埋地聚乙烯给水管道施工工法

埋地聚乙烯（PE）给水管道施工工法（工法编号）完成单位：******主要完成人：1、前言我国于本世纪初期开始推广应用埋地聚乙烯给水管道应用技术，短短几年来，聚乙烯管以其耐腐蚀、韧性好、环保卫生、施工简单、使用寿命可达50年之久的卓越性能，得到了迅速的推广与普及。在当前管道领域掀起“以塑代钢”的时代变革背景下，聚乙烯给水管取代传统给水管材是历史发展不可抗拒的趋势。公司于2006年“进军”市政施工领域起便开始研究该项技术，成功地将其运用于海联创业园市政工程项目之中，并取得了良好的经济效益和社会效益。经过工程实践，总结形成本工法。2、工法特点焊接工艺简单，施工速度快，操作过程可实现半自动乃至全自动化，劳动强度低。接口安全可靠。配套施工机具简单且机动灵活。2.4工程综合造价低。3、适用范围适用于水温不大于40°C、工作压力不大于1.0MPa、管径大于D63mm且SDR相等的热熔对接连接埋地聚乙烯给水管道的施工。4、工艺原理聚乙烯管道焊接原理是聚乙烯一般在190°C~240°C之间的范围内被熔化（不同原料牌号的熔化温度一般也不相同），此时若将管材（或管件）两熔化的部分充分接触，并施加适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体。由于是聚乙烯材料之间的本体熔接，因此接头处的强度与管材的本身的强度相同。5施工工艺流程及操作要点5.1施工工艺流程测量放线一基槽开挖一垫层铺设一管道连接一管道敷设一阀门井砌筑一阀门安装一支墩一管道压力试验一回填一清洗、消毒。5.2操作要点5.2.1测量放线按设计图坐标位置，测量放出管道中心线的平面位置，使用白灰撒出基槽底口开挖轮廓线，基槽底口开挖最小宽度可以参照表5.2.1-1确定。基槽底口最小宽度表5.2.1-1管道公称外径dn槽底宽度B(mm)dn^400Adn+300400<dn<630Adn+450基槽开挖沟槽采用机械开挖时，沟槽底部应留20cm左右人工清挖，槽底高程允许偏差土20mm。最终成型的沟槽底部应平整坚实，不得有块石、砖块以及垃圾等杂物，基底素土采用小型机具夯实，压度不小于95%。砂垫层铺设验槽后铺设20cm厚的砂垫层，人工平整，小型机具夯实，压实度不小于90%。管道连接5.2.4.1焊接工艺及参数的确定焊接施工前应进行现场焊接试验，制作焊接工艺评定试件，初始焊接工艺参数可以参照表4.1-1进行确定，试件制作完成后，送往专业检测机构进行焊接工艺评定。如果试件评定合格，则说明拟定的焊接工艺及参数是正确的，施工时只需严格按照拟定的焊接工艺及参数操作即可；反之，则需重新调整拟定的焊接工艺及参数，重新制作焊接工艺评定试件，再次进行检测验证。

热熔对接焊工艺曲线图图5.2.4.1-1拖1第一阶段~1一热熔对接焊工艺曲线图图5.2.4.1-1拖1第一阶段~1一第二阶段一m〔―—■-第五阶段_|一第六阶段-3"第三阶段一-耳--第四阶段焊接参数参考值表表5.2.4.1-1参数单位数值加热板温度T63<dn<250『250°C210±10225±10第一阶段加热压力P；MPa0.18+0.02时间t1s获得B1所用时间卷边宽度B1mmdn<180：1VB声2；180Vd声315：2VB声3；dn>315：3VB声4；第二阶段吸热压力P2aMPa0.03+0.02时间t1s(30+0.5d)+10n第三阶段抽出加热板时间t3s最大值：3+0.01dn<8第四阶段升压时间t4s最大值：3+0.01dn<6第五阶段熔接压力P5aMPa0.18+0.02时间t5min最小值：10第六阶段冷却时间t6min最小值为1.5en,且最大值不超过20min。备注：dn为管材的公称外径，单位mm；en为管材的公称壁厚，单位mm；p『指的是接头内表面压力。5.2.4.2焊接前准备清洁油路接头，正确的连接焊机各部件；测量电源电压，确认电压符合焊机要求。检查清洁加热板，涂层损坏应当更换。其表面聚乙烯的残留物只能用木质工具去除，油污油脂等必须用洁净的棉布和酒精进行处理。按照焊接工艺正确设置吸热、冷却时间和加热板温度等参数。焊接前，加热板应当在焊接温度下适当预热，以确保加热板温度均匀。5.2.4.3装夹校正用辊杠或者支架将管垫平，调整同心度，管材两端的错位量不应超过管壁厚的10%或3mm的较大值，利用夹具校正管材不圆度，并且留有足够的焊接距离。5.2.4.4铣削焊接面装夹校正完毕后，置入铣刀，先使铣刀通电空转，再缓慢合拢管端铣削。退出时，应先退出活动机架，保持铣刀继续旋转，直到不再能切削PE管端时，再移走铣刀，以免管端起毛刺。切屑厚度宜为0.5〜1.0mm，切屑厚度可以通过调节铣刀片的高度进行控制。管端间合拢缝隙最大宽度为：0.3mm（deV225mm）、0.5mm（225mmVde<400mm）0如不满足上述要求，应再次铣削，直到满足为止。5.2.4.5拖动压力的测量及检查每次焊接时必须测量并且记录拖动压力（P拖）。5.2.4.6加热放置加热板，升压至调整焊接压力=拖动压力（P拖）+焊接规定压力（Pi）o当加热板两侧焊接处圆周卷边凸起高度达到规定值时，降压至调整焊接压力=拖动压力（P拖）+焊接规定压力（P2）,在确保加热板与焊接端面紧密贴合的条件下，开始吸热计时。5.2.4.7切换对接在规定的时间内抽出加热板，立即贴合焊接面，迅速将压力匀速升至调整焊接压力=拖动压力（P拖）+焊接规定压力（P5）,焊接完成冷却时应避免各种外力的干扰。5.2.4.8拆卸管道元件达到冷却时间后，将压力降至零，拆卸完成焊接的管道元件。5.2.5管道的敷设5.2.5.1待沟槽挖至设计标高后，进行验槽，验槽合格后，及时敷设PE管，铺设时需要排干槽内积水，铺设完成后及时回填，避免“浮管”现象的产生。5.2.5.2管件连接好后使用柔性吊带分段平稳吊入沟槽，通常在沟槽上焊接100m左右进行下管，也可根据现场施工条件灵活确定下管长度。PE管道与金属管道、金属阀门连接处用法兰连接，连接时要清洗干净法兰头上的污物，调整好法兰片和法兰头的同心度。管道安装和铺设中断时，用木塞或者其它堵塞将管口封闭，防止杂物进入。PE给水管道可蛇形敷设，并可随地形弯曲敷设，其允许弯曲半径见表5.2.5.6-1的要求。管道允许弯曲半径表5.2.5.6-1管道公称外径dn允许弯曲半径R(mm)50<dn<16050dn160<dn<25075dn250<dn<350100dn5.2.5.6管道敷设后宜沿管道走向埋设金属示踪线，距管顶不小于0.3m处宜埋设警示带，警示带上应标出醒目提示字样。5.2.6沟槽回填回填分两个步骤进行：管道两侧及管顶50cm内先回填，接口前后20cm范围内先不回填，以便观察试压时的渗漏情况，待水压试压合格后，接口前后再行回填。管道两侧及管顶以上0.5m内的回填料，不得含有碎石，砖块，垃圾等杂物，且不得用冻土回填，特别是管道的两侧(腋角部位。回填应分层填筑，逐层用小型机具夯实，回填分层厚度宜为10〜15cm。5.2.7阀门井砌筑阀门井在砌筑前，准确定出中心点位置及基础外径，竖立标杆，定出井顶标高。砌筑用砖用水浸透，砌筑砂浆饱满，上下砖错缝，同时铸铁爬梯安装牢固、位置准确，在砌筑砂浆未达到规定抗压强度前不得踩踏，内壁砂浆抹面分层压实，外壁用水泥砂浆搓缝挤压密实，做到井圆壁光。井盖上表面和路面要在同一平面上，不得低于路面，高出路面不得超过5哑。5.2.8阀门的安装5.2.8.1阀门安装前核对阀门的型号规格与设计是否相符，检查阀门的外观，察看阀杆是否歪斜、灵活等。5.2.8.2对于水平管道上的阀门，阀杆安装在上半圆范围内，阀门介质的流向要与阀门指示方向一致。5.2.8.3阀门与管道的法兰连接时，要彻底清洁法兰表面和“O”型槽，"O”型胶圈要清洁、无损；要使用垫圈，垫圈、螺栓、螺帽要清洁；在拧紧螺栓时要交叉循序渐进，不一次拧紧，先在下边的螺孔穿入螺栓，插入垫片并摆正，然后将螺栓全部穿好，用手将螺母全部上紧，再用扳手按对角顺序拧紧螺栓，每个螺栓不一次紧到底，每次拧到稍需用力时即可，依序拧紧对角螺栓，直到基本转不动时即可；连接法兰的螺栓直径、长度适当，不过细、过短，以免影响连接强度，螺栓安装时将螺母安装在同一侧，方便装拆。5.2.8.4阀门必须有足够的加固，在阀门井内要设置卡环、支墩等固定阀门的装置，具体作法严格按照《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008之阀门井与管道的连接的要求执行。5.2.9支墩5.2.9.1管道及管道附件的支墩和锚定结构位置准确，锚定应牢固。5.2.9.2支墩应在坚固的地基上浇筑。当无原状土做后背墙时，应采取措施保证支墩在受力情况下，不致破坏管道接口。5.2.9.3管道支墩应在管道接口完成、管道位置固定后浇筑，管道安装过程中的临时固定支架，应在支墩的混凝土达到强度后方可拆除。5.2.10水压试验管道水压试验应分预试验阶段与主试验阶段两个阶段进行。5.2.10.1预试验阶段，应按如下步骤，并符合下列规定：步骤1、将试压管道内的水压降至大气压，并持续60min。期间应确保空气不进入管道。步骤2、缓慢地将管道内水压升至试验压力并稳定30min，期间如有压力下降可注水补压，但不得高于试验压力。检查管道接口、配件等处有无渗漏现象。当有渗漏现象时应中止试压，并查明原因采取相应措施后重新组织试压。步骤3、停止注水补压并稳定60min。当60min后压力下降不超过试验压力的70%时，则预试验阶段的工作结束。当60min后压力下降低于试验压力的70%时，应停止试压，并应查明原因采取相应措施后再在组织试压。5.2.10.2主试验阶段，分步如下：在预试验阶段结束后，迅速将管道泄水降压，降压量为试验压力的10%〜15%。期间应准确计量降压所泄的水量，设为△▼&）。按式5.2.10.2计算允许泄出的最大水量△Vmax（L）AVmax=1.2VAP{1/Ew+di/（enEp）}（式5.2.10.2）式中V一试压阶段总容积（L）；△P—降压量（MPa）；Ew一水的体积模量，与水温有关；Ep一管材弹性模量（MPa），与水温及试压时间有关；di—管材内径（m）；en—管材公称壁厚（m）；当△▼大于△Vmax，应停止试压。泄压后应排除管内过量空气，再从预试验阶段的“步骤2”开始重新试验。1、每隔3min记录一次管道剩余压力，应记录30min。当30min内管道压力有上升趋势时，则水压试验结果合格。2、30min内管道剩余压力无上升趋势时，则应再持续观察60min。当在整个90min内压力下降不大于0.02MPa,则水压试验结果合格。主试验阶段如两条均不能满足，则水压试验结果为不合格。5.2.10.3水压试验注意事项1、管道水压试验分段长度不宜大于1000m,系统中有不同材质的管道应分别进行试压。2、管道水压试验前，应做好水源引接及排水疏导路线的设计。3、试压管段不得包括消火栓、安全阀等管道附件，系统包含的各类阀门，应处于全开状态。4、管道灌水应从下游缓慢灌入。灌入时，在试验管段的上游管顶及管段终的凸起点应设排气阀，将管道内的气体排除。5、加压宜采用待计量装置的机械设备，当采用弹簧压力表时，其精度不应低于1.5级，量程范围宜为试验压力的1.3~1.5倍，表盘直径不应小于150mm。6、水压试验时应分级加压，每升一级应检查后背、支墩、管身及接口，无异常现象时，再继续升压。7、管道升压过程中，当发现弹簧压力计表针摆动、不稳，且升压较慢时，应重新排气后再升压。5.2.11清洗、消毒5.2.11.1聚乙烯给水管道系统在验收前，应进行通水冲洗。冲洗水的流速大于1m/s,冲洗时，应不留死角，每个配水点龙头应打开，系统最低点应设放水口，清洗时间控制在冲洗出口处排水的水质与进水相当为止。5.2.11.2生活饮用水系统经冲洗后，还应用含20〜30mg/L的游离氯的水灌满管道进行消毒。含氯水在管中应滞留24h以上。5.2.11.3管道消毒后，再用饮用水冲洗，并经卫生监督管理部门取样检验，水质符合现行的国家标准《生活饮用水卫生标准》后，方可交付使用。6、材料与机具设备6.1材料6.1.1PE80级或PE100级聚乙烯管材、管件。6.1.2法兰式蝶阀或闸阀：其技术、质量指标应符合设计及规范要求。6.1.3其他材料：砖、砂、碎石、水泥、钢筋等技术、质量指标应符合相应的规范要求。6.2机具设备6.2.1热熔对接焊机热熔对接焊机包含普通热熔对接焊机和自动热熔对接焊机，使用时应根据自身实际情况及设计管材规格、型号进行选用，选用时应尽可能选用自动化程度较高的热熔对接焊机，以减少焊接过程中人为因素对接口焊接质量的影响。常用的热熔对接焊机为普通热熔对接焊机（表6.2.1-1），其主要有以下几个部分组成：焊机机架、动力源、铣刀、加热板及计时装置。常用对接焊机型号及技术参数表6.2.1-1型号焊接范围电源加热板功率铣刀功率泵站功率最大压力产地PBF160ADN40〜DN160220V1500W440W550W9.5Mpa国产PBF250DN90〜DN250220V2000W701W750W9.5Mpa国产GF315CNCDN90〜DN315220V3000W800W400W15.0Mpa德国PSO825DN90〜DN315220V3000W800W370W15.0Mpa德国GF500CNCDN250〜DN500380V4000W750W400W15.0Mpa德国GF630CNCDN315〜DN630380V8000W1500W400W15.0Mpa德国试压机具设备6.2.2.1加压泵：采用多级离心泵。6.2.2.1压力表：弹簧压力表的精度不能低于1.5级，即压力表最大允许误差不超过最高刻度的1.5%，最大量程应为试验压力的1.5倍。为方便读数，表壳的公称直径不应小于150mm。6.2.2.3试压堵板：堵板必须有足够的强度，试压过程中，堵板不能变形，与管道的接口处不能漏水。其他辅助机具设备：反铲、冲击夯、全站仪、水准仪等7、质量控制7.1质量控制标准7.1.1埋地聚乙烯给水管道施工质量应符合《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008及《埋地聚乙烯给水管道工程技术规程》CJJ101-2004的有关规定。7.1.2埋地聚乙烯给水管道工程采用的管材、管件应分别符合《给水用聚乙烯（PE）管材》GB/T13663和《给水用聚乙烯（PE）管件》GB/T13663.2的规定，卫生性能应符合现行国家标准《生活饮用输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB/T17219的要求。7.1.3接口焊接质量检验可分为破坏性检验和非破坏性检验：破坏性检验主要手段有拉伸性能测试，用于焊接工艺评定及对焊接质量有争议的焊口进行试验，检验方法遵照《聚乙烯（PE）管材和管件热熔对接接头拉伸强度和破坏形式的测定》GB/T19810-2005执行；非破坏性检验主要手段有外观检查和卷边切除检查，用于施工现场的质量控制和操作人员的自检，检验方法以下执行。7.1.3.1外观检查合格热熔对接的焊口外观形状：翻边应沿整个外圆周平滑对称，尺寸均匀、饱满、圆润。翻边不应有切口或缺口状缺陷，不应明显的有海绵状浮渣出现；卷边（见图7.1.3.1-1）的中心高度h值必须大于零；焊接处的错边量不应超过管材壁厚的10%。同时焊环尺寸应满足下面要求：焊环的宽度：B=0.35〜0.45en焊环的高度:H=0.20〜0.25en环缝的高度：h=0.10〜0.20en

注：en为管材壁厚，对上述系数的选取应遵循“小管径，选较大值；大管径，选较小值”原则合格热熔对接焊口示意图7.1.3.2卷边切除检查使用外卷边切除刀切除卷边，进行检查。卷边应当是实心圆滑的，根部较宽。卷边底面不得有污染、孔洞等。若发现杂质、小孔、偏移或损坏时，判定为不合格。卷边用手撕，焊缝不开裂；180°反复弯，焊缝不开裂；360°、720°扭曲焊缝不开裂，判定为合格（见图7.1.3.2-1）。手撕卷边360°扭曲720°扭曲7.2质量保证措施7.2.1在寒冷气候（-5°C以下）或大风环境条件下进行焊接，应采取防护措施：如设置帐篷、为管道增加端帽，或调整焊接工艺参数等。7.2.2热熔对接焊接机具除满足国家计量法有关规定外，在完成2000个焊口，且最长不超过12个月，必须进行校准和检定，以确保焊接机具经常处于良好的工作状态。7.2.3管材、管件在运输、装卸、搬运时，应小心轻放，不得受剧烈撞击及尖锐物品碰触，不得抛、摔、滚、拖。进入现场后应妥善保存，远离热源，避免接触油污和腐蚀性试剂、溶剂，严禁暴晒。管材、管件从生产出厂到使用应控制在3〜6个月，且不宜超过1年。7.2.4管道元件在熔解、焊接过程中，以及充分冷却前，严