山东省给水用聚乙烯管道工程建设技术导则-室外

山东省工程建设技术导则

给水用聚乙烯(PE)管道工程技术导则

第一部分室外

(报批稿)

2003年济南

目录

1总则.......................................................................2

2术语和主要符号............................................................3

2.1术语.................................................................3

2.2符号.................................................................3

3材料.......................................................................6

3.1一般规定............................................................6

3.2管材.................................................................6

3.3管件.................................................................7

3.4材料的装卸、运输及存放.............................................12

4管道水力计算.............................................................13

5管道结构计算.............................................................15

5.1一般规定............................................................15

5.2强度计算............................................................15

53变形计算............................................................16

5.4稳定验算............................................................16

5.5管道纵向温度变形计算...............................................17

6管道敷设..................................................................18

6.1一般规定............................................................18

6.2管道布置............................................................18

6.3沟槽开挖与基础.....................................................19

6.4埋地管道敷设及回填.................................................20

6.5水中管道敷设.......................................................21

6.6插入管敷设.........................................................22

7管道连接与维修...........................................................23

7.1一般规定...........................................................23

7.2热熔对接连接.......................................................23

7.3电熔连接............................................................24

7.4机械式连接和法兰连接...............................................24

7.5管道的维修.........................................................25

8管道水压试验及冲洗消毒...................................................26

8.1一般规定...........................................................26

8.2管道的强度及严密性试验............................................26

8.3冲洗消毒...........................................................27

9管道系统的工程验收.......................................................28

附录A给水用聚乙烯管材规格表.............................................29

附录B聚乙烯给水管道水力坡降表...........................................32

附录C验收记录表格........................................................38

附录D本规程用词说明......................................................39

1总则

1.0.1为在给水管道工程设计、施工及验收中合理安装、使用聚乙烯(PE)管材及管件，

做到技术先进、经济合理、安全适用、确保工程质量，结合我省实际情况，特制定本导则。

1.0.2本导则适用于一般地质条件下新建、改建和扩建的室外聚乙烯给水管道工程的设计、

施工及验收。导则适用范用为公称压力不大于L6MPa,公称外径不大于1000mm,输水温度

不大于40℃的输配水管道工程。

1.0.3聚乙烯给水管道工程施工所用管材、管件、设备等，应符合国家现行的有关产品标

准，并具有出厂合格证等有效证件。

1.0.4从事聚乙烯给水管道工程设计、施工的单位必分具有建设行政主管部门批准的相应

资质。

1.0.5聚乙烯给水管道工程施工及验收除应符合本导则外，尚应符合国家现行有关标准、

规范和山东省有关规定。

1.0.6引用标准

GB/T13663-2000给水用聚乙烯(PE)管材

GBJ13-1986室外给水设计规范(1997年版)

GB50268-1997给水排水管道工程施工及验收规程

GB50332-2002给水排水工程管道结构设计规范

CJJ8-1999城市测量规范

GB9112-9131-1988钢制管法兰、法兰盖及垫片

GB/T17219-1998生活饮用水输配设备及防护材料的安全性评价标准

GB/T18252-2000塑料管道系统用外推法疝热塑性塑料管材长期静液压强度的

测定

GB50289-1998城市「•程管线综合规划规沛

2术语和主要符号

2.1术语

2.1.1公称外径(&)NominalOutsideDiameter

公称外径(5)是管材、管件标定的外径，作为设计和施工中对管材规格的标示，其实际

尺寸是规定的平均外径最小值，单位为mm。

2.1.2公称壁厚(ejNominalWallThickness

公称壁厚(a)是管材、管件壁厚的规定值，单位为m，相当于管壁任一点的最小壁厚。

2.1.3公称压力(PN)NominalPressure

公称压力PN相当于管材在20℃时的最大工作压力，单位为MPa。

2.1.4工作压力(Fw)WorkingPressure

管道在正常工作状态下，作用在管内壁的最大持续工作压力，单位为MPa。

2.1.5PE63、PE80、PE100级聚乙烯管材

PE63、PE80、PE1OO级聚乙烯管材是按照GB/T18252确定材料的与20℃、50年、预测

概率97.5%相应的静液压强度，再换算出材料的最小要求强度(MRS),根据材料最小要求强

度值乘以10所得到的分级数为命名的相应管材。即MRS值为6.3MPa的材料生产的管材为

PE63级聚乙烯管材：MRS值为8.OMPa的材料生产的管材为PE80级聚乙烯管材；MRS值为

10.OMPa的材料生产的管材为PE100级聚乙烯管材。

2.1.6标准尺寸比(SDR)StandardDimensionRatio

管材的公称外径(dj与公称壁厚(en)的比值(SDR=dn/en)o

2.1.7热熔对接连接:ButtFusionJointing

将两个待连接的端面紧贴在加热工具上进行加热，直到熔融，移走加热工具，将两个熔

融的端面靠在一起,在压力作用下保持一段时间，然后让接头冷却连接成为一体的连接方法。

2.1.8电熔连接ElcctrofusedJointing

管材或管件插口插入预设电加热元件的管件中，通过通电加热产生的热量进行熔接，冷

却后与管件连接成为一体的连接方法。

2.1.9机械式连接MechanicalJointing

通过机械作用将聚乙烯(PE)管材与另一段聚乙烯：PE)管材或管道附件连接成为一体

的连接方法。

2.1.10插口管件SpigotEndFitting

插口端的连接外径等于相应配用管材的公称外径比的聚乙烯(PE)管件。

2.2符号

Fw——管道内水的工作压力

—管道设计内水压力

o—设计内水压作用下管截面上的环向拉应力

⑻——管材环向设计应力

△P---水锤压力增值

△V—管内水的平均流速变化值

v—水流平均流速

g——重力加速度

F、，k—管内真空压力标准值

Fg—管壁祗面失稳的临界压力标准值

Fsv.k—每延长米管道上管顶的竖向土压力标准值

q、k—地面车辆轮压传递到管顶处的竖向压力标准值

九—准永久值系数

FS—作用在管道上的堆积荷载

F—最大拖动力

dn—管材的公称外径

di——管道计算内径

r（）—管道的平均半径

Do—管材截面的计算直径

e„—管材、管件的公称壁厚

一管道在组合作用下的最大竖向变形

Hs,—管顶地下水位以上覆土层高度

HS2—管顶至地下水位标高土层厚度

z—可能出现的最高地下水位标高至管底高度

L——管道长度

i—水力坡降

h—局部水头损失

Q---管道内水的流量

€—各种管件的局部摩阻系数

a—管内压力波回流的速度；

c—管端固定度：

k—水的体积模量；

f.—管内不同温度下的压力折减系数

Di—管道变形滞后系数；

——管道变形系数；

Ys—管顶回填土重力密度；

Y；—地下水位以下回填土的有效密度；

人——水的重力密度；

EP——管材的弹性模量：

日—管侧土的综合变形模量；

IP—管壁的单位长度截面惯性矩

%----管材泊桑比；

外一管侧回填土的泊桑比；

Ks—管壁截面环向稳定性抗力系数；

Kf-抗浮稳定性抗力系数。

n—管壁失稳时的折皱波数

△L——由温差产生的纵向变形量

△t——敷设与使用中内外介质温度差

K——管路系统相对密度

Vo——管路系统单位体积

——管路系统单位长度重量

W,：.——管路输送流体单位长度重量

W,——单位长度管路所需水泥块重量

Ye——混凝土块密度

K,―不同水温水力坡降i值修正系数

K2—相同公称外径不同SDR系列管材的水力坡降i值修正系数

3材料

3.1一般规定

3.1.1聚乙烯给水管材、管件应具有生产厂家的产品质量检验报告和合格证。

3.1.2用于输送饮用水的管材、管件应符合《生活饮用水输配设备及防护材料的安全性评

价标准》(GB/T17219-1998)对卫生性能的要求。

3.1.3管材上应标明生产厂名或商标、生产日期、公称外径、“标准尺寸比”或“SDR”、材

料等级(PE100,PE80或FE63)、公称压力或PN、采用标准号；管件上应有明显的商标和规

格符号，外包装上应有生产厂名、地址、电话、管件名称、规格；内包装应有产品质量合格

证。

3.1.4管材和管件宜选用同一原料生产的产品。

3.1.5市政给水管道宜选用PE80或PE100等级材料。

3.2管材

3.2.1给水管道工程所采用的管材应符合GB/T13663—2()00《给水用聚乙烯管材》国家标

准的要求。

3.2.2给水管材的颜色为蓝色或黑色，黑色管材外表面上应有共挤出蓝色色条，色条沿管

材纵向至少有三条。

3.2.3管材的内外表面应清洁、光滑，不允许有气泡、明显的划伤、凹陷、杂质、颜色不

均等缺陷；管端面应切割平整，并与管轴线垂直。

3.2.4管材直管K度-一般为6m、9m、12m,长度的极限偏差为长度的10.4%-0.2%。管材

壁厚偏差应符合国家标准规定，不允许有负偏差。

3.2.5给水用聚乙烯管材分为PE63、PE80和PE100三个等级。管材规格以公称外径表示，

不同等级聚乙烯管材相关尺寸详见附录Ao

3.2.6不同等级、不同标准尺寸比(SDR)的管材分别对应不同的公称压力。不同等级、不

同标准尺寸比(SDR)的管材所对应的公称压力应符合表3.2.6的规定。

表3.2.6不同等级、不同标准尺寸比(SDR)的管材所对应的公称压力

标准尺寸比SDR33SDR26SDR17.6SDR13.6SDR11

PE63

公称压力，MPa0.320.40.60.81.0

标准尺寸比SDR33SDR21SDR17SDR13.6SDK11

PE80

公称压力，MPa0.40.60.81.01.25

标准尺寸比SDR26SDR21SDR17SDR13.6SDR11

PE100

公称压力，MPa0.60.81.01.251.6

3.2.7管材的静液压强度应符合表3.2.7的规定。

表3.2.7管材的静液压强度

环向应力，MPa

序号项目要求试验方法

PE63PE80PE100

20c静液压强度不破裂

18.09.012.4

（100h）不渗漏

80c静液压强度不破裂

23.54.65.5GB/T6111

（165h）不渗漏

80c静液压强度不破裂

33.24.05.0

（1000h）不渗漏

3.2.8管材的主要物理性能指标应符合表3.2.8中的要求：

表3.2.8管材物理性能要求

序号项目要求试验方法

1断裂伸长率，%>350GB/T8804.2

2纵向回缩率（110D,%W3GB/T6671.2

3氧化诱导时间（200*0,min>20GB/T17391

80C静液压强度（165h）,试脸条件不破裂

GB/T6111

耐侯性”同表3.2.7不渗漏

4（管材累计接受力断裂伸长率.，%>350GB/T8804.2

3.5GJ/m?老化能量后）

辄化诱导时间（200℃）,iiin210GB/T17391

注：1）仅适用于蓝色管材。

3.3首件

3.3.1管件按照连接方式分为三类：熔接连接管件、机械连接管件、法兰连接管件。熔接

管件分为电熔管件和插口管件。

3.3.2管件聚乙烯部分的颜色应为黑色或蓝色；管件内外表面应清洁、光滑，不应有缩孔

（坑）、明显的划伤、杂质、颜色不均和其它表面缺陷。

3.3.3电熔连接管件承口尺寸及偏差应符合图3.3.3和表3.3.3的规定。

A05小

图3.3.3电熔管件承口示意图

L,——管材或插口管件的插入深度。在有限位挡块的情况下，它为端口到限位档

块的距离，在没有限位挡块的情况下，它不大于管件总长的一半。

L2——承口内部的熔区长度，即熔融区的标称长度；

L——管件口部与熔接区域开始处之间的距离，即管件承口口部非加热长度，其

中L325mln；

D,——距口部端面L3+0.5L处测量的熔融区的平均内径；

D?——管件的最小通径。

表3.3.3电熔管件承口尺、J及偏差mm

插入深度L.

管件公称直径熔区长度

Lbmin

d,

L|.maxmin

电流调节电压调节

2020254110

2520254110

3220254410

402025-4910

5020285510

6323316311

7525357012

9028407913

11032538215

12535588716

16042689820

180467410521

200508011223

225558812026

250739512933

2808110413935

3158911515039

3559912716.442

40011014017947

45012215519551

50013517021256

56014718823561

63016120925567

注：1)此处公称直径dn指与管件相连的管材的公称外径；

2)管件公称压力越大，熔区长度越长，以满足本部分的性能要求：

3)制造商应说明b和L的最大及最小实际值以便确定是否影响装夹及连接装配。

3.3.4在电熔管件焊接区域中部的平均内径口不应小于d„,电熔管件承口端的最大不圆度

不应超过0.015dno

3.3.5插口管件插口端尺寸及偏差应符合图3.3.5和表3.3.5的规定。

图3.3.5管件插口端的示意图

D,——熔接段的平均外径，在距离端口不大于L的、平行于该端口平面的任

一截面处测量；

d——管件的最小通径。测量时不包括焊接形成的卷边；

E——任一点测量的管件主体壁厚，E应大于或等于管件同一端E1；

Ei——距离插入端口不超过L处任一点测量的熔接面的壁厚；

1”——熔接段的回切长度，即热熔对接或重新熔接所必须的初始深度。此段

长度允许通过熔接一段壁厚等于E1的管段来实现；

U——熔接段的的管状长度，即熔接端的初始长度。

3.3.6聚乙烯法兰接头的尺寸

聚乙烯法兰接头的尺寸应符合图3.3.6及表3.3.6的规定。

图3.3.6聚乙烯法兰接头

表3.3.5管件插口端尺寸mm

电熔熔接对接熔接

公称焊接端常规

不圆最小回切管状不圆回切特别管

外径平均外径管状

度通径长度长度度长度状长度2）

长度”

出Df.sinD].tuxmax正L[.ninL<2.airmaxL1.sinL»2.ninnin

2020.020.30.3132541----

2525.025.30.4182541----

3232.032.30.5252544----

4040.040.40.6312549----

5050.050.40.8392555----

6363.063.40.94925631.55165

7575.075.51.25925701.66196

9090.090.61.47128791.86226

110110.0110.61.78732822.28288

125125.0125.61.99935872.58328

140140.0140.82.111138922.88358

160160.0161.02.412742983.28408

180180.0181.22.7143461053.68458

200200.0201.33.0159501124.08508

225225.0226.43.4179551204.5105510

250250.0251.53.8199601305.0106010

280280.0281.74.2223751399.8107010

315315.0316.94.82517515011.1108010

355355.0357.25.42837516512.5109012

400400.0402.46.03197518014.0109512

450450.0452.76.835910019515.6156015

500500.0503.07.539910021517.5206015

560560.0563.48.444710023519.6206015

630630.0633.89.550310025522.1206020

注：1）优先采用；

2）用于工厂内预制管件。

表3.3.6聚乙烯法兰接头的尺寸mm

法兰接头插口端Di

公称外径，d„min

204527

255833

326840

4078bO

508861

6310275

7512289

90138105

110158125

125158132

140188155

160212175

180212180

200268232

225268235

250320285

280320291

315370335

355430373

400482427

450585514

500585530

5606H5615

630685642

710800737

800905840

9001005944

100011101047

注：1）插口的外径应符A相关的产品标准。

3.3.7与聚乙烯法兰头配套使用的钢制活套法兰盘连接尺寸应符合《钢制管法兰、法兰盖

及垫片》(GB9112〜9131T988)的规定。

3.3.8聚乙烯管件的静液压强度应符合表3.3.8的规定。

表3.3.8管材的静液压强度

环向应力，MPa

序号项目要求试验方法

PE63PE80PE100

20℃静液压强度不破裂

18.010.012.4

<100h)不渗漏

80℃静液压强度不破裂

23.54.65.5GB/T6111

(165h)不渗漏

80c静液压强度不破裂

33.24.05.0

(1000h)不渗漏

3.3.9管件的主要物理性能指标应符合表3.3.9中的要求。

表3.3.9聚乙烯管件的主要物理性能指标

特性要求试验条件试验方法

熔体质量流动速率加工后MFR值变化

190℃,5kg,10rninGB/T3682-2000

(MFR)小于±20%

热稳定性200℃

220minGB/T17391-1998

(氯化诱导时间)试样数3

3.3.10管道系统当采用机械式连接管件连接时，机械式连接管件的使用寿命应满足管道系

统要求。管件公称压力或承压能力不应小于管材的压力等级。当机械式连接管件与管材进行

组合件静液压试验时，应符合表3.3.8规定。

3.4材料的装卸、运输及存放

3.4.1管材、管件装卸时，应小心轻放，不得受强烈撞击，不得抛、摔、滚、拖。管材可

使用吊网、叉车或非金属吊索装卸，但不能使用可能刮伤管材表面的链、钩、钢丝等工具。

装卸时应有防止管材划伤的保护措施.

3.4.2管材运输时，应放置在平底车上；直管和盘管均应捆扎、固定，避免相互碰撞以及

在运输过程中滑落；管件运输时，应按箱逐层叠放整齐，并固定牢靠。管材、管件运输途中，

应有遮盖物，避免暴晒和雨淋，避免接触油类、酸、碱、盐等化学物质。

3.4.3管材应水平堆放在平整的支撑物或地面上，应将不同直径和不同壁厚的管材分别堆

放，受条件限制不能实现时，应将较大直径和较大壁厚的管材放在底部，并做好标记。堆放

高度不宜超过1.5m,当管材捆扎成ImX1m的方捆，并且两侧加支撑保护时，堆放高度可

适当提高，但不宜超过3小堆放处不应有可能损伤材料、设备的尖凸物。

3.4.4管件宜批量或单一包装，存放在通风良好，温度不超过40c的库房或简易棚店，距

热源不得小于1.0m,不得接触油类、酸、碱、盐等化学物质。管件应逐层叠放整齐，确保

不倒塌，堆放高度不宜超过2.0m。

4管道水力计算

4.0.1聚乙烯管的水力坡度可按下式计算：

01.774

Z=9.15xl(r4^—(4.0.1)

力加

式中i-------水力坡度，m/m

Q——管道内水的流量，m7s

di——管道计算内径，m

不同温度和不同SDR值时，各种规格的管道在不同流量时的沿程水头损失可按附录B

进行修正。

4.0.2管道局部阻力水头损失可按以下公式计算：

1/2

h=g——(4.0.2)

2g

式中h——局部水头损失，m

v——水流平均速度，m/s

g-------重力加速度，9.81m/s2

€——各种管件的局部摩阻系数

各种管件的局部摩阻系数可要求生产厂提供相应数据，几种常见的聚乙烯管件的摩阻系

数通常应按表4.0.2取值，

表4.0.2聚乙烯各种给水管件的摩阻系数

管件类型g值管件类型已值

90"弯头1.00平板阀门：开0.12

45°弯头0.401/4关1.0

22.5°弯头0.201/2关6.0

90°三通(主流管方向)0.353/4关24.0

90。三通(分支管方向)1.20蝶阀：开0.3

在计算资料不足的情况下，管道局部水头损失可按管网沿程水头损失百分数计算:

1市政给水管网为8〜12%；

2住宅小区给水管网为12〜18%。

4.0.3水锤压力可按下式进行水锤压力计算：

\P=\V-(4.0.3-1)

8

式中△1>-------水锤压力增值，米水柱

△V——管内水的平均流速变化值，m/s

a——管内压力波回流的速度，m/s

压力波回流的速度按下式计算:

(4.0.3-2)

式中Yw——水的重力密度，取10kN/m3

k——水的体积模量，20℃时为2200MPa

c——管端固定度，可取值0.75〜1.0

EP--------PE管材的弹性模量,可取800MPa(3min,20℃)

5管道结构计算

5.1一般规定

5.1.1聚乙烯给水管应按柔性管进行计算，设计使用寿命按50年计算。

5.1.2结构设计应进行下列计算：

1在内压作用下管截面的强度计算；

2在外压作用下的竖向变形计算；

3管道运行中出现真空压力时对管壁截面的稳定性验算；

4管道的抗浮稳定验算：

5管道纵向温度变形计算。

注：公称外径不大于90mm的管道,可不进行本条中2、3、4款的计算。

5.1.3管道设计内水压力F“，d应按下式计算：

Fwd=l.5Fw/fi(5.1.3)

式中F”——管道内水的工作压力，MPa

fi——管道不同温度下的压力折减系数，管道设计50年寿命下，不同输水温度下

压力折减系数可见5.1.3：

表5.1.3不同温度下的管道压力折减系数

温度1,C0<tW2020<lW2525<tW3030<tW3535<tWlO

压力折减系数(fl)1.00.930.870.80.74

5.1.4作用在管道上的设计外压荷载应包括作用在管道上的竖向土压力、地面车辆荷载及

堆积荷载等。车辆荷载和堆积荷载不叠加计算，应取其大者。车辆荷载等级应按实际行车情

况采用。

5.1.5作用在管道上的设计竖向土压力及地面车辆荷载可按GB50332-2002《给水排水工程

管道结构设计规范》附录B和附录C计算取值。

2

5.1.6作用在管道上的堆积荷载Fs可取10KN/mo

5.1.7管道在运行中可能产生的真空压力Fvk可取0.05MPao

5.2强度计算

5.2.1聚乙烯管材的强度计算，应满足下式要求：

O-<[<5](5.2.1)

式中cr——设计内水压作用下管截面上的环向拉应力，MPa

同——管材环向设计应力,PE100级聚乙烯管材为8.0MPa；PE80级管材为6.3MPa；

PE63级管材为5.OMPa

5.2.2设计内水压力Fwd生产的管材环向拉应力。可按下式计算：

0:3匕

(5.2.2)

5.3变形计算

5.3.1埋地聚乙烯给水管材在组合作用下的最大竖向变形不应超过管道计算外径的5%。

5.3.2管材在组合作用下的变形，应按准永久组合作用计算，可按照下式计算：

+2”/))

%“=Di(5.3.1-1)

E./p+0.061E,4

r0=（dn-en）/2(5.3.1-2)

式中<•»ImIIMaxA——管材在组合作用下的最大竖向变形，mm

D,——变形滞后系数，可取1.20〜1.50计算

Kd——管道变形系数，应按管的敷设基础中心角确定；对于土弧基础，当中心

角为90°、120°时，分别可采用0.096、0.089

管材的平均半径，mm

Fsv.k——每延长米管道上管顶的竖向土压力标准值（按照GB50332-2002《给水排

水工程管道结构设计规范》附录B计算取值），N/nun

qvk——地面车辆轮压传递到管顶处的竖向压力标准值按照（GB50332-2002