市政给排水中HDPE管施工工艺.pdf

2 0 1 0 年 第 1 期 第 3 6卷总第 1 5 3期 ft 材 s i c h u a n bu l d i h g ma t e na 2 3 9 2 0 1 0 年 2月 市政给排水 中 h d p e管施工工艺 陈 安 明 ( 湖南省祁阳县 自 来水总公司，湖南 祁阳4 2 6 1 8 2 ) 摘要 ：文 中详细 论述 了市政 给排 水 中 hd p e管 的性 能特 点 ，及 其在 市政 排 水工程 中的施 工工 艺过程 ，并提 出 了施 工 中应注意的若干 问题 。 关键词：h d p e管；性能；施工工艺；排水工程 中图分 类号 ：t u 9 9 2 文献标 识码 ：b 文章编号：1 6 7 2 4 0 1 l( 2 0 1 0 )0 1 0 2 3 9 0 2 1 概述 高密度聚乙烯 ( hd p e)管是一种具有环状波纹结构外 壁和平滑内壁的新型塑料管材，由于各管道规格不 同，管 壁结构也有差别。根据管壁结构的不同，hd p e管可分为双 壁波纹管和缠绕增强管两种类型。 双壁波纹管是由 h d p e同时挤出的波纹外壁和一层光 滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构 ，其内 壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形 中空结构的管材。 该管材具有优异的环刚度 和良好的强度与韧性 、重量轻、 耐冲击性强 、不易破损等特点 ，运输安装方便。管道主要 采用橡胶圈承插连接 ( 也可采用热熔带连接) 。由于双壁波 纹管的特殊的波纹管壁结构设计 ，使得该管在同样直径和 达到同样环刚度的条件下，用料 ( hd p e )最省。但受到生 产工艺限制，目前国内能生产的最大 口径也只有 d n i 2 0 0 ， 使得其推广受到一定的限制。 一 缠绕增强管是一种以 hd p e为原料生产矩形管坯 ，经 缠绕焊接成型的一种管材。由于其独特的成型工艺，可生 产 口径达 3 0 0 0 m m的大口径管材，这是其他生产工艺难以 完成甚至于无法完成的。此种管材与双壁波纹管在性能上 基本一致，管道连接主要采用热熔带连接方式，连接成本 较双壁波纹管略高；另外 ，该管的一个主要 缺点是在同样 直径和达到同样环刚度下，一般要比直接挤出的双壁波纹 管耗费更多的原材料，因此 ，其生产成本较高。 目前 h d p e管在生产工艺和使用技术上已经十分成熟 ， 在欧美等发达国家已经得到了极大的推广和应用。hd p e管 在我国的应用起步较晚，但推广十分迅速，已在许多大型 市政排水工程中得到了广泛的应用。h d p e管是新型管材 ， 在使用过程中或多或少地出现一些问题 ，本文结合施工实 践对 h d p e管的有关问题作一论述，以供今后此类工程施 工 时参考 。 、 2工程实例 某污水工程的污水主干管管径为 d n 6 0 0 ，布置在道路 南侧非机 动车道 下 ，埋 深 3 6 m 4 2 m，沿 途预 留 d n 4 0 0 的污水预留管以便收集道路两侧 2 0 0 m左右范围内的污水 ， 主干管内的污水最终排入污水处理厂。 d n 4 0 0污水管采用 h d p e双壁波纹管，d n 6 0 0污水管 采用 hd p e双壁缠绕管 ，环刚度8 k n m ，电熔接 口，管 基础采用砂基础。该施工工程地段位于农田，地质情况不 稳定。由于这种管材具有一定的柔性 ，可承受因轻度不均 匀沉降而产生的影响，且直接铺设在天然地基上，省去混 凝土基础，能降低工程造价，缩短工期。 3 h d p e管的性能特点 hd p e管具有优异的化学稳定性，优良的耐候性，并具 有良好的综合机械性能， 其具有以下几个主要特点。 3 1重量轻 、施 工方便 h d p e管重量仅为混凝土管管重的 1 5 ，搬运和操作极 为方便。管道接 口连接方便而且密封性能好 ，管道基础简 化，塑料管的开挖土方量为混凝土管的 2 3左右 ，也无需 做混凝土基础，沟槽底部夯实后只需敷设一层黄砂或米砂， 施 工进度快 ，也不受季节影 响。 3 2刚柔兼备 h d p e管既有足够的强度又兼备卓越的柔韧性，还具有 耐压、耐冲击性能。hd p e管外壁呈环形波纹状结构，大大 增强了管材的环行刚度 ，从而增强了管道对土壤负荷的抵 抗力，同时又具有较强的土壤适 宜性 ，断裂延伸率可达 5 0 0 。所以对地基的不均匀沉降、土层变动具有很强的适 应性 而不断裂 。 3 3水力性能好 ，粗糙 系数 小 通过能力强 h d p e管的内壁粗糙系数为 n= 0 0 0 90 0 1 ，而钢筋 混凝土管的内壁粗糙系数为 n =0 0 1 30 0 1 4 。根据曼宁公 式 ： q =a r s n 式中：q 流量( s ) ； a 一 水流有效断面面积( m ) ； s 水力坡降； n 粗糙 系数 ； r 一 水力半径( m) 。 计算结果表明，按同一流量 h d e p管管径比水泥混凝 土管管径缩小 2 0 左右。因此，hd p e管比同 口径的其他 管材可通过更大的流量。换言之，同流量情况下，可采用 口径较小的 h d p e管，并且敷设坡度也可以同时降低。 3 4化学稳定性佳 ，使 用寿命 长 一 般使用环境中的土壤、电力、酸碱等因素不会使管 道损坏。在埋地情况下，hd p e管使用年限可达 5 0年以上， 而钢筋混凝土管的使用寿命一般不超过 3 o年，若作为污水 管道，使用寿命仅为 1 5年左右。 3 。 5综 合 造 价 经 济 合 理 与钢筋混凝土排水管相比，聚乙烯波纹管在 d n 4 0 0以 内造价较低 ，而在 d n 5 0 0以上、d n 8 0 0以内则要选用聚乙 烯缠绕管较为经济。 4 h d p e管的施工要点 4 1沟槽 开挖 沟槽开挖宽度 =管夕限 +0 4 m ( d n 3 0 0d n 5 0 0 ) ， d n 6 0 0及以上的开挖宽度为管外径 + 0 6 m。开挖沟槽时应 严格控制基底高程，禁止超挖。基底设计标高以上0 2 m 0 3 m的原状土层应由人工清理至设计标高。如果局部超挖 或基面被扰动，不得回填泥土 ，可换填粒径为 1 0 m m一1 5 - 2 4 0 2 0 1 0 年 2月 l j 材 si c h u an bu i l di n e m a t e r i a l s 2 0 1 0 年 第 1期 第 3 6卷总第 1 5 3期 m m天然级配的砂石或最大粒径4 0 mm的碎石，整平并夯 实。槽底若有坚硬物体则必须清除至设计标高以下 0 2 m， 再用砂石回填。雨季施工时应尽可能缩短开槽长度，并要 求尽快成槽、回填，同时要防止泡槽。一旦发生泡槽，应 将受泡的软化土层清除，换填砂石或中、粗砂。 4 2管道基础 设计采用砂垫层 基础 。一般 土质 的地段 ，基底 只需 铺 一 层厚度为 1 0 c m的砂垫层即可；若为软土地基，宜先铺 垫一层厚度1 5 c m的砂砾或碎石 ( 碎石粒径为5 mm一4 0 ra m) ，再铺砂垫层 ( 中、粗砂) ，厚度t5 c m。管道基础的 接口部位，应预留凹槽以便接口操作。凹槽宽约为 0 4 m 0 6 m，槽深约为 0 0 5 m一0 1 0 m，槽长约为管道直径的 1 1 倍。凹槽在接口完成后，随即用砂填实。 4 3管道接 口 管道采用橡胶圈或热熔连接。 管道采用橡胶圈接口时，应先检查橡胶圈是否配套完 好， 确认橡胶圈的安放位置，然后将接 口范围内的工作面 用棉纱清理干净，并在承口内壁及插 口橡胶圈上涂润滑剂。 接口作业时，应将管道的插 口顺水流方向、承口逆水流方 向安装，一般先安装下游的管道，而后向上游推进。首先 将橡胶圈严密地套在一侧管道的插 口槽 内，调整另一侧管 使两侧管在同一轴线上，然后套上橡胶圈，调整橡胶圈使 其与管外壁接合紧密，最后套上哈夫外 固管箍。热熔焊接 按规范进行。 4 4管道铺设 ( 1 )由人工搬运管节，搬运时必须轻抬、轻放、严禁 在地 面上拖拉 。 ( 2 )可采用人工下管或起重机下管两种方法。由人工 下管时，可由位于地面的人员将管道传递给位于沟槽底的 人员，也可用非金属绳索系住管身两端，将其缓慢溜放至 沟槽内 ( 注意保持管身平衡) ，严禁将管道由槽边翻滚人槽 内。采用起重机下管时，可用非金属绳索系住管身缓慢放 至槽内，严禁串心吊装。 ( 3 )为防止接 口合拢时已铺设管道的轴线偏离，需采 取稳管措施。即在编织袋内装满黄砂并封 口，将其压在已 铺设管道的顶部，编织袋的数量视管径大小而异。管道接 口后应复核其高程和轴线 。 4 5 管道与检查井的连接 管道与检查井 ( 砖砌)连接的砖砌部分要设止水圈， 井与管之间用1 ： 2 5水泥砂浆接合密实，并且该部分井壁砌 砖要求发旋砖 ，砌墙时砂浆应饱满 ，以防砖接缝处渗水。 井底流槽与管内壁接合平顺，管口与井内壁齐平。 4 6闲 水试 验 注水上游水头要求超出管顶以上 2 m，浸泡 2 4 h后计 时，试验结果符合规范要求。其允许渗水量取国家标准 给 水排水管道工程施工及验收规程 ( g b 5 0 2 6 89 7 ) 表 1 0 3 5 中允许渗水量值。 4 7 沟槽 回填 ( 1 )安管、砌井、闭水试验后要及时回填沟槽 ( 至少 回填至管顶以上 1 倍管径的高度) 。 ( 2 )回填时，从管底基础至管顶以上 0 7 m范围内， 必须用人工回填，严禁用机械推土回填。回填先从管底与 基础结合部位开始，沿管腔两侧同时对称分层回填并夯实， 每层回填高度宜为0 1 5 m 0 2 0 m，管顶以下宜用中粗砂 回填 ，管顶以上 0 5 m范围内，宜回填砂土或接近最佳含水 率的素土。管顶 0 7 m以上部分回填土 ，可采用机械回填， 但必须从管线两侧同时回填并夯实，可使用机械碾压，但 必须确保管道及构筑物不产生位移，必要时可采取限位措 施 。 ( 3 )回填土密实度应符合下列规定：主管区的回填土 密实度不应小于 9 5 ( 按轻型击实标准，下同) ；管道宽 度以外次管区的回填土密实不应小于9 0 。 4 8雨季施工及抗浮 问题 由于塑料管比混凝土管轻，若遇下雨管沟积水，受浮 力作用会使管上浮，管道接 口脱开，造成浮管 ( 或漂管) 事故 ，因此施工时应注意如下几点： ( 1 )雨季施工时，作业面不宜过大，应分段完成，尽 可能减少对施工的影响。 ( 2 )进入雨季时， 应全面勘测施工现场的地形，天然 排水系统及原有排水管渠的泄洪能力，结合施工排水要求 ， 制定汛期的排水方案。 ( 3 )对施工现场雨水沟进行检查，或采取必要的措施， 以防雨水流人施工沟槽内。 ( 4 )在回填过程中，应将沟槽内积水排干净，不允许 带水回填。 ( 5 )在地下水位高于槽底高程时及雨季施工中，应重 视管道抗浮问题，防止返工。 ( 6 )沟槽内不得积水，在有地下水时，降水设备必须 保证使地下水位降至槽底以下0 3 m0 5 m，回填时不得 停止降水。 5结语 ( 1 )hd p e管是一种新型管材， 其各方面指标及施工难 易程度都优于现在常用的传统排水管材， 运用在市政排水管 网中是有一定优势的， 代表了未来排水管材的发展方向。 ( 2 )加强 h d p e管的开发研究，降低管子本身的价格， 以此提高其市场竞争能力。 ( 3 )h d p e埋地排水管在外压负载下是否能够安全使 用的因素中，铺设质量是最主要的。如果铺设情况 比较好， 环刚度较低的管材也不会有很大变形 ；反之，如果铺设情 况不好，即使用环刚度 比较高的管材也可能变形过大和出 现压屈失稳。因此施工 中保证铺设质量是非常重要的。 i d：5 4 9 2 ( 上接第2 3 5页)实际上的最经济、最实用。因此 ，应要求 设计单位在批准的项 目投资限额内，通过计算机辅助手段 采取动态控制方法，在设计的各阶段对投资计划值进行多 方案的动态分析和比较。在保证安全和不降低功能的前提 下 ，通过采用新 方案 、新 技术 、新 材 料 、新工 艺 ，达 到节 约工程投资的目的。建设单位要做到奖罚分明，按设计过 程节约的投资额 给予一定 比例 的奖励 ，