高密度聚乙烯塑料埋地给水管爆管探究

高密度聚乙烯塑料埋地给水管爆管探究摘要广州南沙某住宅区项目在投入使用一年后，5个月内，埋地给水管极不寻常的陆续出现18处爆管漏水。笔者作为本项目给排水设计专业负责人，对爆管情况进行专项调查研究。对该工程埋地给水管网从管材、施工、地质情况进行了分析。供同类工程设计借鉴参考。关键词埋地给水管爆管漏水高密度聚乙烯广州南沙我院负责设计的广州南沙某住宅小区项目在投入使用一年后，5个月内，埋地给水管极不寻常的陆续出现18爆管漏水。因笔者为本项目给排水设计专业负责人，我院派笔者等人对项目爆管漏水情况进行专项调查研究。前往现场查看、询问、分析原因，在院内组织总工、高工讨论研究，并请教了管材生产商和管材专家的意见。主要的分析、结论如下，与各业内人士分享一、埋地给水管爆管特征1、地点共18处爆管，其中10处发生在小区道路下，8处发生在绿化地或人行道下。2、管的部位一处为管的三通接口，2处为直管段管中，其它15处为直管段对接接口或是管段转弯接口。二、出现爆管可能的原因1、管材。设计要求选用的是HDPE（高密度聚乙烯）塑料给水管，且材料规格为PE100，承压等级为10MPA。施工单位选用的是“X塑”的PE管，未达不到HDPE的标准。按国家标准HDPE的原料密度要在0941GCM3以上，中密度聚乙烯（MDPE）的原料密度范围09260940GCM3。“X塑”的PE管标称的原料密度为0930GCM3，实际为MDPE（中密度聚乙烯）。对于PE管，原料密度越高机械强度性就越高。施工选用的管材实际上未达到设计的要求。但此点并非此工程爆管的最主要原因，因为稍低档次的管材也能满足本工程的需要，不至于造成十几处爆管。请教广东省最大的塑料管材生产商“L塑”得悉“L塑”是广东最早生产PE给水管的厂家之一，2002年左右开始生产PE给水管。在2004年、2005年，“L塑”出现过几次与本工程类似的接口爆管事件，都是投入使用一年左右陆续出现爆管。查找原因，“L塑”发现爆管的管材几乎都是使用“旧料”（即回收料）生产的，导致PE管中所含辅料过高，影响了管材（特别是热熔接口）的强度性能和持久性性能，为此“L塑”在顺德的一个工程就赔付了近20万。由此在2005年后，“L塑”规定所有新生产的PE给水管必须使用“新料”，禁止使用回收料。“X塑”生产PE给水管比“L塑”稍迟，按照“L塑”管材专家的说法，为了减少成本“X塑”极可能犯了“L塑”2005年之前的犯过的错误。2、连接施工。HDPE管道系统具有以下优点连接可靠聚乙烯管道系统之间采用电熔、热熔方式连接，接头的强度会高于管道本体强度。抗应力开裂性好HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能也非常突出。可挠性强HDPE管道的柔性使得它容易弯曲，工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物，抗地面震动能力强。正因为HDPE具有的这些特性，考虑到本工程可能出现轻度的不均匀沉降，故设计选用了这种接口可靠、抗应力开裂性好、可挠性强的管材。但现场出问题的绝大多数恰恰是应该“强度高于管道本体”的接头部位。说明接口施工极可能是不合格的。另设计要求的管道试验压力为10MPA相当于105公斤力/米2，相当于管道能承受每平方米100吨的力。广隆安置区的不均匀沉降和车辆的负荷远不可能达到的这么大破坏力，设计认为施工时很可能没有按压力要求试压。3、地面不均沉降。因在广州南沙地区有不少工程会出现地面不均匀沉降，为防止可能有的不均沉降，设计时采用了可挠性强的HDPE给水塑料管，此种管道可适度弯曲而不影响强度。为防止有可能出现的不均匀沉降影响，设计在图纸中要求对开挖的用于埋设给水管的管坑做细沙铺底，浇水灌实，在三通背、弯管背等处必须捣筑砼支墩。现场观察，该住宅小区未出现明显地面不均匀沉降的迹象，但相信个别地方轻度的不均匀沉降还是有的。由于上述管材和接口施工的不合格，管道接口脆弱，仅仅是轻度的不均匀沉降已经能对管道造成了破坏。三、具体个案分析因为爆管处已回填，物业公司提供的照片和样本不多，设计只能对最近出现3个可见的爆管处进行具体分析。1、最近的一次埋地给水管爆管出现在物业管理处的门口，两栋楼中间的绿化地上，管段走向与建筑平行。从照片来看，管道爆裂处为直管段本体的中间，并非接口，管径约100MM。裂缝为与管道同方向长200MM细缝。此爆管位于两栋楼间的一片绿化地，埋在沙土下面，不会有人和车经过。此处更不会出现不均匀沉降。从爆管处的表面可以看出，此处在施工时应该就有了划痕损伤。随着时间的推移，因水压作用，裂口越来越大。设计要求的试验压力为10MPA，比管道正常的工作压力03MPA，大3倍。这种划痕损伤，在管道施工试压检测阶段就会暴露出来。可以推测，施工时并未按要求试压检测。2、物业公司保留了一段损坏的管件，是一段250MM的主管上100MM的三通，100MM的管和250MM的接口处开裂。仔细查看爆管的接头处，我们可以发现与厂家的250X100热熔焊接异径三通管件图片不同现场爆管的接头处接缝粗糙，厚度不均，没明显突起，甚至靠250MM主管处的边缘还下凹。而合格接头应该是两条细细的厚度均匀的突起环。设计估计应该是未采用专用管件，或是施工热熔焊接时未用专用热熔焊接机而是采用手工加热焊接，按埋地硬聚乙烯给水管道工程技术规程CJJ1012004，第514条PE管道各种连接应采用相应的专业连接工具，禁止采用明火连接。手工加热焊接无法保证热熔温度和均匀度，接头质量是很差的。另外按照埋地聚乙烯给水管道工程技术规程象这样250X100的异径三通应该是采用热熔鞍型连接的，爆管管件的接法是不容许的。3、近期出现的爆管还有一处是广隆五街60号别墅的入户管，一段32MM管段转弯的接口处。此处别墅的门口在未挖开前没有看到地面相对于建筑有明显下沉。相信可能是管道接口施工时不密实，出现的轻度不均匀沉降对管道产生压力作用造成的。四、结论及建议就以上的分析，笔者得出这样结论为1、在施工时并未按设计要求进行试压检测，就算有试压记录也可能是做假。道理很简单设计要求的管道试验压力为10MPA相当于105公斤力/米2，相当于管道能承受每平方米100吨的力，广隆安置区的不均匀沉降和车辆的负荷远不可能达到的这么大破坏力。正常来说，管径大于80MM，能抵抗10MPA水压的HDPE管段，就算是重型卡车在管道表面压过也不足以对它造成损坏。本工程出现的管材的已原有破损、接口热熔焊接施工不合格，在10MPA的管道试压阶段大多数都是能暴露出来的。2、管材质量存在问题。如果排除没按设计要求试压的原因外，那就很可能是管材问题（比如上面“联塑”提到的使用“回收料”生产的管材）引起的过早老化。3、管道接