HDPE纏繞結構壁管施工技術分析

......江西分公司：丁鏡坤蔡祥發(fā)HDPE纏繞結構壁管施工技術分析概要本文結合南昌市九龍湖市政路網排水工程現場實際，簡單介紹高密度聚乙烯（HDPE）纏繞結構壁管（B型）的主要技術特性，對HDPE纏繞結構壁管材用于市政污水管道中的施工工藝和安裝方式進行描述，重點針對施工中出現的一些具體問題作出分析，提出解決思路。關鍵詞HDPE纏繞結構壁管特性施工1.前言高密度聚乙烯（HDPE）纏繞結構壁管（B型），是一種內壁光滑、外壁為螺形狀加強肋，由螺旋纏繞工藝制成的異形結構壁管材，屬柔性管材（見圖1）。HDPE纏繞結構壁管采用高密度聚乙烯為原料，在熱熔狀態(tài)下通過纏繞成型工藝制成，并在熱態(tài)未脫模前，通過滾動風冷方式冷卻，管道逐步散熱，壁厚均勻。HDPE纏繞結構壁管采用承插式電熔連接，管道兩端在生產時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，只需接入電源即可完成焊接，可以使管線系統實現零滲漏。此種管材被廣泛應用于城市排水、市政排水、電力和石化等領域，是鋼筋混凝土和鑄鐵管的理想換代產品。圖1：B型纏繞結構壁管2.管材技術特性HDPE纏繞結構壁管（B型）具有以下幾個特性：水力條件好HDPE管內壁表面光滑，同等管徑條件下，比砼排水管道過流量大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重），此種管材優(yōu)勢較為明顯。密封性好，可實現零滲漏管道連接采用電熔焊接技術，使接口處兩段管完全熔為一體，保證了接口不易出現滲漏。質量輕，安裝方便管道為聚乙烯材質，質量輕，便于安裝，可以相對減輕勞動強度，縮短施工工期。管徑范圍廣目前可實現DN300～DN4000的管徑生產范圍，較PVC管生產的管徑范圍大大增加。耐磨損砂漿磨損試驗證明，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、鹽等介質的腐蝕和未經處理的工業(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。強度高，使用壽命長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，化學性質穩(wěn)定，強度高，使用壽命可達50年以上。3.施工工藝流程南昌市九龍湖市政路網排水管線中的污水管道采用HDPE纏繞結構壁管（B型），均為埋地施工，其一般施工工藝流程為：施工準備→測量放線→管溝、井室開挖→溝槽驗收→管溝墊層→管道敷設（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→隱蔽驗收→全部回填。注意事項：管道溝槽：管溝開挖后，應做好排水措施，防止溝槽底部受水浸泡，地耐力應滿足要求；基礎施工：管道基礎采用中粗砂墊層，厚度一般不小于20cm，砂墊層應夯實，密實度應滿足要求，表面應平整，管道基礎的承插口部位應預留凹槽，以便于承插口安裝操作。下管安裝：要根據管材直徑的大小，溝槽和施工機具設備的情況，將管材平穩(wěn)緩慢的放入溝槽底，不得與溝壁、溝底強烈撞擊。管道接口作業(yè)：安裝前先將承插口內外表面清理干凈，承口與插口處不得有任何雜質、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、未固定等現象；在承插安裝前需對承口進行預熱，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，需要對承口進行預熱作業(yè)，便于順利的將插口推進至承口內。(詳見：圖2管道承插口內外表面清洗)承插安裝：承口預熱后，及時將插口與承口對接，并將插口對準承口中心線用手動葫蘆提力工具將插口慢慢插入承口內，承插深度大于100mm。(詳見：圖3管道承插口連接)焊接：采用220V電壓的專用B型管焊接機進行焊接操作，設定焊接電流、焊接時間,并開始焊接，焊接過程中，通過觀察焊口處的溢料情況對承插口進行緊固作業(yè)，一般緊固3次左右。（詳見：圖4管道電熔焊接，表1承口預熱及承插口焊接工藝）HDPE管道與檢查井連接：HDPE檢查井基礎采用中粗砂基礎，厚度一般不小于20cm，檢查井安裝穩(wěn)固后，先將承口內外表面清理干凈，檢查承口端焊絲是否有短路、斷裂、未固定等現象，將HDPE管插口與檢查井承口對接，并將插口對準承口中心線用手動葫蘆提力工具將插口慢慢插入檢查井承口內，承插深度大于100mm，采用220V電壓的專用B型管焊接機進行焊接操作。當管道埋深≥6m時，應選擇環(huán)剛度較高的HDPE纏繞結構管材，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較長，所以管線敷設和井室施工一般同時進行，沒有嚴格的先后順序，但應保證井室墻體鋼筋綁扎前，管線已敷設到位，避免因預留孔洞造成位置偏差。相對于鋼筋混凝土管道，HDPE管材質量輕，裝卸方便，安裝簡單，可大大降低勞動強度。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：承口預熱及承插口焊接工藝4.施工技術特點及優(yōu)勢4.1管材檢驗HDPE纏繞結構壁管材生產標準為企業(yè)標準，外觀尺寸及物理力學指標應符合《GB/T19472.2-2004埋地用聚乙烯(PE)結構壁管道系統第2部分聚乙烯纏繞結構壁管材》國家標準規(guī)定。HDPE纏繞結構壁管作為一種新型管材，對其質量應嚴格進行把關。對于到場管材，可先采用目測法，將管道有損傷應將其與其它管道分開，對外觀無破損的管材再取樣送至有資質的檢測機構做物理力學性能檢測（環(huán)剛度、環(huán)柔性、沖擊性能、烘箱試驗等），如檢測不合格立即通知管材供應廠家進行檢查，分析原因并作出鑒定以便及時妥善處理。HDPE纏繞結構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纏繞結構壁管的環(huán)剛度是管材的重要指標，環(huán)剛度不達標將造成管道壓縮變形，甚至出現管道開裂導致漏水及砂石流入管道引起管道堵塞，最終會造成路面下沉。在工程中實際遇到的問題是，HDPE管兩端接口處無法反映真實壁厚，且因有加強肋，只能在材料進場后按檢測頻率抽查取樣檢測，合格后才進行管道安裝，但在實際施工某一種規(guī)格管道時，根據設計圖紙計算出需接入井室的管段長度，將已檢測合格的同一批次管材進行安裝，并按照此長度切割管段，然后測量其壁厚，發(fā)現壁厚不合格，經檢測環(huán)剛度也不達標，結果重新將管道吊出，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量管材壁厚儀工具一套，針對進場的每一條管材進行逐一檢查，此問題才得以解決。后續(xù)工程中，對于類似的特殊材料問題，在提供的采購技術規(guī)格書中應明確由廠家提供專用測量儀器、施工機具以及技術指導等，以避免出現責任的真空。圖6：HDPE管道直徑及壁厚檢查圖7：HDPE管道環(huán)剛度檢測4.2儲存、運輸與吊裝HDPE管材的最高使用溫度為45℃，而南昌地處亞熱帶季風氣候區(qū)，夏天的最高氣溫達43.2℃，在夏季高溫季節(jié)，儲存時應按要求進行苫蓋，避免管材長期曝曬，并保持管間空氣流通，以免溫度過高對管道質量造成不良影響。雨季時做好防水措施，承插口保持清潔。短距離搬運不應在堅硬不平地面或石子地面上滾動以防損傷管道，內徑＞1000mm時不宜疊放運輸，小口徑管道疊放時其高度不宜超過2m。管道主要采用機械裝卸，因其材質為聚乙烯塑料，裝卸時應采用柔韌性好的非金屬吊帶進行綁扎，不宜采用鋼絲繩或鏈條，以免對管道造成損傷。管道吊裝是管道施工過程中一個獨立的操作工序，起吊時應按照相關規(guī)程采取合理的保護措施，采用兩個支撐點起吊，保證管道在空中的均衡與穩(wěn)定，若操作不當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，應不宜超過三節(jié)（該管材每節(jié)長度6m，3節(jié)總長約18m），管節(jié)太長容易因為受力不均衡導致管道折斷，造成的后果是不但浪費材料，更加影響施工進度。4.3HDPE管承插電熱熔連接電熱熔連接時，首先清除承插口對接面的污垢，并檢查焊線是否完好，對接好以后先用卡具在承口外壓緊，然后根據不同型號的管道設定電流及通電時間（見表1）。管材連接的具體操作流程應嚴格執(zhí)行廠家技術說明，廠家代表應現場進行技術指導。此時要特別注意防止接口合攏時的變形，管道直徑大于DN800時，需用支撐環(huán)進行撐緊，支撐環(huán)放置在管子承口內靠近電熔接頭的地方。另外，為防止已敷設管道軸線位置移動，應采用穩(wěn)管措施，可將裝滿砂土的編織袋封口后壓在管道頂部，具體數量視管徑大小而定。管道連接完成后，應及時復核管線標高和軸線位置以使其符合要求。4.4管道閉水試驗HDPE管道安裝完成后，在每段管節(jié)中間部分先回填中粗砂，防止管道灌水時造成管道上浮，閉水時采用氣囊對管口進行封堵，分段試驗(詳見：圖8管道閉水管口氣囊封堵，圖9管道閉水試驗)，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，加快工程進度，節(jié)省工程造價。圖8管道閉水管口氣囊封堵......圖9管道閉水試驗4.5防止回填變形與漂浮HDPE管及檢查井屬柔性材料，回填時應嚴格按照規(guī)范和廠家技術要求，管道回填從管底基礎至管頂以上500mm范圍內（詳見：圖10管道回填砂），必須采用人工回填，防止其發(fā)生變形，對于大口徑管道（DN≥1400mm），回填前應采用木方進行內部支撐（詳見：圖11大口徑管道回填時內部支撐示意。HDPE檢查井回填從井底基礎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，回填前應采用木方進行井內部支撐（詳見：圖12HDPE檢查井回填時內部支撐示意?；靥钸^程中應隨時檢測管道的變形率，一旦超標，應按照不符合項糾正程序進行整改。圖10管道回填砂圖11大口徑管道回填時內部支撐示意圖12HDPE檢查井回填時內部支撐示意雨季施工時，要特別注意防止管材漂浮。管溝開挖一次不應過長，保證開挖一段及時回填一段，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一旦遭到雨水浸泡，進行管線坐標的復測和外觀檢查，如果發(fā)現位移、漂浮和拔口現象，應立即返工處理。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)長度為標準長度（該管材每節(jié)一般為6m、3m與2m），根據設計圖紙計算兩井室之間的管段長度，經常出現需要切斷管節(jié)現象，而且切斷后管節(jié)無插口可以與HDPE檢查井承口連接，應事先按設計圖紙計算選擇合適的標準節(jié)長管道，盡量接近設計兩井室間的管道長度，然后安裝HDPE檢查井，檢查井安裝穩(wěn)固后，復核井位縱向軸線位置，最后將HDPE管插口與檢查井承口進行對接電熔焊接。事先進行管道長度計算、管材下料及檢查井定位，可能避免不必要的浪費材料，加快施工進度。當管道埋深≥6m時，檢查井采用鋼筋混凝土檢查井，做法參照給排水標準圖集06MS201-3《排水檢查井》?，F場采用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），應保證井室墻體鋼筋綁扎前，管線已敷設到位，避免因預留孔洞造成位置偏差。在檢查井上下游管道底標高與檢查井底板落差很小的情況下，閉水試驗時多次出現HDPE纏繞結構壁管與檢查井連接處滲水的問題。分析其原因，HDPE纏繞結構壁管作為一種新型管材，其外壁上纏有一圈加強肋（隨著管徑加大增強肋的高度也增加，一般都在30mm以上），檢查井井壁厚度一般為200mm，通常有2～3個加強肋澆注在井壁里面。當管道直接放在檢查井底板上（詳見：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，在澆筑時混凝土很難進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加密封橡膠圈，此處認為密封橡膠圈對于PVC管之類外壁無肋的管道可以起到作用，但對于HDPE管來說，膠圈纏繞到螺旋肋上并不能起到密封的作用。應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：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捧進行混凝土振搗，既保證管道與檢查井之間的部位以達到密實、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)勢安裝進度快，HDPE纏繞結構壁管材質質量輕，便于安裝，接口電熔焊接采用工具機械化，操作簡單快捷，比鋼筋混凝土管材和鑄鐵管安裝速度提高2~3倍。HDPE纏繞結構壁管材整體性好，強度高，使用壽命長，接口連接采用電熔焊接技術，使接口處兩段管完全熔為一體，實現接口零滲漏。近期全國各地道路路面坍塌事故頻繁發(fā)生，主要是因為道路下水道的滲漏導致路基砂土流失，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工程部分道路已經建成通車一年多，經實地檢查，下水道排水順暢，無堵塞現象，路面排水管道位置無下沉、裂縫等現象。5.結束