地总结新经验。同时，它还可被用作煤气管以及化工液体输送管，应用范围将日趋扩大。

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　　收稿日期：2001-07-09