7.1 混凝土管
7.1.1 混凝土管材分类(表7.1.1)
表7.1.1 混凝土管材分类
7.1.2 特点、技术性能要求
1 混凝土和钢筋混凝土排水管
混凝土和钢筋混凝土排水管道是指采用悬辊、振动及立式成型的混凝土管和钢筋混凝土管。
1)产品按有、无钢筋分为混凝土管和钢筋混凝土管。按外压荷载分级，其中混凝土管分为Ⅰ、Ⅱ两级。钢筋混凝土管分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级。分别见表7.1.2-2混凝土排水管规格、外压荷载级别和内水压力表及表7.1.2-3钢筋混凝土排水管规格、外压荷载级别和内水压力表。
2)管道按外压荷载条件铺设，不得埋设在永久冻土层内。对大孔土、膨胀土地区应按相应地基规范进行处理后按规定铺设管道。
3)管道连接方式分为柔性接口管和刚性接口管。柔性接口管按接口型式分为承插口管、企口管、钢承口管和双插口管。柔性接门承插口管的型式又分为甲、乙、丙三型，这三种形式主要区别于承插接口尺寸和胶圈的安装方式。刚性接口分为承插口管型式、企口管型式、双插口管型式。管型详见国家标准GB／T 11836—1999中的图示。选用接口形式见表7.1.2-1管道基础形式及接口类型选用表。刚性接口的预制钢筋混凝土管道在混凝土基础上，其接口的适用条件为：
①适合在无外力破坏、下卧持力层承载力均匀、无不均匀沉降或局部变形的地段。
②无侧向位移条件，当遇有软弱等不良地基时，应全部清除或部分清除换以砾石或粗砂垫层，以提高该地基及基座的稳定性，确保地基不发生不均匀沉降，保证管道长期稳定运行。
③管道两侧回填土需同步进行，防上回填时发生位移或损伤；当铺设在纵坡大于36％时，应采取防止管道下滑的措施。
4)埋地混凝土管道需采用砂石基础(土弧基础)或混凝土基础。选用基础形式见表7.1.2-1。
表7.1.2-1 管道基础形式及接口类型选用表
5)柔性接口橡胶圈的物理力学性能应符合相应标准的规定，与管道配套供应。
6)对于采用承插式接口的管道，插口插入的方向应与水流方向一致。
2 预应力钢筋混凝土管
预应力钢筋混凝土管是指在混凝土管壁内所置的钢筋预先施加双向预应力而预制的混凝土管。管材包括采用振动挤压工艺成型的一阶段管和采用管芯缠丝工艺成型的三阶段管。一阶段管又分为传统的一阶段管(代号YYG)和一阶段瑞典逊他布管(代号YYGS)，三阶段管分为传统的三阶段管(代号SYG)和三阶段澳大利亚罗克拉管(代号SYGL)。
1)一阶段生产工艺(振动挤压工艺)公称内径为400～2000mm、三阶段生产工艺(悬辊-离心复合工艺即管芯缠丝工艺)公称内径为400～3000mm，内水压力不大于1.2MPa。适用的管顶最大覆土深度为10m。预应力钢筋混凝土管规格及压力指标见表7.1.2-4及表7.1.2-5。
2)铺设条件为设计内水压力不宜大于1.2MPa，覆土不大于2.0m，地面活荷载允许两辆汽-20级汽车并行。
3)预应力钢筋混凝土管道在抗渗、耐久性和抗腐蚀等方面优于金属管道，管道内壁不易结垢，管内壁粗糙系数n值一般取0.012～0.013，其中振动挤压工艺制管为0.012(与同等管径的铸铁管相比可扩大输水能力或减少水头损失)，管芯缠丝工艺制管为0.013。
4)管道接口允许借转角度，公称内径400～700mm时为1.5°，公称内径800～1400mm时为1°，公称内径1600～3000mm时为0.5°。
5)该管道采用承插式圆形断面橡胶圈密封接口。橡胶圈的物理力学性能应符合相应标准的规定，与管道配套供应。
3 自应力钢筋混凝土管
自应力钢筋混凝土管是指利用自应力水泥的膨胀力张拉管壁内的钢筋或钢丝网而产生预应力的混凝土管。该管材包括配筋为钢筋的Ⅰ型管、用两半模成型的钢丝网Ⅱ型管和用整体模成型的钢丝网Ⅲ型管。三种管的主要规格尺寸见表7.1.2-6。
1)用于埋地给水工程的自应力钢筋混凝土管的覆土主要根据管材试验压力确定，见表7.1.2-7。
2)自应力钢筋混凝土管具有良好的抗渗性、耐久性和抗腐蚀性。管道内壁不易结垢，可在管道上开孔接设支管，管道损坏后可快速修复。
3)该种管道长期暴露在空气中有干缩现象，同时应力值有所下降，但吸水后会恢复，适用于埋地铺设，多用于给水管道工程，铺设条件为设计内压不宜大干0.8MPa。
4)对管体和密封圈有腐蚀作用的水和土壤，应采取防护措施后方可铺设。
5)各等级自应力钢筋混凝土管道铺设在素土平基上，管顶覆土深厚度为0.8～2.0m，地面允许活荷载为两辆汽-15级汽车并行。
6)公称内径600～800mm的自应力钢筋混凝土管，应使用90°土弧基础。
7)公称内径100～350mm允许的转角为2.0°，公称内径400～800mm允许的转角为1.5°。
8)管道配用的弯管、缩管、三通等管件采用特制铸铁或钢制配件。
4 预应力钢筒混凝土管
预应力钢筒混凝土管是指在带薄钢筒的混凝土管芯外侧缠绕环向预应力钢丝并在管芯的内外浇注水泥砂浆保护层而制成的混凝土管。该管材包括内衬式预应力钢筒混凝土管(代号PCCPL)和埋置式预应力钢筒混凝土管(代号PCCPE)。
1)该种管道是一种复合管，由于使用了密封钢筒，管道材料综合了普通预应力钢筋混凝土管道和钢管的优点，除具有预应力钢筋混凝土管道在抗渗性、耐久性、抗腐蚀性、管道内壁不结垢、输水能力保持不变等方面的优点外，还兼备钢管承压高、安全性好等优点。
2)内衬式预应力钢筒混凝土管是：指由钢筒和混凝土内衬组成管芯并在钢筒外侧缠绕环向预应力钢丝，并涂敷水泥砂浆保护层而制成的管子。管子的接头有单胶圈密封柔性接口和双胶圈密封柔性接口两种。单胶圈密封柔性接口公称内径为400～1400mm，双胶圈密封柔性接口公称内径为1000～1400mm。
3)埋置式预应力钢筒混凝土管是指由钢筒和钢筒内、外两侧混凝土层组成管芯并在管芯混凝土外侧缠绕环向预应力钢丝，并涂敷水泥砂浆保护层而制成的管子。管子的接头有单胶圈密封柔性接口和双胶圈密封柔性接口两种，公称内径为1400～4000mm，需根据压力等级的密封要求选择承插口钢环确定胶圈数量。
4)管道接口允许借转角度：对单胶圈柔性接口，当公称内径为400～1000mm，借转角度为1.5°。公称内径为1200～4000mm，借转角度为1°。对双胶圈柔性接口，公称内径为1200～4000mm，借转角度为0.5°。
5)配套供应管道配件有合拢管、干线阀门连通管、弯管、缩口管、T型三通、Y型三通、短管、变径管、铠装管、斜口管及用于连接支线、人孔、排气阀、泄水阀所需的各类出口管件等。
6)管道粗糙系数n值较小，按振动挤压工艺制管n值为0.0107、按管芯缠丝工艺制管n值为0.012，与同等管径的铸铁管相比可扩大输水能力并减少水头损失，前者与同等管径的预应力钢筋混凝土管相比还可再扩大输水能力并减少水头损失，节省电耗。
7)可以直接在管体上开孔以便于设置出口管件和连接排气阀、泄水阀及其他支线。
8)接头用钢制接口环和橡胶圈，密封性能好、无漏水现象。
5 规格及压力指标
混凝土排水管规格及压力指标见表7.1.2-2。钢筋混凝土排水管规格及压力指标见表7.1.2-3。预应力钢筋混凝土管规格及压力指标见表7.1.2-4及表7.1.2-5。自应力钢筋混凝土管规格及压力指标见表7.1.2-6及表7.1.1-7。预应力钢筒混凝土管抗裂检验压力见表7.1.2-8。
表7.1.2-2 混凝土排水管规格、外压荷载级别和内水压力表
注：Ⅰ级管计算覆土高度0.7~3m，内水压力0.02MPa。Ⅱ级管计算覆土高度3~5m，内水压力0.04MPa。
表7.1.2-3 钢筋混凝土排水管规格、外压荷载级别和内水压力表
续表7.1.2-3
注：1 括号内数值为推荐壁厚。
2 Ⅰ级管计算覆土高度0.7~3m，内水压力0.06MPa。Ⅱ级管计算覆土高度3~5m，内水压力0.1MPa。Ⅲ级管计算覆土高度5~7m，内水压力0.1MPa。
表7.1.2-4 一阶段预应力钢筋混凝土管规格及抗裂内压指标
注：1 带括弧数字为立式水压检验指标，其余为卧式水压检验指标。
2 管道壁厚前行数字为传统的一阶段管壁厚，后行数字为瑞典“逊他布”管型壁厚。
3 管道有效长度为5m。
4 本表数据适用铺设条件为素土基础，管顶覆土深度0.8～2.0m，地面车辆荷载允许两辆汽-20级汽车并行，超出本使用条件应另行进行结构验算。
表7.1.2-5 三阶段预应力钢筋混凝土管规格及管抗裂内压检验指标
注：1 表列带括弧的数字为立式水压检验指标，其余为卧式水压检验指标。
2 管道有效长度为5m。
3 本表数据适用铺设条件为管顶覆土深度0.8~2.0m，地面车辆荷载允许两辆-20级汽车并行。超出使用条件应另行进行结构验算。
4 管道壁厚前行数字为传统的三阶段管壁厚，后行数字为澳大利亚“罗克拉”管型壁厚。
表7.1.2-6 自应力钢筋混凝土管道规格
表7.1.2-7 自应力钢筋混凝土管规格及压力指标
注：1 本表数据适用铺设条件为素土平基，管顶覆土深度0.8~2.0m，地面车辆荷载允许两辆-15级汽车并行。超出本使用条件应另行进行结构验算。
2 公称内径为600~800mm的自应力钢丝网水泥管应使用90°土弧基础。
表7.1.2-8 预应力钢筒混凝土管抗裂检验压力
注：1 表列数据适用于铺设条件为管顶覆土深度0.8～2.0m，土弧基础(90°)，两辆汽-20级汽车并行。
2 埋置式预应力钢筒混凝上管的单胶圈接头勺双胶圈接头的区别只是承口深度和插口长度不同。
3 内衬式预应力钢筒混凝土管只有公称内径1000～1400mm，有单胶圈接头与双胶圈接头两种接头，其余为单胶圈接头。管材壁厚见国家标准GB／T 19685—2005。
7.1.3 选用要点
1 混凝土管和钢筋混凝土排水管
1)混凝土管适用于内水压力为0.02～0.04MPa。主要输送生活污水、雨水、工业废水、引水及农田灌概等低压或无压排水工程。
2)钢筋混凝土管适用于内水压力为0.06～0.1MPa主要输送雨水、合流排水、生活污水、工业废水工程、引水及农田排灌等的输水管道工程。
3)一般根据技术经济要求、施工费用、使用年限、市场供应情况选择管材。
4)在施工条件差(地下水位高、有流砂等)及地基承载力差的场合，使用强度高即外压等级高的管子，敷设费用较低，减少工程投资，在内压大于0.06MPa的管段上必须选用钢筋混凝土管。
5)如输送侵蚀性污水或管外有侵蚀性地下水、腐蚀性土壤时最好选用其它管材。
6)根据管道重要性、用途、输送介质、受力条件、施工方法、工程地质等因素选择管道接口形式。
7)根据地基承载力、管道覆土深度选择混凝土管的基础型式。
2 预应力钢筋混凝土管
1)预应力钢筋混凝土管适用于给水上程中的压力输水，也可用于排水工程。
2)管道铺设在满足承载力要求的素土基础上、管顶覆土深度0.8～2.0m，地面活荷载允许两辆汽-20级汽车并行。
3)当管子用输送具有腐蚀性的污水或海水，或用于含有腐蚀性介质的土壤环境中以及架空铺设时，应按《工业建筑防腐蚀设计规范》GB 50046—2008的规定对管体混凝土或水泥砂浆保护层进行防腐处理。涂覆防腐材料时应遵循《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212—2002的规定，防腐施工的质量应按《建筑防腐蚀工程质量检验评定标准》GB 50224—1995的规定进行评定。
4)对用于管体和密封圈有腐蚀作用的水或土壤，应采用防护措施。
5)该管道采用承插式圆形断面橡胶圈密封接口，橡胶圈配套供应。
6)在三通、弯头、缩管、端头处一般采用与预应力钢筋混凝土管配套的钢制管件，管件内外应进行防腐处理，口前国家尚无标准配件，一般由设小单位根据使用条件自行设计或套用有关的国家标准图。
7)由于采用橡胶圈密封接口，管道接口产生外推力，当外推力大于接门所能承受的阻力时，在三通、弯头、端头处须设支墩保护。
3 自应力钢筋混凝土管
1)自应力钢筋混凝土管道多用于农村给水管道工程、农田排灌水力工程。
2)管道铺设在满足承载力要求的素土基础上、管顶覆土深度0.8～2.0m，地面活菏载允许两辆汽-15级汽车并行。
3)铺设条件应按内压等级选择管道规格，一般内水压力不宜大于0.8MPa。
4)自应力钢筋混凝土管道制造：厂艺简单，自应力钢筋混凝土管道采用承插式圆形断面橡胶圈密封接口，胶圈质量和规格执行JC／T 748—1987和JC／T749—1987标准，与管道配套供应。
5)管道配用的弯管、缩管、三通等管件采用特制铸铁或钢制配件，与管道配套供应。
6)由于采用橡胶圈密封接口，在弯管、缩管、三通、端头的接口处产生外推力，当外推力大于接口所能承受的阻力时，须设支墩保护。
7)当用于对管体和密封圈有腐蚀作用的水或土壤时，应采取防护措施。
4 预应力钢筒混凝土管
1)预应力钢筒混凝土管适用于给水工程中的压力输水，内水压力0.4～2.0MPa。
2)预应力钢筒混凝土管不适合用于具有腐蚀性的水和土壤环境中使用。
3)采用承插式双凹槽、双胶圈柔性接口，可进行接头水压以检查安装质量。
4)由于采用橡胶圈密封接门，管道产生外推力，当外推力大于接口所能承受的阻力时在弯头、三通、端头处须发支墩保护。
5)管顶覆土超过10m根据工程需要另行设计，管道可承受深覆土。
7.1.4 施工安装要点
1 混凝土管管节安装前应进行外观检查，质量及尺寸公差应符合现行国家产品标准的规定，发现裂缝、保护层脱落、空鼓、接口掉角等缺陷、使用前应修补并经鉴定合格后，方可使用。
2 开槽后管道基础应落在有一定承载能力的满足工程使用条件的原状土层上。
3 当机械开槽时，需保留10cm土层采用人工清槽，且不得超挖，否则应进行地基处理。
4 当采州橡胶囤柔性接口时，使用前必须对橡胶圈进行逐个检查，不得有割裂、破损、气泡、大飞边等缺陷。
5 混凝土及钢筋混凝土管管座分层浇注时，管座混凝土平基抗压强度应大于5.0N／mm2，方可进行安管，管道安装前应将管内外清扫干净，安装时应使管节内底高程符合设计规定，调整管节中心及高程时，必须垫稳，两侧设撑杠，不得发生滚动。
6 混凝土及钢筋混凝上管采用砂及砂石为基础时，应将砂石材料震实，并应与管身和承口外壁均匀接触。采用混凝土管座基础时，管节中心、高程复验合格后，应及时浇筑管座混凝土，管道基础应根据管材、管径、接口型式、工程地质条件的不同参照国家标准图04S516《混凝土排水管道基础及接口》中管道基础及接口选用表进行选择。
7 混凝土管座的模板，可一次或两次支设，每次支设高度宜略高于混凝土的浇筑高度。
8 管道两侧还土应同步进行，高差不大于30cm，胸腔还土，密实度为95％。
9 混凝土及钢筋混凝土管沿直线安装时管口的纵向间隙应符合表7.1.4-1的规定。
表7.1.4-1 管道安装管口的纵向间隙表
10 预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管安装应平直、无突起、突弯现象。沿曲线安装时，管口间的纵向间隙最小处不得大于5mm，接口转角不得大于表7.1.4-2的规定。
表7.1.4-2 沿曲线安装接口允许转角
11 预应力、自应力混凝土管及乙型接口的钢筋混凝土管安装时，承口内工作面、插口外工作面应清洗干净；套在插口上的圆形橡胶圈应平直、无扭曲。安装时，橡胶圈应均匀滚动到位，放松外力后不得大于10mm，就位后应在承、插口工作面上。
12 预应力混凝土管、自应力混凝土管、预应力钢筒混凝土管不得截断使用。
13 当预应力混凝土管、自应力混凝土管采用金属管件连接时，管件应进行防腐处理。
14 承插式甲型接口采用水泥砂浆填缝时，安装前应将接门部位清洗干净。插口进入承口后，应将管节接口环向间隙调整均匀，再用水泥砂浆填满、捣实、抹平。
15 预应力混凝土管及钢筋混凝土管乙型接口对口间隙按表7.1.4—1规定。橡胶圈应位于插口小台内，且应无扭曲现象。
16 当沟槽内有地下水时，必须将地下水降至槽底以下不小于0.5m，做到干槽施工，当降水不利，地基被扰动时，应进行地基处理达到要求的承载能力。
7.1.5 技术经济性能分析(表7.1.5)
表7.1.5 几种管材主要性能及技术经济比较表
注：管材价格取自2008年北京工程造价信息，其中以钢筋混凝土承插口管管径600mm压力0.1MPa，橡胶圈柔性接口相比较。
7.1.6 相关标准、规范
《混凝土和钢筋混凝土排水管》GB／T11836—1999。
《预应力混凝土管》GB 5696—2006。
《自应力混凝土输水管》GB 4084—1999。
《预应力钢筒混凝土管》GB／T19685—2005。
《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242—2002。
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268—2008。
《预应力与自应力钢筋混凝土管用橡胶密封圈》JC／T 748—1987。
《预应力与自应力钢筋混凝土管用橡胶密封圈试验方法》JC／T 749—1987。