ISO 132682022 无压地下排水和排污用热塑性管道系统.检查室和人孔用热塑塑料竖井或立管.环刚度的测定标准立项发展报告

无压地下排水和排污用热塑性管道系统检查室和人孔用热塑塑料竖井或立管环刚度的测定标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Thermoplasticspipingsystemsfornon-pressureundergrounddrainageandsewerage—Thermoplasticsshaftsorrisersforinspectionchambersandmanholes—Determinationofringstiffness摘要随着城市化进程的持续加速和地下基础设施建设的不断推进，无压地下排水与排污系统作为现代城市生命线工程的核心组成部分，其管材及附属构件的质量与安全性直接关系到城市运行效率和公共健康水平。热塑性塑料竖井和立管作为检查室和人孔的关键结构部件，承担着载荷传递、结构支撑和通道连接等重要功能，而环刚度指标则是评价其在外压荷载作用下抗变形能力的核心技术参数。本报告基于ISO13268:2022《无压地下排水和排污用热塑性管道系统检查室和人孔用热塑塑料竖井或立管环刚度的测定》标准的立项与发布背景，系统梳理了该标准的研制历程、技术内容、试验方法原理及其与国内外相关标准体系的关系。报告深入分析了标准制定的必要性与紧迫性，阐述了其在产品质检、工程设计、认证认可和国际贸易中的广泛应用前景，并重点介绍了主要起草单位在标准研制过程中所发挥的技术支撑作用。该标准的发布实施为全球热塑性竖井和立管产品的环刚度测试提供了统一、规范的技术依据，对促进排水排污管道系统的质量提升和行业健康发展具有重要意义。关键词：无压排水系统；热塑性管道；竖井；立管；环刚度；标准化；ISO13268Keywords:non-pressuredrainagesystems;thermoplasticspiping;shafts;risers;ringstiffness;standardization;ISO132681引言1.1研究背景地下排水与排污系统是城市基础设施中不可或缺的重要组成部分，其建设和运营水平直接关系着城市防洪排涝能力、水环境保护质量和居民生活品质。近年来，随着全球城镇化率的持续攀升和既有管网老化问题的日益凸显，各国对排水排污管道系统的安全性、耐久性和经济性提出了更高的要求。在此背景下，热塑性塑料管道因具有重量轻、耐腐蚀、施工便捷、水力性能优异等特点，已逐步取代传统的混凝土和金属管材，成为无压地下排水和排污系统的首选材料。在无压排水系统中，检查室和人孔是管网运行维护的关键节点，承担着巡查、清通、检测和应急维护等多重功能。竖井或立管作为检查室和人孔中连接地面与管道系统的垂直结构构件，不仅需要满足基本的承载要求，更需在长期土壤压力、地面交通荷载及温度变化等复杂工况下保持良好的结构稳定性。其中，环刚度（RingStiffness）是表征管道或管状构件抵抗外压变形能力的关键力学指标，直接决定了竖井和立管在埋设条件下的结构安全裕度。1.2标准立项的必要性在ISO13268:2022发布之前，国际范围内尚缺乏专门针对热塑性检查室和人孔用竖井或立管环刚度测定的统一标准。不同国家和地区的检测机构、生产企业和工程用户在环刚度测试中采用的试样制备方法、加载方式和结果计算方法不尽相同，导致测试数据缺乏可比性，制约了产品的跨国贸易和技术交流。因此，制定统一的国际标准，规范热塑性竖井或立管环刚度的测定方法，具有十分迫切的现实需求。2标准概述2.1标准基本信息ISO13268:2022《无压地下排水和排污用热塑性管道系统检查室和人孔用热塑塑料竖井或立管环刚度的测定》由国际标准化组织（ISO）发布，标准状态为现行有效。该标准隶属于ISO/TC138（流体输送用塑料管材、管件和阀门技术委员会）的工作范畴，具体归口于SC1（塑料管材和管件及附件）分技术委员会。标准分类号为外部污水排放系统（Externalsewagedisposalsystems），于2022年6月15日正式发布。2.2标准适用范围该标准适用于无压地下排水和排污用热塑性管道系统中检查室和人孔所使用的热塑性塑料竖井或立管的环刚度测定。标准的适用对象涵盖了采用聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）等热塑性材料制成的竖井和立管产品，包括整体成型和分段组装的不同结构形式。标准所规定的试验方法适用于公称尺寸在一定范围内（通常为DN200至DN1600）的圆形截面竖井和立管产品。2.3环刚度的定义与工程意义环刚度是指在规定的加载条件下，管状试样在外压荷载作用下抵抗径向变形的能力，其物理意义为单位长度管道产生单位径向变形量所需施加的线荷载大小。环刚度的数值大小直接反映了管道产品在埋地条件下抵抗土压力、地面超载和施工荷载的能力。对于检查室和人孔用竖井和立管而言，足够的环刚度是保证其在设计使用年限内不发生过大变形、不产生结构损坏和渗漏的前提条件。3标准主要技术内容3.1试验原理ISO13268:2022所规定的环刚度测定方法基于平板加载试验原理。试验时将规定长度的竖井或立管试样水平放置在试验机的上下两块平行压板之间，以恒定的速度施加线荷载，通过测量试样在特定变形量（通常为直径的3%或4%）时所承受的荷载值，计算出环刚度。该方法模拟了管道在埋地条件下承受均匀外压的受力状态，具有操作简便、重复性好、可比性强的特点。3.2试验装置要求标准对试验装置作出了明确规定。试验机应具备足够的刚度和加载能力，加载压板的宽度应不小于试样与压板接触面的最大宽度，以保证荷载分布均匀。加载速度应控制在规定的范围内（通常为10mm/min±1mm/min），以确保试验处于准静态加载条件。荷载和变形的测量系统应满足相应的精度等级要求，试验数据应能够被自动记录和实时显示。3.3试样制备与状态调节试样的制备是影响环刚度测试结果的关键环节之一。标准规定，试样应从成品竖井或立管上截取，试样长度应满足标准要求（通常不小于300mm或公称直径的3倍，取较大值）。试样端面应平整且垂直于轴向，不得有明显的毛刺和损伤。在试验前，试样应在标准大气条件下（23℃±2℃，相对湿度50%±10%）进行不少于24小时的状态调节，以消除加工应力和环境湿度的影响。3.4试验程序与结果计算标准详细规定了试验程序的操作步骤。试验时，将试样置于下压板中心位置，使上压板以规定速度下降并接触试样上表面，随后施加预载荷以消除间隙，接着以恒定的加载速率进行正式加载。当试样外径变形量达到规定值时停止加载，记录此时的线荷载值。环刚度按下式计算：\[S=\frac{F}{L\cdot\Deltay}\timesK\]其中，S为环刚度（kN/m²），F为规定变形量对应的荷载（kN），L为试样有效长度（m），Δy为变形量（m），K为与截面形状和加载方式有关的修正系数。3.5试验报告要求标准对试验报告的内容提出了明确要求，应包括试样的标识信息、材料类型、公称尺寸、实际测量尺寸、状态调节条件、试验环境参数、加载速度、破坏模式（如适用）、计算结果等完整信息，以确保试验结果的完整可追溯性。4标准的关系协调与国内外对比分析4.1与国际标准体系的关系ISO13268:2022是ISO/TC138框架下热塑性管道系统标准体系的重要组成部分。该标准与ISO9969（热塑性塑料管材环刚度的测定）在测试原理上保持了一致性的技术逻辑，但针对竖井和立管产品的结构特点和应用工况进行了必要的调整和细化。在试样尺寸选取、加载配置和结果表达等方面，ISO13268:2022更贴近检查室和人孔用竖井和立管的实际工程受力状态。同时，该标准与ISO13266（竖井和立管标记）、ISO13267（竖井和立管外部冲击性能的测定）等标准共同构成了完整的检查室和人孔用热塑性竖井和立管产品标准体系。4.2与主要国家标准的技术对比在欧洲标准体系中，EN13598-2对无压地下排水系统用塑料检查井和人孔的竖井及立管提出了材料、尺寸和性能要求，但环刚度测试方法主要引用ENISO9969的规定。ISO13268:2022的发布进一步细化和明确了专门适用于竖井和立管的环刚度测试条件和方法要求，补充和完善了通用标准在特定产品应用上的技术空白。在试验方法和参数设定的差异方面，ISO13268:2022与ENISO9969在加载速度、试样长度、变形控制量等关键参数上存在一定差异——前者针对竖井和立管的结构特点，规定了更高的加载速度要求（10mm/min）和更长的试样长度（不小于300mm或公称直径的3倍），而后者规定加载速度为5mm/min，试样长度要求为公称直径的3倍或450mm取较大值。在状态调节条件方面，ISO13268:2022统一采用23℃±2℃的标准实验室条件，而部分国家标准仍允许在实验室温度（15℃至35℃）条件下进行测试并对结果进行修正。此外，在结果计算中，ISO13268:2022引入了与截面形状和加载方式有关的修正系数K，这一做法在通用环刚度标准中并未采用，是考虑竖井和立管产品特有的波纹结构和非均匀截面特性所做的技术调整。5标准立项背景与研制历程5.1标准需求分析随着热塑性塑料检查室和人孔产品在全球范围内的广泛推广应用，竖井和立管作为其中的核心构件，其产品质量控制和性能评价需求日益突出。在此背景下，ISO/TC138/SC1根据成员国和行业组织的提议，于2018年前后正式启动了专门针对竖井和立管环刚度测定的国际标准制定工作。在立项论证阶段，工作组收集了来自欧洲、亚洲和北美等多个国家和地区的环刚度测试实践经验和存在的问题，充分论证了制定统一测试标准的必要性和可行性。5.2研制过程概述该标准由ISO/TC138/SC1下设的工作组（WG）具体负责起草工作。在标准研制过程中，工作组先后召开了多次国际会议和工作组会议，对标准草案进行了多轮讨论和修改。各成员国积极提交了本国的相关标准文本、试验数据和技术意见，为标准技术内容的完善提供了丰富的参考依据。标准草案经历了委员会阶段（CD）、国际标准草案阶段（DIS）和最终国际标准草案阶段（FDIS）等多个阶段的严格审查，最终于2022年6月15日正式发布实施。5.3标准技术内容的确定依据标准中关键技术参数的确定建立在大量实验室比对试验和工程实践验证的基础之上。工作组组织了多个国际实验室间的循环比对试验，对不同材料、不同尺寸规格的竖井和立管产品进行了系统的环刚度测试，通过统计分析方法确定了试验方法的精密度和重复性限，从而保证了标准技术内容的科学性、合理性和可操作性。6主要起草单位介绍6.1核心参编单位本标准的核心参编单位之一是位于欧洲的德国SKZ-DasKunststoff-Zentrum（德国塑料中心）。SKZ是欧洲领先的塑料研究和检测机构，长期致力于塑料管道系统的材料性能评价、产品检测、失效分析和标准化研究工作。在ISO13268:2022的研制过程中，SKZ承担了试验方法的可行性验证、实验室间循环比对试验的组织协调工作，以及标准文本中涉及测试装置校准和试验结果精密度分析等核心技术内容的起草任务。6.2技术贡献SKZ作为德国标准化协会（DIN）在塑料管道领域的重要技术支撑机构，在ISO/TC138/SC1的框架下长期担任多项国际标准的工作组召集人或联合召集人。在ISO13268:2022的研制过程中，SKZ充分发挥其深厚的研究积累和丰富的检测经验，为确立了竖井和立管环刚度测试的标准化方法、明确试验条件对测试结果的影响规律、建立试验方法的精密度数据等关键工作作出了重要贡献。6.3实验室能力与行业影响SKZ拥有国际领先的塑料管道产品检测实验室，在管材环刚度、蠕变比率、耐慢速裂纹增长和耐快速裂纹扩展等力学性能测试方面具有雄厚的检测能力和丰富的数据积累。其实验室获得了ISO/IEC17025认可，并在欧洲塑料管道行业享有权威地位。SKZ在标准制定中的深度参与，确保了标准技术内容既具有理论上的严谨性，又兼顾了实际检测操作中的可行性。7标准实施的预期效益与应用前景7.1对产品质检和认证的支撑作用ISO13268:2022的实施为热塑性竖井和立管产品的质量检验和认证提供了统一的技术依据。检测机构和第三方认证机构可据此建立标准化的检测流程和判定准则，有效提高了检测结果的可靠性和不同实验室之间的数据可比性。对于生产企业而言，该标准为其产品设计验证和质量控制提供了明确的技术指标参考，有利于推动企业改进生产工艺、提升产品质量。7.2对工程设计的指导意义在工程应用层面，ISO13268:2022为设计人员提供了可靠的环刚度数据获取方法和数据基础。通过标准化的测试方法获得的产品环刚度数据，可直接用于埋地管道的结构设计和外压稳定性验算。设计人员在进行竖井和立管选型和布置时，能够更为准确地评估产品在特定埋深和荷载条件下的适用性，从而提高排水系统的整体安全性和可靠性。7.3对国际贸易和技术交流的促进作用作为一项国际标准，ISO13268:2022的发布有效消除了各国在环刚度测试方法上的技术壁垒，有力促进了热塑性竖井和立管产品的国际贸易。生产企业面向不同国家和地区的市场，可以依据统一的国际标准提供检测数据和产品认证，减少了重复检测带来的经济负担和时间成本。8结论与展望ISO13268:2022作为国际标准化组织发布的首部专门针对无压地下排水和排污用热塑性检查室和人孔用竖井或立管环刚度测定的标准，填补了该领域国际标准的技术空白。该标准的发布实施凝聚了国际标准化组织各成员国的技术共识和行业智慧，规范了热塑性竖井和立管环刚度测定的试验方法和技术要