埋地硬聚氯乙烯管技術(shù)規(guī)程講解教材

1、水是生命之源，人的生存離不開水， 社會的運轉(zhuǎn)和發(fā)展也離不開水， 利用好和減少水資源的浪費至關(guān)重要。 PVC-U 管道因其重量輕、耐 腐蝕、價格低、安裝方便快捷、使用壽命長、流體阻力小等優(yōu)點，在 輸水領(lǐng)域得以廣泛使用。在室外塑料管道的施工過程中，因環(huán)境、地 形不斷變化， 需進行局部特殊處理， 否則即使質(zhì)量合格的管材也會出 現(xiàn)各種事故。本文將對室外 PVC-U 管道施工中幾種特殊情況的處理 做一探討。一、非正常工作溫度下 PVC-U 管道施工溫度對塑料管道的影響較大， 埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技 術(shù)規(guī)程CECS17:2000中規(guī)定PVC-U管材適用工作溫度為OC-45C。 如管線工作溫度不在正常

2、溫度內(nèi)，必須根據(jù)實際溫度對 PVC-U 的設(shè) 計、施工進行調(diào)整。1 、PVC-U 管材的機械性能隨溫度變化主要表現(xiàn)在以下幾個方面:1.1 彈性模量PVC-U管材的彈性模量一般取3000MPa,是鑄鐵管的3%左右, 隨著溫度的升高而下降，特別是溫度超過50 C，其彈性模量會有明顯下降。例如在60C時其彈性模量不足2700 MPa。1.2 彎曲強度PVC-U管材的彎曲強度比金屬管道小得多，且隨溫度升高下降較多。（隨溫度變化如下：20C 107Mpa、40C82.8Mpa、50C69Mpa 、60C 60.1Mpa、70C 48.7Mpa）1. 3沖擊強度PVC-U管材沖擊強度隨溫度變化波動較大（隨

3、溫度下降而急劇下降，且橫向及縱向的沖擊強度也不一致）。20C時的沖擊強度與-20C時的沖擊強度相差5倍，特別是在切口、裂口處，沖擊強度會急 劇下降。沖擊強度與溫度的關(guān)系如下：溫度/ C-20-10-5051020沖擊強度/（KJ/m2）3034404248581501.4拉伸強度溫度不同，PVC-U管材的拉伸強度變化較大。如下:溫度/ C10203040506070拉伸強度/ MPa65.159.555.548.342.836.230.3由于 PVC-U 管材的彈性模量、彎曲強度和拉伸強度隨溫度的升高而降低，沖擊強度隨溫度的升高而升高，為了保證 PVC-U 管材的 機械性能及使用條件，一般規(guī)定

4、使用溫度為045C。2、冬季施工（溫度較低）注意事項2.1 嚴(yán)格按要求運輸、搬運或儲存管材管件在北方或東北地區(qū)經(jīng)常在冬季施工，因氣溫較低， PVC-U 管材 的沖擊強度低，不恰當(dāng)裝卸、運輸（ PVC-U 管材的彈性模量、硬度 比鋼鐵、砂礫等小得多。當(dāng) PVC-U 管材與鋼鐵、砂礫等較硬的物體 接處時，容易造成 PVC-U 管材磨損，因此，當(dāng) PVC-U 管材在鐵皮箱 內(nèi)與金屬、砂礫等直接接觸時，車輛劇烈震蕩及野蠻裝卸時，都會使 管材表面產(chǎn)生劃痕，甚至裂紋），易使管材產(chǎn)生裂縫、劃痕、裂紋， 使用時管材劃痕、裂逢處產(chǎn)生應(yīng)力集中，而使管材爆裂（裂縫產(chǎn)生的 應(yīng)力集中取決于裂縫的銳度，銳度越大，應(yīng)力越集

5、中）。因此，在運輸、搬運、施工過程中，一定要文明操作，按要求操 作，避免拋、摔、滾、拖，不得劇烈撞擊，不得與堅硬物碰撞，堆放 高度不宜超過 1.5m。2.2 管溝開挖應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)，回填土要保證質(zhì)量管溝開挖應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)為了防止管道鋪設(shè)在凍土層內(nèi)，必須對當(dāng)?shù)氐馁Y料匯總后確定溝 槽開挖深度。為了保證回填土?xí)r能按要求操作、夯實，避免管道及接 口承受彎曲應(yīng)力而破裂，還必須做到：（1）管溝必須平直，開槽的 底部寬度不宜小于管外徑加 0.5m,且總寬度不得小于0.7m;（2）嚴(yán) 格控制槽底深度，既不能過深，也不過淺。過深時必須用沙礫回填密 實到規(guī)定深度。在土質(zhì)堅硬的地方及遇到障礙物的地方， 例如挖溝碰 到石頭等

6、硬物時，施工者為了降低施工難度，或?qū)贤诔蓮澢?、?彎曲半徑較小、或不能保證溝槽的深度，這樣易造成管道鋪設(shè)后成彎 曲狀，使管材、管件及接頭承插口受彎曲應(yīng)力。送水升壓時極易引起 接頭漏水或管材、管件破裂。2.2. 2預(yù)防凍土地基，避免管溝沉降冬季施工，要確保管道溝底位于末擾動的原狀土上， 或開槽后經(jīng) 回填密實地層上。如土壤含水量高、地基不密實來年溫度升高，凍土 融化，管溝地基下沉，導(dǎo)致管道下沉，引起管道彎曲和接頭處受拉， 產(chǎn)生額外應(yīng)力，輕者使接頭拔開漏水（漏水導(dǎo)致地基進一步下沉）， 重者使管材爆裂。所以，冬季管溝尤其是含水量高或松軟處的特殊地層，要參考給排水管道工程施工驗收規(guī)范執(zhí)行，切不可認(rèn)為

7、管道 地基無關(guān)緊要而忽視之?；靥钔涟匆?guī)定進行埋地硬聚氯乙烯給水管道工程技術(shù)規(guī)程 CECS17：2000 規(guī)定， “回填土?xí)r先將管下支撐角范圍內(nèi)的肋角部分用砂礫土回填密實，其 高度不得小于0.2dn。然后用砂土或符合要求的原土回填管道兩則， 每次回填密實后的厚度不宜小于 100mm,不得大于200mm,且必須 從管兩則同時回填，夯實后再回填一層，直到回填至管頂 0.3m 處”如果不按規(guī)程進行，隨便將土尤其是凍土一次性填于管溝中， 既不在支撐角內(nèi)填砂料或填符合規(guī)定的原土, 也不分層夯實, 有如下 后果：一是無法保證地基平實,造成管道局部彎曲,如 所述。 如果地基上有硬物, 在管道送水或運行中因流速

8、變化或氣體存在而使 管道產(chǎn)生振動,硬物（如石塊等）會與管子發(fā)生撞擊,使管子破裂或 逐漸磨穿。 二是無法保證管道兩則土壤密實, 在管道振動或有熱膨脹 時,易發(fā)生側(cè)移,造成管道彎曲,接頭受力,導(dǎo)致管材或管件因承受 巨大應(yīng)力而破裂。因此,對管道回填土工作應(yīng)予以高度重視,嚴(yán)格按 規(guī)程要求進行,防止管道局部集中受力 （管道接頭是管材較薄弱部位, 如回填質(zhì)量不高, 極易造成土荷載、 水的重力荷載及其它荷載集中作 用于承口部位, 導(dǎo)致接口開裂, 建議大口徑管材接口部位挖工作坑如 圖 2）。還應(yīng)注意管溝兩側(cè)外負(fù)荷的不均勻（車輛、堆置物等）而引 起地基下沉,必要時予以適當(dāng)處理。-口 <*>5酬針躺超

9、恆心2.3冬季管道的粘接應(yīng)按規(guī)程進行PVC-U管材粘接劑，主要成分是聚氯乙烯的溶劑，其粘接原理 是先將粘接劑涂抹在承口內(nèi)表面和插口外表面，將 PVC-U管表面溶 脹或溶解，借助承插時的擠壓力，將兩個溶脹的表面擠壓成一體。粘 接劑中的溶劑極易揮發(fā)，揮發(fā)后使溶解的淺層表面重新成為硬質(zhì)固 體，基本不影響母體的強度，而又使粘接強度達到承壓要求。膠粘劑 的用量不宜過多或過少，少了不能保證嚴(yán)密或強度，多了則在承插后 順管材內(nèi)壁或外壁流淌，腐蝕管材，使管材外壁或內(nèi)壁變軟，送水或 升壓時易從該處破裂。溫度較低施工更易造成事故，因氣溫低時，粘 接劑的揮發(fā)速度明顯減慢，滲出相同量的粘接劑可造成更深的管壁浸 漬深度

10、，明顯降低了該處強度。所以粘接管道時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求 進行施工，粘接劑的用量以承插到位后，接口邊緣有少許粘接劑溢出 為度，且要將溢出的粘接劑用布擦拭干凈。在承口里涂膠時，要由里 向外涂，以免膠粘劑流入管材或管件內(nèi)壁。2.4管道的熱脹冷縮PVC-U管材的熱膨脹系數(shù)為0.07mm/(mC)，比傳統(tǒng)管材大。因此要注意因溫差而引起的縱向變形，尤其是地表水作水源的輸水系 統(tǒng)。由于橡膠圈連接管道接口具有可伸縮性，可不考慮此問題，但是 對于粘接連接的管材， 特別是明敷管道， 因為粘接后的接口是剛性的， 無法脹縮， 如不設(shè)置伸縮接頭， 膨脹或收縮所產(chǎn)生的巨大應(yīng)力將作用 在管材本身或管件上。經(jīng)計算，對 752

11、00mm 口徑的水管，1215C 的負(fù)溫差使管材受到縱向拉應(yīng)力相當(dāng)于管內(nèi)承受著 1.183.04Mpa 的 內(nèi)水壓力，這是非常大的應(yīng)力，極易引起爆管，正確做法是在設(shè)計中 加設(shè)活套接頭。 伸縮節(jié)數(shù)目應(yīng)按照管線運行中的閉合溫差， 用以下公 式計算。 L= 0.07 L At式中：A L因溫差產(chǎn)生的縱向變形，mm0.07 PVC-U管材的線膨脹系數(shù)(mm/m °C)L 管線長度， mA t 敷設(shè)與使用中內(nèi)外介質(zhì)的溫度差，C一般來說，伸縮節(jié)的距離不宜大于 150米，伸縮量不宜小于 12 cm,當(dāng)活套管的伸縮量小時，應(yīng)增設(shè)伸縮節(jié)的數(shù)目。值得注意的是， 與法蘭短管的連接，應(yīng)采用柔性連接，這是因為

12、在眾多的 PVC-U 管 件中, PVC-U 法蘭是最容易因縱向拉力而破壞的。二、管道穿越河流、鐵路、公路1、管道穿過河流時可采用管橋或河底穿越等形式，有條件盡量 利用已有或新建橋梁進行架設(shè)。穿越河底的管道應(yīng)避開錨地，一般宜 設(shè)兩條，管道內(nèi)流速應(yīng)大于不淤流速。管道距河底的埋設(shè)深度應(yīng)根據(jù) 水流沖刷條件確定，并均應(yīng)有檢修和防止沖刷的設(shè)計，安裝完畢馬上 按設(shè)計要求回填，防止管道浮出管溝，對于地下水位較淺處必要時要 進行浮力計算；對于管橋施工必須考慮溫差引起的PVC-U管道的熱脹冷縮及紫外線照射問題。2、PVC-U管穿越主要公路、鐵路時應(yīng)采用設(shè)防護套管的穿越方 案，一般采用頂管法施工套管，但新建公路亦

13、可采用明埋法施工套管。 防護套管內(nèi)的給水PVC-U管材拉入套管和運行時必須作相應(yīng)的保護 和固定，以防止塑料管與套管接觸摩擦遭到損壞。三、與傳統(tǒng)管道連接塑料管材規(guī)格一般以管材的公稱外徑表示， 與傳統(tǒng)管材表示方法 不一樣，因此塑料管材與傳統(tǒng)管材或閥門通過法蘭或螺紋連接時， 要 對兩者的法蘭或螺紋進行對照，否則造成法蘭中心孔距或螺紋不一 致，無法對接。 例如 DN50mm 鋼管對應(yīng) dn63mmPVC-U 管材。PVC-U管道與金屬管道規(guī)格對照表（GB）公稱壓力I.OMpa單位：mm塑料管道（mm）金屬管道英制單位法蘭盤尺寸（mm）（英寸）DD1bNXDN螺栓dn 20DN15怙9565144 X1

14、4M12dn 25DN203/4 ”10575164 X14M12dn 32DN251 11585164 X14M12dn 40DN321 1/4 ”140100184 X18M16dn 50DN4011/2?150110184 X18M16dn 63DN502?165125204 X18M16dn 75DN6521/2?185145228 X18M16dn 90DN803?200160248 X18M16dn 110DN1004?220180228 X18M16dn 125DN1255?250210228 X18M16dn140、 dn160DN1506?285240248 X22M20dn

15、 180、dn200、dn225DN2008?340295248 X22M20dn 250DN25010?3953502612 >22M20dn280、 315DN30012?4454002812 >22M20dn 355DN35014?5054603216 >22M20dn 400DN40016?5655153216 >26M24dn 450DN45018?6155653520 >26M24dn 500DN50020?6706203820 >26M24dn560、 630DN60024?7807254220 >30M27dn 710DN7008958

16、404524 >30M27dn 800DN80010159504524 >33M30注：D 法蘭外徑；D1 法蘭孔距；b法蘭片厚度；NXDN 法蘭孔數(shù)X孔徑四、與檢查井或蓄水池井壁連接PVC-U管材經(jīng)常需要與檢查井或蓄水池井壁預(yù)留孔連接，PVC-U管需做中介層，中介層作法：（1）PVC-U管材外表面擦拭干凈， 均勻涂上一層PVC-U膠粘劑；（2）在膠粘劑上撒一層干燥的粗砂（3） 重復(fù)前兩個步驟，一般涂三層可達到使用要求。待中介層固化后按一 般傳統(tǒng)管材做法與預(yù)留孔連接即可。五、環(huán)路鋪設(shè)在環(huán)路上鋪管時，可采用直管借轉(zhuǎn)鋪設(shè)，PVC-U管每個接口允許借轉(zhuǎn)角一般取10,具體方法是利用短管或增

17、加雙脹管，若弧度六、彎頭、三通、附配件等受力處的處理按規(guī)程規(guī)定，PVC-U管道在水平或垂直轉(zhuǎn)彎處，三通、管道端部和關(guān)閉的閥門處均應(yīng)根據(jù)管內(nèi)壓力計算軸向推力，設(shè)置止推墩；管道上設(shè)置的閥門、消火栓、排氣閥等附配件，其重量不得由管道支撐， 必須設(shè)置混凝土或磚砌等剛性支墩，支墩應(yīng)有足夠的體積和穩(wěn)定性， 并用錨固裝置將其上的附配件固定，當(dāng)附配件可能產(chǎn)生軸向推力時， 還應(yīng)設(shè)置止推墩。 設(shè)置止推墩的目的是為了將管道上述部位產(chǎn)生的不 平衡推力抵消， 否則這種推力就可能破壞管件和接頭； 對附配件予以 支撐，一是為了避免管道承受附配件重量所產(chǎn)生的額外應(yīng)力； 二是為 了在附配件發(fā)生震動、 開啟閥門以及安裝拆卸附配件

18、時， 避免將震動 和扭矩傳遞到管道上， 而使管道破裂。 對于大口經(jīng)管道的支撐和止推 墩，更應(yīng)做好施工設(shè)計，不得隨意應(yīng)付。注：在坡度較大的地方安裝管道時， 由于夯實不好或土壤摩擦系 數(shù)較小，土壤與管道之間的摩擦力不足以完全消除管道重量產(chǎn)生沿坡 度下滑的分力，將會使坡頂接頭承受壓力、坡底管道承受推力，極易 造成上部管道接頭拔開或下部管道接頭破裂， 因此應(yīng)分段對管道予以 固定,設(shè)置防滑墩或其它結(jié)構(gòu)，對露天安裝在坡度較大地方的管道更 需做好施工設(shè)計。七、泵房、閥門的操作及管線空氣的排除因設(shè)計和操作不當(dāng)引起的水錘和氣錘造成的爆管， 在爆管事故中 占有相當(dāng)大比例， 其中氣錘造成的又占絕大部分， 尤其在農(nóng)村

19、和偏遠(yuǎn) 地區(qū)，以前很少采用塑料管，缺乏設(shè)計和施工經(jīng)驗，加上供水壓力不 高，心存僥幸心理，發(fā)生事故的概率更高。因此，使用戶弄清水錘和 氣錘產(chǎn)生的原因具有重大意義。水錘和氣錘發(fā)生的根本原因是因為水和氣體是可壓縮， 直接原因是管道中水流狀態(tài)發(fā)生突變，導(dǎo)致管道中水壓發(fā)生劇烈波動?，F(xiàn)以（下 圖）最簡單的輸水管道說明水錘和氣錘發(fā)生的原因開泵送水時，從泵出口流出的水以很高的流速 Vi在管道中流動， 當(dāng)流至管堵處時，水流速度變?yōu)閂o（值為0），水流的動能變?yōu)閴毫Γ?使水或氣體（如果管道中有未排除的氣體）被壓縮，當(dāng)管堵處的壓力 高于其他壓力時，水或氣體就猛然膨脹，迫使該處的水回流，從而使 管道中的內(nèi)壓力猛然上升

20、，繼而下降，水再次前流，達到一定壓力時 又回流，如此反復(fù)沖擊，引起內(nèi)水壓起伏波動，這就是開泵水錘。當(dāng)突然關(guān)閉泵出口閥或突然停泵（不關(guān)出口閥就停泵或斷電）時, 水泵出口流速突然下降，水流中斷，前面水流在慣性作用下繼續(xù)向前 流動，導(dǎo)致其后部形成一定真空度或充滿空氣（如果系統(tǒng)能夠能進氣 的話）的空間，造成水流分離，流向前方的水流將動能或勢能（水流 流向高處時）轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫螅捎谄鋭菽芑驂毫Ω哂跀嗔魈巹菽芑驂?力，水流回?fù)簦构軆?nèi)壓力猛升，繼而下降，反復(fù)沖擊。流速越大， 所產(chǎn)生的水錘和氣錘沖擊波也越大。由于氣體的壓縮系數(shù)較水大的 多，所以氣錘的沖擊波較水錘的沖擊波大得多，這就是關(guān)泵水錘。同樣由于主干管上閥門的開閉， 也會產(chǎn)生水錘或氣錘。 水錘或氣 錘又分為直接水錘或氣錘和間接水錘或氣錘。 直接水錘或氣錘是指水 流