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随着我国城市化进程加快,面对人口、资源和环境的巨大压力,为确保国民经济的可持续发展,我国政府在逐年加大对城市基础设施的投入,市政管道建设不断加快,管材品种和规格不断丰富,产量不断增加,质量不断提高尤其是塑料管发展更快,成为当今投资热点。
1 我国市政管道现状
市政工程用的管道,根据管道材质不同可分为钢管、铸铁管、混凝土管、塑料管(包括钢塑复合管)4大类。(1)钢管:钢管一般分为灰口铸铁管和焊接钢管;(2)铸铁管:铸铁管按材质可分为铸铁管(亦称普通铸铁管)和延性铸铁管(亦称球墨铸铁管);(3)混凝土管:混凝土管一般分为预应力混凝土管(PCP),自应力混凝土管(SPCP)预应力钢筒混凝土管(PCCP),混凝土管(CP)和钢筋混凝土管(RCP);(4)塑料管:塑料一般分为硬质聚氯乙烯管(PVC-U),聚乙烯管(PE),玻璃钢夹砂管(FRP)管。
目前我国市政管道品种多样,改变了以往只凝土管、灰口铸铁管和钢管等少数几种管道的局面,如城市供水管:管径小600mm的有灰口铸铁管、球墨铸铁管、自应力混凝土管、钢管PVC-U管、PE管等;管径在600~1200mm的有预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、球墨铸铁管、钢管、FRP管等;管径在1200mm以上的有预应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管、FTP管和钢管等。近十几年来,随着塑料管的原料合成生产、管材管件制造技术、设计理论和施工技术等方面的发展和完善,使塑料管在市政管道工程中占据了相当重要的要位。
1996年6月30日,建设部和国家统计局共同组织了全国首次城市市政公用设施普查,普查范围包括全国(除台湾、香洪、澳门外)627个设市城市上,有关市政管道统计结果见表1~表4。
表1 市政管道中各种材质管道长度和所占比例
|
项目
|
钢管
|
铸铁管
|
混凝土管
|
塑料管
|
其它
|
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
|
供水
|
45360
|
23.85
|
98273
|
51.67
|
20418
|
10.47
|
10997
|
5.78
|
15151
|
7.97
|
|
排水
|
668
|
0.61
|
2801
|
2.54
|
74308
|
67.51
|
|
|
32285
|
29.33
|
|
燃水
|
33072
|
60.28
|
20533
|
37.42
|
|
|
471
|
0.86
|
791
|
1.44
|
表2
市政管道中各种管径管道长度和所占比例
|
项目
|
DN700以上
|
DN500~700
|
DN300~500
|
DN150~300
|
DN150以下
|
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
|
供水
|
11623
|
6.11
|
12758
|
6.71
|
25469
|
13.39
|
45758
|
24.06
|
94591
|
49.73
|
|
排水
|
17376
|
15.79
|
18096
|
16.44
|
31024
|
28.19
|
17914
|
16.28
|
1675
|
1.52
|
|
燃水
|
696
|
1.27
|
1864
|
3.4
|
7974
|
14.53
|
14563
|
26.54
|
29770
|
54.26
|
|
热水
|
445
|
1.42
|
1592
|
5.08
|
3052
|
9.73
|
10100
|
32.22
|
10162
|
51.55
|
注:城市排水管网中,其它(不明)管径的管道长度23.977km占21.18%。
从表2中可以看出:供水管DN500以下占87.18%;排水管DN700以下占80%(按比例分摊了不明的21.18%)
;燃气管DN500以下占95.33%,DN300以下占80.8%;热力管DN300以下占83.77%。
表3 市政管道中不同敷设处代管道长度和所占比例
|
项目
|
50年代及以前
|
60年代
|
70年代
|
80年代
|
90年长
|
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
长度/km
|
比例/%
|
|
供水
|
18188
|
9.56
|
12862
|
6076
|
27695
|
14.56
|
75044
|
39.64
|
56410
|
29.66
|
|
排水
|
1479
|
2.70
|
1144
|
2.09
|
4699
|
8.56
|
24188
|
44.08
|
23357
|
42.57
|
|
燃水
|
1368
|
4.36
|
518
|
1.65
|
1638
|
5.22
|
14596
|
46.56
|
13231
|
42.20
|
从表3可以看出:70年代以前敷设的供水管有58745km,燃气管有7322km很多已经到了使用年限,需要更新和
修理。
表4 1996~2000年城市供水、排水、燃气、供热管道长度及增长数
| |
1996年
|
1997年
|
1998年
|
1999年
|
2000年
|
|
长度
|
长度
|
增长数
|
长度
|
增长数
|
长度
|
增长数
|
长度
|
增长数
|
|
供水
|
202613
|
215587
|
12974
|
225361
|
9774
|
238001
|
12640
|
254561
|
16560
|
|
排水
|
112812
|
119739
|
6927
|
125943
|
6204
|
134486
|
8543
|
141758
|
7272
|
|
燃水
|
57238
|
63678
|
6440
|
68154
|
4474
|
75366
|
7212
|
89458
|
14092
|
|
供热
|
31351
|
32500
|
1149
|
34308
|
1808
|
38239
|
3931
|
43782
|
5543
|
注:表中数据单位为km。
塑料管是近十几年来发展起来的新型管材,在国家产业政策支持下,我国塑料管发展很快,品种和规格不断
丰富,产量不断增加,质量不断提高.到2001年底,全国塑料管生产线有4000余条,生产能力达到200多万t。
硬质聚乙烯管(PVC-U)。目前国内有生产企业600余家,年生产能力达到110万t。PVC-U管生产规模在
10000t/a以上的企业有30余家;规模在5000~10000t/a的企业有近60家。目前,国内一些城市PVC-U建筑
排水管使用率达到90%以上;在城市供水管道中,已敷设PVC-U管20000多km,最大管径达630mm;PVC-U管
在城市排水管道中使用率逐年提高,使用管径也不断增大。
聚乙烯管(PE).目前国内有生产企业近150余家(其中大多数是生产农业用管、化工管道和保护套管),年
生产能力达到50万t。PE管生产规模在1万t/a以上的企业有10余家。PE管在新敷设的城市中低压燃气管网中
使用率达到30%以上,2001年工程使用量达到4万t左右;PE管用于城市供水使用量也在逐年增加,2001年
工程使用量达到2万t左右;HDPE双壁波纹管用于城市排水近一年来发展很快,已成为投资热点。
玻璃钢夹砂管(FRP)。目前国内玻璃夹砂管生产企业有20余家,管径从500~2600mm;使用压力范围为
0.1~1MPa,而其中大于0.6MPa的产量较少;生产工艺主要有:离心浇铸、连续缠绕、定长缠绕三种。在引
水工程和城市供水工程以及排水污工程中,迄今已铺设了2000多km.
2 市政塑料管发展前景分析
2.1 市政管道总需求
我国城市化进程加快,对市政管道需求增大。2000年,全国设市城市达到近700个,建制镇达到2万多个,全
国城镇人口达到4亿左右,城市化水平达到35%左右;预计到2010年,全国设市城市达到1000个,建制镇达
到2.5万个,全国城镇人口达到6亿,城市化水平达到45%左右。城市化进程加快将带动城市基础设施建设发
展,市政管道需求量将增加。
据有关人士按近几年市政管道发展速度测算,“十五”期间,城市供水管道铺设长度在1.5万km/a左右;城
市燃气输送管道敷设长度在1万km/a左右;城市排水管道敷设长度在1万km/a左右;城市集中供热管道铺设长
度在0.5万km/a左右。此外,我国正在运行的市政管道,城市供水管有58745km是70年代以前敷设的,现在
已到使用年限,需要更新和修复。其次,我国是水资源短缺国家,城市缺水问题尤为突出,我国政府已把节
水的重要途径之一,在今后将会得到很大发展,输送回用水(含中水)的管道需求将会急剧增加。由此可见,
“十五”期间市政管道市场需求量巨大。 2.2 塑料管道“十五”发展计划和2010年发展规划
塑料管和传统管材相比,具有重量轻,耐腐蚀,水流阻力小,节约能源,安装简便迅速,综合工程造价低等
显著优势,受到了管道工程界的青睐,促使塑料管在管道工程中占据了相当重要的位置,并形成一种势不呆
挡的发展趋势。为进上步推动塑料管产业发展,国家出台了《国家化学建材产业“十五”计划和2010年发展
规划纲要》。在《纲要》中明确提出:
到2005年,塑料管道在全国各类管道中市场占有率达到50%以上。其中,城市供水管道(DN400以下)50采
用塑料管,村镇供水管道60%采用塑料管,城市排水管道20%采用塑料管,城市燃气管道(中低压管)50%
采用塑料管。
到2010年,城市供水管道(DN400以下)70%采用塑料管,村镇供水管道70%采用塑料管,城市排水管道的
塑料管使用量达到30%,城市燃气塑料管(中低压管)的应用达到60%。
国家化学建材及塑料管产业政策为塑料管在市政工程中推广应用起到了促进作用。
2.3 市政塑料管市场需求
根据“十五”期间市政管道总需求和国家化学建材及塑料产业发展规划,预测“十五”期间我国市政塑料管
发展前景: (1)城市供水网中塑料管市场需求。“十五”期间,我国城市供水管网平均每年新增管道长度
约1.5万km,其中80%左右是≤DN400管道,国家化学建材及塑料管产业发展规划要求50%采用塑料管,因
此可测算出“十五”期间城市供水管网中每年塑料管应用量约为6000km(约合10万t).
(2)城市排水管网中塑料管市场需求。“十五”期间,我国城市排水管网平均每年新增管道长度约1万km,国
家化学建材用塑料管产业发展规划要求20%采用塑料管,因此可测算出“十五”期间城市排水管网中每年塑
料应用量约为2000km(约合5万t)。
(3)城市燃气管网中塑料管市场需求。“十五”期间,我国城市燃气管网平均每年新增管道长度约1万km,
国家化学发建材及塑料管产业发展规划要求50%采用塑料管,因此,可测算出“十五”期间城市燃气管网中
每年塑料管应用量约为5000km(约合6万t)。
(4)城市集中供热管网中塑料护套管市场需求。“十五”期间,我国城市集中供热管道平均每年新增管道
长度约0.5万km,由于塑料鉴定对其保温层的保护具有显著优势,将会得到广泛应用,按60%采作塑料管做
保温管,可测算出“十五”期间城市集中供热管道中每年塑料护套管应用约为3000km(约合2万t)。
3 市政塑料管发展建议
3.1 市政塑料管应把重点在城市供水管上
“十五”期间,每年新敷设城市供水管道、城市排水管道、城市燃气管道长度分别为1.5万km,1km,1万km。
国家化学建材及塑料管产业发展规划中提出:城市供水、城市排水、城市燃气管网中塑料管市场占有率分别
是50%,20%,50%;专家测算“十五”期间每年城市供水、城市排水、城市燃气管网中塑料管应用量分别
是6000km,2000km,5000km。城市供水塑料管应用量差不多是城市排水、城市燃气塑料管应用量之和。此
外,我国政府已把节水工作放在重要议事日程上,污水经处理后回用是节水的重要途径之一,在今后将会得
到很大发展,输送回用水的管道需求量将会急剧增加。以及“南水北调”国家重点工程的启动,对塑料输水
管需求会增大,因此建议“十五”期间市政塑料管的发展应把重点放在城市供水塑料管上。
3.2 市政塑料管应以聚乙烯管为重点
聚乙烯(PE)管可用于城市供水管、城市排水管、城市燃气和集中供热管道保护套管,尤其是城市燃气用塑
料管和集中供热管道保护套管几乎全部是采用聚乙烯管;其二,由于聚乙烯管具有较好的卫生性能和可回收
性,以及可采用热熔连接和电熔连接,接应质量可靠,施工方便。其三,欧洲在1990~1998年间,聚氯乙烯
管平均年增长率是2%,聚乙烯管平均年增长率是7%,聚乙烯管增长速度远远高于聚氯乙烯;其四,我国在
制定国家“十五”化学建材及塑料管发计划时提出:“十五”期间塑料管的推广应用主要以PVC-U管和PE管
为主,在“九五”计划中仅提出:塑料管的推广应用主要以PVC-U为主,在“十五”计划中,把PE管和PVC-
U管放在同等重要的地位。其五,PE管在我国应用起步较晚,发展空间较大。因此,建议“十五”期间市政
塑料管的发展应以聚乙烯管为重点。
3.3 根据不同用途开发不同管径的塑料管
发展城市供水塑料管应以DN500以下为主,城市排水塑料管应以DN700以下为主,城市燃气塑料管应以
DN300以下为主。从1996年进行的全国城市市政公用设施普查结果可以看出:在城市供水管网中,DN500以
下管道占87.18%(按长度计算);在城市燃气管中,DN700以下管道占80%(按长度计算);在城市燃气管
网中,DN300以下管道占80.8%(按长度计算)。其二,塑料管管径在一定范围内,与金属管相比肯有经济
优势,管径超过一定范围,随着管径增大,经济性下降;其三,大口径塑料管管件,由于生产投资大,生产
企业很少,容易造成管件与管材不配套,给工程施工带来不便。因此,建议发燕尾服城市供水塑料管应以
DN500以下为主,城市排水塑料管应以DN700以为主,城市燃气塑料管应以DN300以下为主。
3.4 DN300以上城市排水塑料管应以双壁波纹管为重点
城市排水管道系统一般为重力流系统,对耐内压能力要求不高,但对承受外荷载能力(环刚度)要求较高。
因此,为满足大口径城市排水管环刚度要求,同时又要降低原料消耗,大口径城市排水塑料管在结构设计时
普遍采用结构壁形式(如:双壁波纹管、径向加筋管、螺旋缠绕管等,原料一般选择PVC-U,HDPE,PP等,
由于选择的结构形式不同,在相同内径、满足同于环刚度要求时,所需要的原料多少不同,其中以双壁波纹
管用料最少,管道生产成本相对较低;此外,PVC-U,HDPE,PP双壁波纹管都有一个显著的特点,能实现承插
式柔性连接,解决了一般排水管不易解决的连接可靠性问题。因此,建议城市排水塑料管的发展应以双壁波
纹管为重点。
对于DN300以下的小口径城市排水管,PVC-U实壁管综合工程造价与双壁波纹管相差不大,而且PVC-U实壁管
具有更好的物理力学性能和环刚度及具有加工艺简单、设备投资少等特点。因此,DN300以下城市排水塑料
管可优先选用PVC-U实壁管。
对于DN1000以上城市排水管,由于目前国内外工设备不能生产DN500以上规格的PVC-U双壁波纹管,而且生
产DN1000以上规格的HDPE,PP双壁波纹管,设备投资大、加工难度大、经济优势不明显,而HDPE缠绕结构
壁管,虽然生产速度慢、产量低、耗料多,但生产设备投资少、工艺简单、能缠绕出大口径管,因DN1000以
下城市排水管可优先选用HDPE缠绕结构壁管。
3.5 关注塑料管在市政管道更新改造方面的应用
从1996年全国城市市政公用设施普查结果可看出:在运行的城市供水管网中,有58745km是70年代以前敷设
的,在运行的城市燃气管网中,有7322km是70年代以前敷设的,其主要材质是钢管和铸铁管,管道腐蚀、接
渗漏严重,很多已到使用年限,需要更新和修复,而塑料管在管道更新方面,利用非开挖技术施工,具有节
省投资、施工速度快、不需开挖路面等优势。因此,希望有关单位要关注塑料管在市政管道更新改造方面的
应用。
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