HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管施工技術(shù)分析

......江西分公司：丁鏡坤蔡祥發(fā)HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管施工技術(shù)分析概要本文結(jié)合南昌市九龍湖市政路網(wǎng)排水工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，簡(jiǎn)單介紹高密度聚乙烯（HDPE）纏繞結(jié)構(gòu)壁管（B型）的主要技術(shù)特性，對(duì)HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管材用于市政污水管道中的施工工藝和安裝方式進(jìn)行描述，重點(diǎn)針對(duì)施工中出現(xiàn)的一些具體問(wèn)題作出分析，提出解決思路。關(guān)鍵詞HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管特性施工1.前言高密度聚乙烯（HDPE）纏繞結(jié)構(gòu)壁管（B型），是一種內(nèi)壁光滑、外壁為螺形狀加強(qiáng)肋，由螺旋纏繞工藝制成的異形結(jié)構(gòu)壁管材，屬柔性管材（見(jiàn)圖1）。HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管采用高密度聚乙烯為原料，在熱熔狀態(tài)下通過(guò)纏繞成型工藝制成，并在熱態(tài)未脫模前，通過(guò)滾動(dòng)風(fēng)冷方式冷卻，管道逐步散熱，壁厚均勻。HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管采用承插式電熔連接，管道兩端在生產(chǎn)時(shí)被加工成承口和插口，并在承口端嵌入電熔絲，管道承插連接時(shí)，只需接入電源即可完成焊接，可以使管線系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)零滲漏。此種管材被廣泛應(yīng)用于城市排水、市政排水、電力和石化等領(lǐng)域，是鋼筋混凝土和鑄鐵管的理想換代產(chǎn)品。圖1：B型纏繞結(jié)構(gòu)壁管2.管材技術(shù)特性HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管（B型）具有以下幾個(gè)特性：水力條件好HDPE管內(nèi)壁表面光滑，同等管徑條件下，比砼排水管道過(guò)流量大30%左右。柔韌性好HDPE管屬柔性管，延伸性能好，較能適應(yīng)地基較差條件和地基沉降，特別是在沿海地區(qū)（地基均較差且沉降嚴(yán)重），此種管材優(yōu)勢(shì)較為明顯。密封性好，可實(shí)現(xiàn)零滲漏管道連接采用電熔焊接技術(shù)，使接口處兩段管完全熔為一體，保證了接口不易出現(xiàn)滲漏。質(zhì)量輕，安裝方便管道為聚乙烯材質(zhì)，質(zhì)量輕，便于安裝，可以相對(duì)減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，縮短施工工期。管徑范圍廣目前可實(shí)現(xiàn)DN300～DN4000的管徑生產(chǎn)范圍，較PVC管生產(chǎn)的管徑范圍大大增加。耐磨損砂漿磨損試驗(yàn)證明，高密度聚乙烯管道壽命是鋼管道的4倍以上。耐腐蝕、抗老化性能好聚乙烯組成的高分子原材料，能夠有效抵抗酸、堿、鹽等介質(zhì)的腐蝕和未經(jīng)處理的工業(yè)廢水和生活污水的侵蝕，其抗老化性能也較普通PVC管為好。強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)HDPE管采用100%高密度聚乙烯在熱熔狀態(tài)下整體制成的管道，整體性好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，強(qiáng)度高，使用壽命可達(dá)50年以上。3.施工工藝流程南昌市九龍湖市政路網(wǎng)排水管線中的污水管道采用HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管（B型），均為埋地施工，其一般施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→測(cè)量放線→管溝、井室開(kāi)挖→溝槽驗(yàn)收→管溝墊層→管道敷設(shè)（檢查井安裝）→管道連接→管道與井室間連接密封→部分回填→閉水試驗(yàn)→隱蔽驗(yàn)收→全部回填。注意事項(xiàng)：管道溝槽：管溝開(kāi)挖后，應(yīng)做好排水措施，防止溝槽底部受水浸泡，地耐力應(yīng)滿足要求；基礎(chǔ)施工：管道基礎(chǔ)采用中粗砂墊層，厚度一般不小于20cm，砂墊層應(yīng)夯實(shí)，密實(shí)度應(yīng)滿足要求，表面應(yīng)平整，管道基礎(chǔ)的承插口部位應(yīng)預(yù)留凹槽，以便于承插口安裝操作。下管安裝：要根據(jù)管材直徑的大小，溝槽和施工機(jī)具設(shè)備的情況，將管材平穩(wěn)緩慢的放入溝槽底，不得與溝壁、溝底強(qiáng)烈撞擊。管道接口作業(yè)：安裝前先將承插口內(nèi)外表面清理干凈，承口與插口處不得有任何雜質(zhì)、淤泥、液體等影響承插作業(yè)的物體；檢查承口端焊絲是否有短路、斷裂、未固定等現(xiàn)象；在承插安裝前需對(duì)承口進(jìn)行預(yù)熱，特別是在承插口尺寸受環(huán)境溫度影響的情況下，難以承插或者承插不到位的情況，需要對(duì)承口進(jìn)行預(yù)熱作業(yè)，便于順利的將插口推進(jìn)至承口內(nèi)。(詳見(jiàn)：圖2管道承插口內(nèi)外表面清洗)承插安裝：承口預(yù)熱后，及時(shí)將插口與承口對(duì)接，并將插口對(duì)準(zhǔn)承口中心線用手動(dòng)葫蘆提力工具將插口慢慢插入承口內(nèi)，承插深度大于100mm。(詳見(jiàn)：圖3管道承插口連接)焊接：采用220V電壓的專用B型管焊接機(jī)進(jìn)行焊接操作，設(shè)定焊接電流、焊接時(shí)間,并開(kāi)始焊接，焊接過(guò)程中，通過(guò)觀察焊口處的溢料情況對(duì)承插口進(jìn)行緊固作業(yè)，一般緊固3次左右。（詳見(jiàn)：圖4管道電熔焊接，表1承口預(yù)熱及承插口焊接工藝）HDPE管道與檢查井連接：HDPE檢查井基礎(chǔ)采用中粗砂基礎(chǔ)，厚度一般不小于20cm，檢查井安裝穩(wěn)固后，先將承口內(nèi)外表面清理干凈，檢查承口端焊絲是否有短路、斷裂、未固定等現(xiàn)象，將HDPE管插口與檢查井承口對(duì)接，并將插口對(duì)準(zhǔn)承口中心線用手動(dòng)葫蘆提力工具將插口慢慢插入檢查井承口內(nèi)，承插深度大于100mm，采用220V電壓的專用B型管焊接機(jī)進(jìn)行焊接操作。當(dāng)管道埋深≥6m時(shí)，應(yīng)選擇環(huán)剛度較高的HDPE纏繞結(jié)構(gòu)管材，檢查井采用鋼筋混凝土檢查井，由于鋼筋混凝土檢查井的施工工期相對(duì)較長(zhǎng)，所以管線敷設(shè)和井室施工一般同時(shí)進(jìn)行，沒(méi)有嚴(yán)格的先后順序，但應(yīng)保證井室墻體鋼筋綁扎前，管線已敷設(shè)到位，避免因預(yù)留孔洞造成位置偏差。相對(duì)于鋼筋混凝土管道，HDPE管材質(zhì)量輕，裝卸方便，安裝簡(jiǎn)單，可大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度。由于采用電熱熔連接方式，接口處有效熔為一體，更不易滲漏。圖2：管道承插口內(nèi)外表面清洗圖3：管道承插口連接圖4：管道電熔焊接圖5：管道與HDPE檢查井連接表1：承口預(yù)熱及承插口焊接工藝4.施工技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)4.1管材檢驗(yàn)HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管材生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)為企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，外觀尺寸及物理力學(xué)指標(biāo)應(yīng)符合《GB/T19472.2-2004埋地用聚乙烯(PE)結(jié)構(gòu)壁管道系統(tǒng)第2部分聚乙烯纏繞結(jié)構(gòu)壁管材》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管作為一種新型管材，對(duì)其質(zhì)量應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行把關(guān)。對(duì)于到場(chǎng)管材，可先采用目測(cè)法，將管道有損傷應(yīng)將其與其它管道分開(kāi)，對(duì)外觀無(wú)破損的管材再取樣送至有資質(zhì)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)做物理力學(xué)性能檢測(cè)（環(huán)剛度、環(huán)柔性、沖擊性能、烘箱試驗(yàn)等），如檢測(cè)不合格立即通知管材供應(yīng)廠家進(jìn)行檢查，分析原因并作出鑒定以便及時(shí)妥善處理。HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管的壁厚及加肋筋的纏繞間距支接影響管道的環(huán)剛度，HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管的環(huán)剛度是管材的重要指標(biāo)，環(huán)剛度不達(dá)標(biāo)將造成管道壓縮變形，甚至出現(xiàn)管道開(kāi)裂導(dǎo)致漏水及砂石流入管道引起管道堵塞，最終會(huì)造成路面下沉。在工程中實(shí)際遇到的問(wèn)題是，HDPE管兩端接口處無(wú)法反映真實(shí)壁厚，且因有加強(qiáng)肋，只能在材料進(jìn)場(chǎng)后按檢測(cè)頻率抽查取樣檢測(cè)，合格后才進(jìn)行管道安裝，但在實(shí)際施工某一種規(guī)格管道時(shí)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算出需接入井室的管段長(zhǎng)度，將已檢測(cè)合格的同一批次管材進(jìn)行安裝，并按照此長(zhǎng)度切割管段，然后測(cè)量其壁厚，發(fā)現(xiàn)壁厚不合格，經(jīng)檢測(cè)環(huán)剛度也不達(dá)標(biāo)，結(jié)果重新將管道吊出，返廠更換合格管材，造成返工耽誤工期。后廠家提供自制專用測(cè)量管材壁厚儀工具一套，針對(duì)進(jìn)場(chǎng)的每一條管材進(jìn)行逐一檢查，此問(wèn)題才得以解決。后續(xù)工程中，對(duì)于類似的特殊材料問(wèn)題，在提供的采購(gòu)技術(shù)規(guī)格書中應(yīng)明確由廠家提供專用測(cè)量?jī)x器、施工機(jī)具以及技術(shù)指導(dǎo)等，以避免出現(xiàn)責(zé)任的真空。圖6：HDPE管道直徑及壁厚檢查圖7：HDPE管道環(huán)剛度檢測(cè)4.2儲(chǔ)存、運(yùn)輸與吊裝HDPE管材的最高使用溫度為45℃，而南昌地處亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，夏天的最高氣溫達(dá)43.2℃，在夏季高溫季節(jié)，儲(chǔ)存時(shí)應(yīng)按要求進(jìn)行苫蓋，避免管材長(zhǎng)期曝曬，并保持管間空氣流通，以免溫度過(guò)高對(duì)管道質(zhì)量造成不良影響。雨季時(shí)做好防水措施，承插口保持清潔。短距離搬運(yùn)不應(yīng)在堅(jiān)硬不平地面或石子地面上滾動(dòng)以防損傷管道，內(nèi)徑＞1000mm時(shí)不宜疊放運(yùn)輸，小口徑管道疊放時(shí)其高度不宜超過(guò)2m。管道主要采用機(jī)械裝卸，因其材質(zhì)為聚乙烯塑料，裝卸時(shí)應(yīng)采用柔韌性好的非金屬吊帶進(jìn)行綁扎，不宜采用鋼絲繩或鏈條，以免對(duì)管道造成損傷。管道吊裝是管道施工過(guò)程中一個(gè)獨(dú)立的操作工序，起吊時(shí)應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程采取合理的保護(hù)措施，采用兩個(gè)支撐點(diǎn)起吊，保證管道在空中的均衡與穩(wěn)定，若操作不當(dāng)就很可能造成不必要的管道損壞。如果采用在地面焊接完成后再吊裝，應(yīng)不宜超過(guò)三節(jié)（該管材每節(jié)長(zhǎng)度6m，3節(jié)總長(zhǎng)約18m），管節(jié)太長(zhǎng)容易因?yàn)槭芰Σ痪鈱?dǎo)致管道折斷，造成的后果是不但浪費(fèi)材料，更加影響施工進(jìn)度。4.3HDPE管承插電熱熔連接電熱熔連接時(shí)，首先清除承插口對(duì)接面的污垢，并檢查焊線是否完好，對(duì)接好以后先用卡具在承口外壓緊，然后根據(jù)不同型號(hào)的管道設(shè)定電流及通電時(shí)間（見(jiàn)表1）。管材連接的具體操作流程應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行廠家技術(shù)說(shuō)明，廠家代表應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)。此時(shí)要特別注意防止接口合攏時(shí)的變形，管道直徑大于DN800時(shí)，需用支撐環(huán)進(jìn)行撐緊，支撐環(huán)放置在管子承口內(nèi)靠近電熔接頭的地方。另外，為防止已敷設(shè)管道軸線位置移動(dòng)，應(yīng)采用穩(wěn)管措施，可將裝滿砂土的編織袋封口后壓在管道頂部，具體數(shù)量視管徑大小而定。管道連接完成后，應(yīng)及時(shí)復(fù)核管線標(biāo)高和軸線位置以使其符合要求。4.4管道閉水試驗(yàn)HDPE管道安裝完成后，在每段管節(jié)中間部分先回填中粗砂，防止管道灌水時(shí)造成管道上浮，閉水時(shí)采用氣囊對(duì)管口進(jìn)行封堵，分段試驗(yàn)(詳見(jiàn)：圖8管道閉水管口氣囊封堵，圖9管道閉水試驗(yàn))，大大提高工作效率，而且氣囊的循環(huán)利用，減少用管口封板封堵及電熔焊接工藝，加快工程進(jìn)度，節(jié)省工程造價(jià)。圖8管道閉水管口氣囊封堵......圖9管道閉水試驗(yàn)4.5防止回填變形與漂浮HDPE管及檢查井屬柔性材料，回填時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范和廠家技術(shù)要求，管道回填從管底基礎(chǔ)至管頂以上500mm范圍內(nèi)（詳見(jiàn)：圖10管道回填砂），必須采用人工回填，防止其發(fā)生變形，對(duì)于大口徑管道（DN≥1400mm），回填前應(yīng)采用木方進(jìn)行內(nèi)部支撐（詳見(jiàn)：圖11大口徑管道回填時(shí)內(nèi)部支撐示意。HDPE檢查井回填從井底基礎(chǔ)往上四周同步分層回填，必須采用人工回填，防止其發(fā)生變形，回填前應(yīng)采用木方進(jìn)行井內(nèi)部支撐（詳見(jiàn)：圖12HDPE檢查井回填時(shí)內(nèi)部支撐示意?；靥钸^(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢測(cè)管道的變形率，一旦超標(biāo)，應(yīng)按照不符合項(xiàng)糾正程序進(jìn)行整改。圖10管道回填砂圖11大口徑管道回填時(shí)內(nèi)部支撐示意圖12HDPE檢查井回填時(shí)內(nèi)部支撐示意雨季施工時(shí)，要特別注意防止管材漂浮。管溝開(kāi)挖一次不應(yīng)過(guò)長(zhǎng)，保證開(kāi)挖一段及時(shí)回填一段，可先回填至管頂以上一倍管徑的位置。管道安裝完畢尚未回填時(shí)一旦遭到雨水浸泡，進(jìn)行管線坐標(biāo)的復(fù)測(cè)和外觀檢查，如果發(fā)現(xiàn)位移、漂浮和拔口現(xiàn)象，應(yīng)立即返工處理。4.6HDPE管與井室的連接本工程排水井主要為HDPE檢查井，由于HDPE管材成品管節(jié)長(zhǎng)度為標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度（該管材每節(jié)一般為6m、3m與2m），根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算兩井室之間的管段長(zhǎng)度，經(jīng)常出現(xiàn)需要切斷管節(jié)現(xiàn)象，而且切斷后管節(jié)無(wú)插口可以與HDPE檢查井承口連接，應(yīng)事先按設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算選擇合適的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長(zhǎng)管道，盡量接近設(shè)計(jì)兩井室間的管道長(zhǎng)度，然后安裝HDPE檢查井，檢查井安裝穩(wěn)固后，復(fù)核井位縱向軸線位置，最后將HDPE管插口與檢查井承口進(jìn)行對(duì)接電熔焊接。事先進(jìn)行管道長(zhǎng)度計(jì)算、管材下料及檢查井定位，可能避免不必要的浪費(fèi)材料，加快施工進(jìn)度。當(dāng)管道埋深≥6m時(shí)，檢查井采用鋼筋混凝土檢查井，做法參照給排水標(biāo)準(zhǔn)圖集06MS201-3《排水檢查井》。現(xiàn)場(chǎng)采用HDPE管和混凝土檢查井井室整體澆筑（這樣做的好處是不留施工縫減少漏水或滲水），應(yīng)保證井室墻體鋼筋綁扎前，管線已敷設(shè)到位，避免因預(yù)留孔洞造成位置偏差。在檢查井上下游管道底標(biāo)高與檢查井底板落差很小的情況下，閉水試驗(yàn)時(shí)多次出現(xiàn)HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管與檢查井連接處滲水的問(wèn)題。分析其原因，HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管作為一種新型管材，其外壁上纏有一圈加強(qiáng)肋（隨著管徑加大增強(qiáng)肋的高度也增加，一般都在30mm以上），檢查井井壁厚度一般為200mm，通常有2～3個(gè)加強(qiáng)肋澆注在井壁里面。當(dāng)管道直接放在檢查井底板上（詳見(jiàn)：圖13HDPE管與混凝土檢查井底板連接示意），如果先澆筑檢查井底板再安裝管道然后澆筑檢查井墻身，在澆筑時(shí)混凝土很難進(jìn)入兩肋之間的空隙以及管道與檢查井底板之間的空隙，再加上空間不夠，振搗不到這些部位，從而易于形成一些細(xì)小的縫隙，造成滲水情況的發(fā)生。按照規(guī)范要求，管道與井室連接處應(yīng)加密封橡膠圈，此處認(rèn)為密封橡膠圈對(duì)于PVC管之類外壁無(wú)肋的管道可以起到作用，但對(duì)于HDPE管來(lái)說(shuō)，膠圈纏繞到螺旋肋上并不能起到密封的作用。應(yīng)將檢查井底板與墻身在HDPE管道安裝穩(wěn)固后同步澆筑（詳見(jiàn)：圖14HDPE管與混凝土檢查井連接示意），并采用小直徑的混凝土振動(dòng)捧進(jìn)行混凝土振搗，既保證管道與檢查井之間的部位以達(dá)到密實(shí)、飽滿，又避免鋼筋混凝土檢查井二次澆筑形成施工縫，造成慘漏。圖13HDPE管與混凝土檢查井底板連接示意......圖14HDPE管與混凝土檢查井連接示意4.7優(yōu)勢(shì)安裝進(jìn)度快，HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管材質(zhì)質(zhì)量輕，便于安裝，接口電熔焊接采用工具機(jī)械化，操作簡(jiǎn)單快捷，比鋼筋混凝土管材和鑄鐵管安裝速度提高2~3倍。HDPE纏繞結(jié)構(gòu)壁管材整體性好，強(qiáng)度高，使用壽命長(zhǎng)，接口連接采用電熔焊接技術(shù)，使接口處兩段管完全熔為一體，實(shí)現(xiàn)接口零滲漏。近期全國(guó)各地道路路面坍塌事故頻繁發(fā)生，主要是因?yàn)榈缆废滤赖臐B漏導(dǎo)致路基砂土流失，造成路基沉降，最終發(fā)生路面坍塌。南昌市九龍湖市政路網(wǎng)工程部分道路已經(jīng)建成通車一年多，經(jīng)實(shí)地檢查，下水道排水順暢，無(wú)堵塞現(xiàn)象，路面排水管道位置無(wú)下沉、裂縫等現(xiàn)象。5.結(jié)束