塑料检查井的特性介绍及应用

我国塑料排水检查井应用现状及发展趋势检查井俗称“窨井”，一般设在排水管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水处以及直线管段上每隔一定距离处，是便于定期检查、清洁和疏通管道的排水附属构筑物。根据使用功能，检查井可分为雨水井、污水井、水封井及跌水井等。实心粘土砖是世界上最古老的建筑材料之一。中国的粘土砖A12O3含量一般多在40%以上，Fe2O3含量小于2.0〜2.5%。成型砖坯在约1400°C下其中的铝硅酸盐矿物部分熔融，冷却后将其余矿物颗粒粘结成一体，保持砖坯的形体，并具有一定的物理、力学性能。从陕西秦始皇陵到北京明清长城，它传承了中华民族几千年的建筑文明史。自从1882年中国建成第一家自来水厂后，粘土砖用于排水管（陶土管）道上检查井至今已有120年的历史，现时，仍是国人钟爱的建筑材料之一。然而，一组现实的经济数字让人们不得不忍疼割爱。为了节约耕地和保护环境，中国政府决心改写延续了两千多年“秦砖汉瓦”史。我国人均耕地资源不到世界平均水平的40%，但因城乡建房烧制粘土砖，一年竟要损毁良田70万亩，其中包括排水检查井用粘土砖。据中国房地产研究会副会长顾云昌表示，中国现在每年新建的房屋面积占到世界总量的50%。据有关方面统计，我国每年建造20亿平方米的建筑面积的建筑，按每个排水检查井服务200m2建筑面积计，我国建筑小区每年需要构筑约1000万个小区排水用检查井，城镇道路用约150万只市政排水检查井，约100万只雨水排水井。但这些排水检查井都是砖砌，每年消耗粘土实心、砖约4145万m3,折合107.25亿块标准粘土砖，每年需要消耗18000亩〜20000亩良田。而且井体渗漏，砖砌排水检查井与理地塑料管之间不均匀沉降而产生漏水，污染环境，增加城市污水处理量约148万吨/年，或以每年约150万吨污水渗入地下，污染地下水。同时制砖消耗大量能源，排放CO2。据权威机构统计：中国建筑能耗占到全社会能耗总量的40%。其中粘土砖砌排水检查井制砖消耗能源以每1万块砖耗标准煤约1吨，电耗200〜400度计，全国每年砖砌排水检查井制砖耗标准煤约118万吨，如全改用塑料排水检查井，按平均每制造1只塑料排水检查井耗电10kwh，折合4.04kg标准煤，总计每年耗煤4万吨，这样，每年可减排CO2约296万吨。以上海为例，上海“十一五”期间每年建造3000万m2的建筑面积，上海每年用于排水检查井而消耗粘土砖13637万块。每年毁良田近200亩。上海每年在检查井消耗的能源：标准煤15000吨。排放CO2达39300吨。由于排水塑料管道的应用，荷兰在1981年就开发排水用塑料排水检查井，日本在1984年就开发应用塑料排水检查井，目前已形成每年700万件注塑成形塑料检查井（含连接管配件）的产业规模，排水管径小于300mm管径的雨水、污水管已无砖（混凝土砖）砌检查井，其目的是与排水塑料管道配套应用，节省劳动力，加快施工进度。我国积极推广应用室外雨污水塑料排水管已有十多年，塑料排水管已成为排水管网中的主流管道，对提高室外排水管道工程质量起到了一定的提升作用。但传统的砖砌检查井与先进的塑料管道相配存在的弊端越来越明显。因此，迫切需要改变现在落后的状况。一、传统排水检查井的缺点传统排水所用的检查井主要是“砖砌井”（由粘土砖和水泥修建而成），由井盖、井盖座、井筒、井室等部分组成。井筒及井室壁设有供维修人员上下的踏步，井室体设置进、出水支管接口。虽然“砖砌井”具有结构简单、成本较低的优点，但存在工艺落后，施工效率低，连接效果差等较多问题。其主要缺点有：（1）施工速度慢，对环境和城市交通的影响大，不符合文明施工、快速施工的要求。（2）质量稳定性差，砖砌体强度低，易出现缝隙间砂浆不密实等现象，特别是塑料管与检查井接合处，容易渗漏。一般井体建成后的1一2年就易出现沉降、塌陷，对于污水检查井，“砖砌井”的渗漏还会污染地下水资源。（3）使用粘土砖耗用大量宝贵的土地资源，不符合国家的土地和环保政策。另外一种预制钢筋混凝土组合式检查井，虽然具有承重力大，不易损坏，不易渗漏，不污染地下水等优点。但仍存在体量大，价格高，安装施工强度大，施工机械、场地、人员等占用大，管口连接不密实，现场开孔难度大，生产高能耗，内壁欠光滑易堆积泥沙污物而导致排水不畅等缺点。目前，具有优越综合性能和环保功能的塑料管作为排水管道在住宅小区的建筑室内与室外得到大量应用，并逐渐占据工程主导地位。由于传统检查井为砖砌结构，管道系统中两种不同材质的连接难以做到完全密封，同时还由于井体与排水管间会产生不均匀沉降，造成管道和检查井连接处经常出现渗漏并污染地下水。有研究显示，造成流沙地区管道坍塌的首要原因是接口渗漏，其次是检查井的损坏。另外，传统检查井施工周期长和作业面大、故障率高、使用寿命短等问题一直未得到根本解决，形成了先进的管材技术和落后的检查井技术共存的严重不协调局面，不仅使塑料管道系统的有时得不到有效发挥，同时又为市政道路及建筑小区地下排水管网埋下了严重隐患。在当前构建“节约型、环保型”社会的形势下，此问题显得尤为严重和突出。二、塑料排水检查井的构造与特点塑料排水检查井以高分子树脂等为原料，采用组合结构，一般由井座、井筒、井盖等组成，分为污（废）水检查井和雨水检查井。污水井一般设有流槽，边缘污物排放顺畅；雨水井一般设有供泥砂沉淀的沉泥室，以方便后期的清理和维护。塑料检查井各部件之间及其与排水管的连接一般采用粘接或橡胶圈连接，井筒连接于塑料检查井井座之上，可根据井盖高度进行调整。井座、井筒、井盖和塑料内盖的性能能够满足拉伸强度、荷载、承压、抗负压和温度的要求，铸铁防护盖的铁盖及铁架为球墨铸铁材质，铸铁防护井盖是为避免车辆等荷载直接作用于塑料检查井塑料材质部件而设置在井筒上部外侧的。按荷载来分，井盖可分为不同的承压等级。塑料检查井一般设计使用寿命为50年。塑料排水检查井具有以下几个方面的特点（与刚性检查井的比较研究）：1、强度和刚度塑料检查井属于柔性管材，在受外压负荷时，柔性管和和刚性管的承受负载的机理是完全不同的。柔性管在受压破坏之前，可以有较大的变形，而刚性管在受外压破坏之前不可能有较大变形。当刚性管受外压时，负载完全经过管材壁传递到底部的管床上，在管材壁内产生弯矩，随着管材直径加大，管壁的弯矩和应力急剧加大，所以大直径的混凝土排水管常常需加钢筋；而柔性管在受压破坏前先变形一一横向外扩，管材周围的回填土壤可以起到阻止柔性管变形和外扩的作用，外压负载就被传递和分摊到周围的回填土中去了。所以，在同样外压负载下柔性管管壁内的应力较小，它和周围的回填土共同承受负载，管土共同作用。因此，塑料检查井不需和刚性混凝土检查井一样的强度和刚度，在合理的刚度下，是完全可以达到使用要求的，这一点已被欧美及日本等发达国家的应用实践所证实。2、 水力特性好在水力特性比方面由于塑料管内壁光滑，输送液体时比摩阻明显小于混凝土管。塑料管的内壁粗糙率为0.01，而混凝土管为0.013，因此在相同使用条件下，塑料管的输水量可比混凝土管提高30%。实践证明，在同样的坡度下，采用直径较小的塑料埋地排水管及塑料检查井就可以达到要求的流量；在同样的同径下，采用塑料检查井可以减少坡度，减少了铺设工程费。3、 密封性在密封性方面塑料检查井的连接比较可靠，而混凝土检查井在保证密封性方面是比较困难的。国内绝大多数使用的平接口混凝土检查井在连接处只抹一圈混凝土，时间一长很难保证不泄漏，又因为其完全是刚性的连接，管道稍有异动（如土壤不均匀沉降），连接处就可能被破坏。接口处成企口的混凝土检查井比平口的稍好一些。采用柔性接口的混凝土检查井，其密封性比较可靠，但其柔性仍不及塑料检查井。4、使用寿命、耐腐蚀在使用寿命、耐腐蚀方面，塑料检查井的优点最突出。埋地排水管输送的生活污水和雨水常常有腐蚀性，或呈酸性或呈碱性，生产污水如工业排水更是常常有强腐蚀性，塑料检查井的耐腐蚀性远胜于其他材质的排水管及检查井；塑料检查井的抗磨损性能也很好。3、 施工安装便简便塑料检查井质量轻，与塑料管材连接方便可靠且不易渗漏。由于采用整体预制成型，井筒高度可在现场根据实际情况进行切割、调整，以适应各种安装深度的要求，具备较好的互换性和整体结构性，能够大大提高施工进度，施工效率是传统检查井的5倍以上。而混凝土管的连接处需要养护，在城市拥挤或地质恶劣地区（如地下水位高，地基松软），塑料检查井的这方面优点常常更明显。4、 占地面积小住宅小区内所采用的塑料检查井井径常用规格为315一450mm,改变了传统检查井受制作方法局限而使井径均在700mm以上的应用管理，减小了检查井的占用空间。5、 节约能源塑料检查井主要以高分子树脂（HDPE、PVC-U、PE、PP）为加工原料，可节省粘土资源，符合国家可持续发展的基本国策。同时，由于采用整体预制成型，故其自身密封性能好，皮面了雨水渗入污水系统的现象，降低了污水处理成本，从而节约了能源。6、 节约材料塑料检查井由于井体壁薄和材料密度小，其材料质量不足传统检查井的1/2；建筑小区所用塑料检查井井径规格比传统检查井小，所配套使用的井盖也相应较小，在非车行道上可安装轻便井盖而无须厚度较大的防护井盖。因此，使用塑料检查井能明显节约材料和降低成本。7、 保护环境各管口连接处均采用柔性连接，彻底杜绝雨污水渗漏、泄漏，防止对地下水的二次污染。尤其对于盐碱地质或酸性土壤，可有效防止土壤回渗，利用此特点还可建立“雨水收集循环再利用回灌绿化带”系统，从而节约了淡水资源，大大降低了市政绿化养护成本。8、 综合经济型塑料检查井的价格比传统检查井略高，但是国内外的实践经验证明，在正确设计和施工下采用塑料检查井的总工程造价常常低于传统的检查井。而且塑料检查井施工速度快，周期短，工程质量易于保证。后期维护费用少，比传统检查井更具优势；可以回收循环利用，有着巨大的社会效益。三、与传统检查井的综合成本比较传统检查井由于受制作方法所限，其井径规格均在700mm以上。塑料检查井的应用改变了此惯例，在满足使用功能的前提下，塑料检查井井径最小可达200mm，因此在市政道路及住宅小区使用塑料检查井会更节省材料，相应的使用成本也会更低。在后期养护中，由于塑料管材的摩擦阻力明显小于混凝土管，因此管道中的泥沙量大大减少，只需采用水冲即可满足养护要求，减少了人工掏挖疏通，大大降低了养护费用。经综合计算后塑料检查井的全寿命成本比传统检查井大大降低。（具体比较情况见附表）塑料排水检查井是近年来在国外应用较成熟的排水新技术，目前塑料检查井在日本和欧美等国已得到普遍使用。随着我国经济的持续快速发展，城镇居民的居住质量得到显著提升，住宅功能日趋完善，一户双卫生间甚至多卫生间的住宅越来越普遍。根据《住宅建筑设计规范》中的要求，厨房和卫生间的排水立管应分别进行设计，这将使污水出户管的数量大大增加，同时也将使住宅小区污水检查井的设计数量是以前的3倍以上。按全国每年新增住宅建筑面积约3.6*108m2的发展速度及现有需更新改造的住宅，初步估计现在该领域每年需排水检查井500万套以上，住宅小区及市政道路、公用设施等排水检查井的市场需求量非常大。从以上分析对比可以看出，塑料排水检查井有着传统检查井无可比拟的优点，符合我国节能省地、节材的发展政策，应大力普及推广。我国最早研究开发塑料检查井是在1992年。当时，埋地塑料排水管己在工程中普遍应用，唯独排水检查井是砖砌的，用塑料检查井替代砖砌检查井这一直是化学建材行业中期待解决的问题。由于当时设备和技术力量有限，仅局限于市政焊接井和玻璃钢井的试制和工程试点，取得了经验。后由于价格等因素，工程推广应用举步维艰。1999年在国务院办公厅下发的《关于推进住宅产业现代化提高住宅质量的若干意见》的通知（国办发72号）和建设部等四部门联合下发的《关于在住宅建筑中淘汰落后产品的通知》（建住房295号）中明确提出了“禁实”和限制其他粘土制品的生产和使用的要求。根据塑料排水检查井产业发展，建设部2007年第659号公告《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）》第128项推广应用项目规定：塑料排水管道系统应优先采用塑料检查井。2005年6月21日，温家宝总理主持国务院常务会议，专题研究建设节约型社会和发展循环经济，提出加快建设节约型社会的6条措施和“四节一综合”（节能、节水、节材、节地，综合利用资源）的重点要求，推进节约型建筑和环境友好型住宅建设。2007年国务院“十一五”规划纲要提出：至2010年我国单位GDP产值能耗比2005年降低20%，主要污染物排放总量减少10%。而塑料排水检查井的产业发展正符合国家“四节一环保”的政策，因此，更有利于推动这个产业发展。2007年〜2010年期间，四川省、山西省、上海市、重庆市、江西省、北京市、云南省等先后出台排水检查井严禁用粘土砖、推广塑料排水检查井的文件。2008年，由中国市政工程西南设计研究院、四川天鑫塑胶管业有限公司负责起草，四川大学、上海科达市政交通设计院、上海富宝建材有限公司、常州市河马塑胶有限公司、浙江双环塑胶阀门有限公司共同编制了国家城镇建设行业标准《市政排水用塑料检查井》CJ/T3