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排水用塑料检查井行业及技术发展概况

编辑: 联塑安徽销售部 发布时间: 2016-05-09 浏览次数: 返回

1. 排水用塑料检查井概述

1.1 排水用塑料检查井的定义

排水用检查井是城市地下排水排污管道系统中连接管道的井状构筑物,设置在管道交汇处、转弯处、管径或坡度改变处、跌水的地方或直线管段上每隔一定距离处,是管网系统检查和疏通、防止管道堵塞的必要设施,在管网系统不可或缺。

排水用塑料检查井指采用高分子材料制成,用于排水排污的检查井。它属于预制井,替代传统的砖砌检查井,通常由井盖、井筒、偏置收口、井座以及相关配件组合而成。井座是塑料检查井的核心部件。图1、图2分别是建筑小区排水用塑料检查井和市政排水用塑料检查井示意图。

 


图1 建筑小区排水用塑料检查井示意图

图2 市政排水用塑料检查井示意图

1.2 排水用塑料检查井的分类

排水用塑料检查井规格多、种类多。按井座型式可分为流槽式检查井(见图3)与沉泥室检查井(见图4)。流槽式检查井主要设置于污水管网,沉泥室检查井主要设置于雨水管网。按制造工艺主要分为注塑井、滚塑井、焊接井等。按使用场合主要分为建筑小区排水检查井、市政排水检查井、农村截污排水检查井等。按井盖承压形式可为非分离式井(图3a、图4a)和分离式井(图3b、图4b)。按井筒的形式可分为直壁式检查井(图3a、图4a)、收口型检查井(图3b、图4 b)管件井。管件井由塑料管材焊接而成。按井的功能可分为通用井和专用井。专用井有跌水井、水封井等。

 

 

 

1.3 塑料检查井主要优点

检查井是重要的城市地下基础设施建设部件,与埋地管道相连接。我国自20世纪90年代起,在室外排水工程采用塑料排水管道的比例逐年增大,目前塑料排水管道已在室外排水工程中占据主要位置。然而由于塑料排水检查井研发滞后,许多工程为塑料排水管道配套砖砌检查井,致使系统不配套。砖砌排水用检查井与塑料管道之间接口、砖砌检查井自身的渗漏及土壤缝隙水的渗入已经成为排水系统的顽疾。

砖砌排水检查井的施工方法是用烧制砖块堆砌主体,然后将管道插入井体并用水泥砂浆填补井管接口。该工艺由人工砌筑,质量不易控制,在井与埋地塑料管道连接处采用水泥砂浆包覆,这种刚性连接极易漏水。有的污水砖砌井内表面甚至不做防腐处理,因而减少了井的使用寿命。

塑料检查井具有质轻、安装便捷、施工高效、优越的水密封性、运营费用低、使用寿命长等优点,逐步被市场与用户认知接受,尤其是在国家相关政策的引导下,塑料检查井逐步得到了很好的推广应用。表1为塑料检查井与砖砌检查井的性能对比,由此可见塑料检查井的优势。

表1 塑料检查井与砖砌检查井的优势对比

比较项目

塑料检查井

砖砌检查井

1 施工速度

施工速度快,安装一座塑料井用不到1h

施工速度慢,砌筑一座井,包括混凝土基础及水泥养生需要1~2天

2 防渗性能

防渗性能佳,不会污染地下水,不会增加外来水量

墙体容易渗漏,塑料管与检查井的接口处底部更容易渗漏

3 排水能力

有水流导向的光滑大圆弧流槽,几乎没有水头损失

表面粗糙,水头损失大

4 井壁清洁

井壁清洁,不易粘结上泥垢,即使粘有泥垢也容易清除

井壁容易粘结泥垢,清除困难

5 连接方式

柔性连接,安装速度快,密封性好,可适应少量沉降

刚性连接,无法承受沉降变形;沉降后会加大渗漏甚至管道破裂

6 耐腐蚀性

耐腐蚀性佳,能有效抵御酸碱废水和硫化氢气体造成的井体腐蚀

水泥砂浆容易受酸碱腐蚀、剥落,水泥抹面剥落后渗漏愈加严重

7 运输损耗

自重轻,便于搬运,贮运损耗低

所用砖块、水泥、及黄沙的重量约为塑料井的20倍,贮运损耗大

8 开挖土方

沟槽开挖范围小,减少土方量,便于在狭小场合施工

沟槽开挖范围宽,土方量大,难于在狭小场合施工

9 堆料占地

无需占用堆料及拌合场地

砖块、黄沙占用堆场,水泥占用仓库,砂浆拌合还需场地

10 文明施工

现场不再堆放砖块、砂浆。可减少施工时对周围环境和行人的影响

施工周期长,现场堆放砖块、砂浆。影响周围环境和行人通行

11 施工条件

可全天候施工

遇到雨天、雪天不能施工

12 使用寿命

材质本身抗腐蚀,整体性能稳定,使用寿命长

材质不耐酸碱,长期使用易腐蚀,缩短井的寿命

13 回收利用

可回收循环利用

不可回收再利用

14 环境保护

不占用耕地,不破坏生态环境。符合国家的产业政策和环保要求

黏土砖生产占用耕地,破坏生态,不符合国家产业政策和环保要求

1.4 塑料排水用检查井具有巨大的经济效益与社会效益

塑料排水检查井是用于地下埋地管网的购筑物,安装完成后只能看到露在外面的井盖,但实际上塑料检查井在很多方面都能起到环保节能作用。

a. 排水用塑料检查井材料上替代原来的粘土实心砖,保护了宝贵的农田资源。我国已有强制政策文件要求禁止使用粘土实心砖,但到目前为止,80%的检查井仍为砖砌检查井。

土壤也是有生命的,有专家认为土壤长厚一公分,需要花一万年的时间,保护农田资源就是保护土壤。据有关专家统计,使用塑料检查井,至少每年可保护150000亩农田。

b. 节省宝贵的煤炭资源。排水用塑料检查井替代砖砌检查井,可以少用大量的烧制粘土砖需要的煤炭资源。保守估计,每年采用塑料检查井可节约标准煤75万吨。同时,少用煤可对大气质量净化做出贡献。

c. 保护珍贵的地下水资源,节约巨额的污水处理费用。污水管网与雨水管网通常是并列设置安放,雨水管网在污水管网的上面。砖砌排水用检查井与埋地塑料管道连接处渗漏、泄漏普遍,雨污水管网中的雨污水会渗到地下,部分雨水还会渗到污水管网。一方面污水会造成地下水资源的二次污染,另一方面加重污水处理厂的处理费用。如按减少1%渗入量计算,保守估计可节约费用5.92亿元/年。

采用排水用塑料检查井,不会对地下水产生污染。

2. 塑料检查井行业的现状及发展趋势

2.1 国外塑料检查井的行业现状及发展趋势

2.1.1 国外塑料检查井行业的现状

欧美发达国家起步比我国早很多,生产、应用塑料检查井已有三十多年的时间。国外预制井主要包括混凝土预制井、塑料检查井等。塑料检查井包括注塑井、滚塑井、焊接井等。

在一些发达国家,预制井已占主流,如日本预制井占90%,现浇混凝土井占10%,无砖砌井。其中塑料注塑检查井占到70-80%,产品标准经多次修改,已十分成熟。

欧盟、美国的市场推广应用很成熟,塑料检查井的市场容量十分可观。在建筑小区范围内,已经全面普及排水用塑料检查井,在市政道路上普及率已达到30%。

2.1.2 国外塑料检查井行业发展趋势

由于各区域经济发展不平衡,建设量需求不同,使得塑料检查井的用量各地区也不平衡。

美国、欧洲、日本等发达国家建设量已趋于饱和,增长缓慢。排水用塑料检查井主要使用在住宅与市政建设上,它的使用量与建设量成正比,发达国家塑料排水检查井总体市场容量稳定,增长缓慢。

发展中国家如拉美各国、亚洲大部分国家,由于逐年增长的管网建设量,使塑料检查井有着巨大的市场。已经成立的亚洲基础设施投资银行,未来几十年内将对印度等投资巨资用于新建、改建市政道路,市政排水用塑料检查井也将会迎来使用高峰。

中东市场如沙特、阿联酋等国大部分地区没有粘土,无法制砖,塑料检查井有着巨大的潜在市场。中东建设量大,但人口少,住宅容积率大,同样面积的住宅排水用塑料检查井的用量比国内大2-3倍。

我国“一带一路”的构想,基础设施互联互通是优先建设领域,途经的广大腹地国家多数为发展中国家,包括塑料检查井在内的市政给排水管道系统发展潜力巨大。

另外,非洲局部市场也存在着巨大的市场潜力,我国近年来对非援建工程量巨大,需要铺设数以万里的排水排污管网,这也给予了塑料检查井良好的市场机会。

2.2 国内塑料检查井的行业现状及发展趋势

2.2.1 国内塑料检查井行业现状

2.2.1.1 国内塑料检查井行业的发展历程

我国塑料排水用检查井发展仅有十多年的时间,总体上经过了早期研究阶段、现处于推广发展阶段。

我国最早研究开发塑料检查井是在2002年。2003年建设部批准成立了塑料检查井的课题小组,由上海市建委组织,江苏河马井股份公司和上海富宝建材有限公司分别承担建筑小区塑料检查井和市政塑料检查井的技术攻关任务,分别从注塑成型和焊接成型两个方向对塑料井的成型工艺进行了研究。2003年12月,中国第一只具有自主知识产权的注塑检查井诞生,填补了国内注塑检查井的空白。

由于塑料检查井的优势逐步得到相关部门的重视,国家适时出台政策,助力塑料检查井这一新兴产业的发展。2006年6月6日国务院办公厅发布《关于进一步推进墙体材料革新和推广节能建筑的通知》(国办发[2005]33号),要求全国所有城市到2010年底禁止使用实心粘土砖。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。之后,四川、山西、上海、重庆、江西、北京、山东、河北和云南等地建设部门先后出台排水检查井严禁使用粘土砖,推广塑料排水检查井的有关文件。

经过近十多年的发展,我国塑料检查井产品从最初的自主开发、引进和试用,到目前已经形成相当规模,其中小区井已经得到市场广泛认可,在工程中大量采用;市政井在部分地区开始试用或采用。

2.2.1.2 国内塑料检查井现行的行业标准

目前国内塑料检查井相关的产品标准见表2。

表2 国内塑料检查井相关产品标准

标准名称

标准号

发布日期

建筑小区排水用塑料检查井

CJ/T 233-2006

2006-07-25

市政排水用塑料检查井

CJ/T 326-2006

2010-03-15

建筑小区塑料排水检查井应用技术规程

CECS 227:2007

2007

塑料排水检查井应用技术规程

CJJ/T 209-2013

2013-12-03

建筑小区塑料排水检查井标准设计图集

08SS523

2008-01-18

2.2.1.3 国内塑料检查井行业市场趋势及预测

2006年-2009年,塑料检查井产品标准、技术规程、设计图集逐步发布实施,为塑料检查井的市场应用打下了良好基础。

2009年国内塑料检查井市场需求约8万套,生产厂家屈指可数。随着市场的推广与用户的逐步接受,建筑与市政塑料检查井份额逐年增大。据相关统计,包括小区井、市政井、农改井在内,2014年塑料检查井市场需求约200万套。

目前,我国塑料检查井的市场普及率仍较低。根据相关统计,截至2014年,我国建筑小区排水用塑料检查井市场普及率约7%,市政排水用塑料检查井市场普及率约为2%,塑料检查井市场尚有广阔的发展空间。预计未来几年,塑料检查井市场普及率将以每年40%左右的速度增长,截至2020年,建筑小区排水用塑料检查井的市场普及率将达到50%;市政排水用塑料检查井市场普及率将达到15%。

预计农村污水管网改造应用塑料检查井在今后也会有着较大增量。党的十八大以来,全国各地加强了环境治理的力度。浙江省委、省政府率先做出了“五水共治”的决策,亦即治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水。并明确提出要以治水为突破口,推进城镇建设的转型升级。该项目计划从2014年开始,在今后3年内,由四级政府共出资700亿元,集中解决城镇和乡村的“五水”问题,预计浙江农村“五水共治改造”三年内需要检查井约300万个。2014年,浙江农村“五水共治改造”项目应用检查井约100万套,其中塑料检查井约70万套,塑料检查井的普及率约为70%。分析未来五年,塑料检查井在农村污水改造项目中的普及率将持续保持较高水平。

塑料检查井在城市污水管网改造工程中也已展示出不可替代的作用。预计至2020年,我国房地产建设、市政建设以及农村污水管网改造建设塑料检查井的年需求量将达到约1500万套。

2.2.1.4 国内塑料检查井的竞争格局

国内塑料检查井在检查井中仍处于弱势地位,竞争产品有砖砌排水检查井、混凝土排水用检查井、模块砌块排水检查井。塑料检查井在近年来已逐步获得用户市场的认可。

经过10多年的发展,国内塑料检查井行业已经具备较大规模。主要为采用一次注塑成型技术的生产企业;采用焊接工艺的生产企业;采用滚塑工艺生产塑料检查井的生产企业。

以注塑工艺生产企业在市场占有绝大部分市场份额,估计占塑料检查井总体市场的80%。

注塑排水检查井具有品种规格多、产量大、生产效率高、节省原材料、节约能源等特点,适合新建市政管线、片区建设和改造等一次检查井需求量较大的工程。目前国内最大注塑井直径超过1200mm,注塑量已达160000g。预测今后可生产1500-2000mm口径的一次注塑成型井座,将创造一次注塑检查井的世界之最。

注塑检查井结构较合理,质量稳定,规格品种齐全,模具配套最多可达数百甚至上千套,可以满足用户多种需求。行业主流企业在客户当中积累了较为良好的信誉,树立了用户对使用塑料检查井的信心,为塑料检查井在国内迅速大面积推广应用起到了很好的引领作用。

2.2.2 国内塑料检查井行业的技术现状及发展趋势

2.2.2.1 排水用塑料检查井标准进展情况

值得注意的是,国外的塑料检查井技术已趋于成熟。有关排水用塑料检查井的欧盟标准(EN 13598.2009)与国际标准(ISO 13267.2010)在近几年才完成,这为我国的塑料检查井行业发展提供了主要技术参考。

对国内塑料检查井影响最大的标准是CJ/T 233-2006 《建筑小区排水用塑料检查井》和CJ/T 326-2010《市政排水用塑料检查井》两个建设行业标准,主要参考了欧洲标准BS EN 13598.2-2004《在交通区的和深埋的人孔井和检查井规范》等编写。

我国塑料检查井处于不断进步阶段,在对产品理解不深、应用经验严重不足的背景下,积极采用国外先进标准,其思路是完全正确的。这两个标准的出台,为促进塑料检查井的发展起到了非常关键的作用。

2.2.2.2 塑料检查井三种生产工艺优缺点比较

塑料检查井可以采用一次注塑成型工艺、焊接工艺、滚塑工艺生产,工艺比较见表3。

表3 不同的生产工艺比较

工艺

适用及优点

缺 点

注塑组合成型

1适用于量较大的检查井和人孔井生产

2效率高,经济效益好

3制品表面光滑,尺寸精确

4 可生产形状复杂的检查井

1设备投资大,需模具生产

2技术门槛高

管材焊接型

1适用于生产较大直径,用量较小的井

2投资小,不需模具投入

3 容易变动,灵活

1 技术门槛低,易仿制

2通常需单独进行设计与制作, 生产效率低,不易批量生产

3焊接环节需要人工操作,质量不易保证

滚塑组合成型

1适用于生产较大直径,用量小的井

2投资小,只需少量模具投入

1制品的精度相对较差,密实度不均匀

2制品形状受到限制,不容易成型出高加强筋,不易制作复杂流槽结构

3 生产效率低

2.2.2.3 塑料检查井行业技术发展趋势

塑料检查井的注塑工艺投资较大,企业负担较大,可考虑注塑与滚塑或者焊接相结合的方式。注塑工艺适用于时间短、大批量规格品种的塑料检查井供应,滚塑与焊接工艺更适用于时间长、小批量的塑料检查井加工。

塑料检查井井座是检查井系统中最为关键的部件。井座是处于检查井的最下部,受到多种应力(井底座受力分析见图5),要满足系统安全使用50年的设计要求,需要有较强的长期抗变形能力。

 

 

图5 井底座受力分析图

在对产品质量进行控制和检测时,最简便、有效的方法是负压试验,亦即井座的结构完整性测试。从某种意义上来说,一个塑料检查井生产企业,其井座的设计制作水平可以充分体现该企业的技术能力,其井座的保持结构完整性的能力,代表了该企业产品的总体质量水平。

2012年以来,国家化学检测试中心(材料测试部)与江苏河马井股份有限公司合作,选取了的河马井公司注塑检查井作为研究对象,按照欧洲标准BS EN 13598-2:2009对样品进行了结构完整性研究与测试。从测试结果来看,测试产品已陆续通过-0.05MPa与-0.06mpa的1000h负压试验,如图6。

 

图6 井座结构完整性试验

3 总结

3.1 塑料检查井行业迎来了较好的发展机遇,应尽快制定科学合理的国家标准

我国塑料检查井产业已经具有相当规模,应用范围已经涉及市政、工业和居住区以及村镇建设等各领域,但行业标准与地方标准、产品标准与应用规程之间的技术要求还不统一。这种现状是目前造成产品质量参差不齐的重要原因之一,有时候甚至对企业和用户产生误导。标准化的现状和技术水平落后于产品发展速度,急需国家标准出台。

3.2 重视塑料检查井产品质量才是企业发展根本之路

国内塑料检查井生产企业已经接近100余家,技术水平参差不齐。近年来,行业中的领军型企业充分利用科技手段,推进产品的技术进步的同时保证产品质。但仍有相当一部分检查井企业生产技术落后,技术研发的重点只是降低成本,不惜采用大量填充材料以次充好,或靠减少厚度低价竞争,给产业带来负面的影响。

随着国际化合作进一步深入,国际上大型塑料检查井生产企业必然会参与中国市场的竞争。塑料检查井是专业的工程产品,如果国内生产企业一味的追求降低成本、牺牲产品质量,未来一定会失去行业的话语权。所以生产企业一定要站在国际上的角度看待企业发展,重视产品质量。只有这样,企业才会有未来更大的发展机会。

3.3 扩大塑料检查井的应用范围,全面普及塑料检查井

近年来,一些企业将排水用塑料检查井生产技术用于开发其他管道井,扩大了检查井的应用领域且收到了很好的效果。如开发电力电缆井、通讯井、仪表和阀门井、检查井式水窖、雨水收集渗透井、油污隔离井、雨水格栅井以及化粪池等。一些城市的通讯、电力或燃气等专业部门已经发文全面推广这类专用塑料井。当然,由于各类井用途不同,需要进行技术改进,以满足不同功能要求。

引用文献

魏若奇,张伟.《塑料排水检查井技术现状与发展趋势》第16届全国塑料管道生产和应用技术推广交流会,西宁. 2014年9月.

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