引水工程HDPE管道設(shè)計(jì)施工工法

　　結(jié)合工程實(shí)際，介紹了某引水工程HDPE管道設(shè)計(jì)及施工工藝、施工方法及施工注意事項(xiàng)等。實(shí)踐證明，該工程切實(shí)可行，值得推廣。

　　1工程概況

　　某工程位處原始叢林，附近無(wú)市政供水管網(wǎng)，需自行解決施工用水。經(jīng)水文地質(zhì)勘測(cè)附近無(wú)地下水可資利用，唯一水源地xx河位于機(jī)場(chǎng)西南方向16km處。施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查地表土質(zhì)為粉細(xì)砂，工程土基處理及后期混凝土施工需要大量用水。為解決現(xiàn)場(chǎng)施工用水，結(jié)合機(jī)場(chǎng)初步規(guī)劃，決定建設(shè)xx河引水工程。引水工程供水能力按4000m3/d設(shè)計(jì)，因場(chǎng)外輸水系統(tǒng)不在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)，該工程由建設(shè)單位自行設(shè)計(jì)施工。

　　取水泵站位于xx河北岸cassenda村，在9.93km處coche村塬下設(shè)加壓泵站，經(jīng)兩級(jí)加壓送水至供水站。輸水管道按單管布置，管線全長(zhǎng)17.6km，揚(yáng)水高度172m。管線經(jīng)過(guò)地段多為原始叢林，地形地貌復(fù)雜，地面高低起伏較大，起伏點(diǎn)多。輸水管線有2.8km位于山嶺溝壑地帶，連續(xù)翻越山脊6處，高差均在10m以上，最大高差81m。管線通過(guò)地段分別為強(qiáng)風(fēng)化砂巖、泥結(jié)卵石、灰褐色膨脹土及粉沙土，基地承載力差別大。整條管線順地形蜿蜒敷設(shè)，且不設(shè)備用管道，供水安全性要求高?？紤]到施工現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)及本著“永臨結(jié)合、方便施工、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)節(jié)約”原則，輸水管道選用新型節(jié)能材料HDPE給水管，輸水管徑de315、管道工作壓力1.6Mpa。

　　2管材特點(diǎn)

　　高密度聚乙烯（HDPE）管是一種新型化學(xué)建材，已在給排水及燃?xì)夤艿朗┕ぶ械玫綇V泛應(yīng)用。這種管材與鋼管或鑄鐵管比，有優(yōu)異的物理性能，但也存在其自身缺陷。HDPE管有一定延性和較好的柔韌性，管道可沿地形蜿蜒敷設(shè)，但大口徑管道彎曲半徑不能過(guò)小。HDPE管壽命長(zhǎng)，抗腐蝕，埋地管道在-60℃～60℃范圍內(nèi)安全使用50年以上。管材內(nèi)壁光滑，與同口徑金屬管道比有更大的輸送流量，管內(nèi)壁無(wú)結(jié)垢層，不會(huì)滋生細(xì)菌，管材無(wú)毒。HDPE管質(zhì)量輕，易搬運(yùn)，易彎曲，焊接工藝簡(jiǎn)單，不需防腐，施工速度快。但HDPE管機(jī)械強(qiáng)度低，且塑料制品有不耐高溫，暴露在陽(yáng)光下易老化特點(diǎn)，所以對(duì)管材運(yùn)輸及施工安裝有特殊要求。管道最小埋深不少于1.2m，管底鋪設(shè)30cm厚砂墊層，管身周圍及管頂用砂回填，管頂填砂厚度不少于60cm，砂層以上方可用原狀土回填?；靥钣蒙皯?yīng)選用潔凈的中粗砂，砂中不得含有腐殖質(zhì)，砂中含泥量不得超過(guò)5%。

　　3施工準(zhǔn)備

　　3.1機(jī)械設(shè)備

　　根據(jù)施工工期、管線長(zhǎng)度、將整個(gè)管線劃分為四個(gè)施工段，每?jī)啥斡梢粋€(gè)施工班組作業(yè)，每個(gè)施工班組配挖掘機(jī)1臺(tái)，推土機(jī)1臺(tái)，裝載機(jī)1臺(tái)，14噸載重汽車3臺(tái)，de315HDPE管道焊機(jī)2套，30kw發(fā)電機(jī)2臺(tái)，蛙式打夯機(jī)2臺(tái)，交通運(yùn)輸皮卡車1臺(tái)。各種機(jī)械設(shè)備均狀況完好，專人操作。

　　3.2清表

　　管線通過(guò)地帶，灌木茂密，為防止清表偏離，應(yīng)嚴(yán)格進(jìn)行測(cè)量控制。根據(jù)選線位置，在管線通過(guò)位置每100m設(shè)置紅色視線標(biāo)志，由推土機(jī)先進(jìn)行第一道3m寬方向性清表。根據(jù)管道操作工作面寬度3m，施工便道寬度4m，現(xiàn)場(chǎng)堆土寬度3m的要求，確定清表寬度為3+4+3=10m。沿3m寬清表方向每間距50m設(shè)置清表紅色邊線樁且插標(biāo)旗，專人指揮機(jī)械進(jìn)行修整加寬便并隨時(shí)檢查調(diào)整方向，確保清表線路正確。

　　3.3施工便道

　　施工便道自右側(cè)清表邊線向內(nèi)4m，每隔200m設(shè)置會(huì)車加寬面一處，加寬面長(zhǎng)15m，寬5米，施工便道為單向排水，坡度2%，坡向右側(cè)。施工便道右側(cè)排水不暢地段開挖寬0.5m，深0.5排水明溝，確保便道排水暢通。在溝坎臺(tái)地處應(yīng)開挖改坡，滿足坡度≤10%的要求。便道施工順序?yàn)橥仆翙C(jī)粗平一遍，平地機(jī)精平兩遍，15噸壓路機(jī)靜壓三遍。便道在使用過(guò)程中應(yīng)定期維修，確保機(jī)械車輛暢通，安全行車。管溝、清表及施工便道斷面圖見(jiàn)下。

　　4工藝流程

　　管線測(cè)量→管線清表→修筑施工便道→管溝開挖→PE管材運(yùn)輸→施工砂墊層→HDPE管熱熔連接→管道敷設(shè)→管身回填→管段試壓→閥門、井室安裝→管溝回填→設(shè)置管道標(biāo)→通水試驗(yàn)

　　5管溝開挖

　　管溝采用斗寬1.2m的挖掘機(jī)開挖，人工輔助底面修整，管溝斷面為矩形，自地面向下1.8m，管溝底寬1.2m，底部應(yīng)平順。管溝開挖應(yīng)根據(jù)管道敷設(shè)方向合理確定開挖區(qū)段，分段施工，敞溝時(shí)間盡量縮短。開挖管溝前，先用白沙撒出管溝開挖邊線，并有專人指揮檢查，確保管溝方向及深度準(zhǔn)確無(wú)誤。管溝開挖完畢，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行溝底修整并鋪設(shè)砂墊層。管溝出土應(yīng)堆放在管溝左側(cè)2m處，以防開挖的溝土壓垮管溝及流入溝槽，堆土高度不超過(guò)1.5m，溝槽右側(cè)不能有堆土，以便于管道焊接及敷設(shè)。

　　6管材運(yùn)輸及存儲(chǔ)

　　引水工程材料自國(guó)內(nèi)采購(gòu)裝船海運(yùn)，管材吊裝設(shè)計(jì)專用槽鋼支架，每個(gè)支架管子排放不超過(guò)5層，防止管道擠壓變形。管件用塑料袋包裝后裝箱，管道焊接機(jī)具由管材生產(chǎn)廠家配套一起隨同管材發(fā)運(yùn)。管道附屬閥門、管件同期采辦裝運(yùn)。材料、設(shè)備裝船后均應(yīng)遮蓋，避免暴曬雨淋。

　　HDPE管材和管件到場(chǎng)后應(yīng)水平堆放在平整的場(chǎng)地上，高度不超過(guò)1.5m。管材和管件應(yīng)分類堆放整齊并掛牌標(biāo)示，便于取拿。露天堆放時(shí)用彩條布或帆布遮蓋。材料進(jìn)場(chǎng)后及時(shí)檢查清點(diǎn)，是否有缺項(xiàng)及損壞。

　　管材、管件搬運(yùn)和運(yùn)輸用非金屬繩捆扎，吊裝，管材端頭應(yīng)封堵；不得與油類、酸、堿、鹽等其他化學(xué)物質(zhì)接觸。管材、管件搬運(yùn)時(shí)應(yīng)小心輕放，排列整齊，嚴(yán)禁拋摔和沿地拖拽。車輛運(yùn)輸管材時(shí)，應(yīng)放在平底車上，盤管應(yīng)疊放整齊。直管和盤管均應(yīng)捆扎、固定，避免相互碰撞。堆放處不應(yīng)有可能損傷管材的尖凸物。

　　在溝槽基本完成時(shí)，運(yùn)輸管材及管件布置在溝旁。盡量縮短管材在溝旁的存放時(shí)間，以避免外界損傷管材并減少陽(yáng)光照射。布管時(shí)應(yīng)小心輕放，防止損傷管材，管口連接前應(yīng)封堵，防止泥土進(jìn)入。

　　7熱熔對(duì)接及管道敷設(shè)

　　7.1本工程de315HDPE管道采用熱熔對(duì)接連接方式，首先檢查電源及焊接機(jī)具，試操作正常后才能焊接。連接前檢查待連接管材及管件是否有明顯劃傷，大于5mm的劃傷部位必須切除后方可連接；

　　7.2待接連件連接前，兩管段各伸出夾具一定自由長(zhǎng)度（100-150mm），并對(duì)口校正兩對(duì)應(yīng)的待連接件，使其在同一軸線上，錯(cuò)邊不應(yīng)大于2mm；

　　7.3管材或管件連接面上的污物應(yīng)用潔凈棉布擦凈，并用銑削刀銑削待連接面，銑削后應(yīng)重新對(duì)口檢查使接口吻合；

　　7.4待連接端面用專用電熱板加熱，加熱板溫度設(shè)定為210±10℃，待連接件的端面加熱時(shí)間為5分鐘，加熱壓力1.73兆帕；

　　7.5加熱完畢，對(duì)接加熱板應(yīng)迅速脫離待連接件，并用均勻外力使兩待連接面對(duì)接頂緊，形成均勻凸緣并平滑過(guò)渡到管材本體。卷邊凸緣寬度為5-8mm，高度為3-5mm。接口保壓冷卻36min后卸開夾具并檢查接口質(zhì)量。管件連接合格標(biāo)準(zhǔn)示意圖見(jiàn)下：

　　7.6焊接好的管段目視檢查接口合格后應(yīng)及時(shí)下管并調(diào)整管道位置，進(jìn)行管道側(cè)面及管頂回填，管頂覆沙厚度為60cm，分層回填并用平板震動(dòng)器夯實(shí)。

　　7.7連接好的管道應(yīng)及時(shí)進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試壓分段長(zhǎng)度1km左右，最大不超過(guò)1.5km。試水壓力為管道設(shè)計(jì)工作壓力的1.5倍，即1.6兆帕*1.5=2.4兆帕。試壓時(shí)排氣點(diǎn)應(yīng)設(shè)在管道最高處，打壓點(diǎn)應(yīng)設(shè)在管道端頭較低處。當(dāng)?shù)皆噳褐?.4兆帕之后，應(yīng)靜置1小時(shí)。1小時(shí)內(nèi)，壓力值下降不超過(guò)0.1兆帕?xí)r該段管道試驗(yàn)合格，管道試壓合格后進(jìn)行通水沖洗。

　　7.8試壓合格的管道應(yīng)及時(shí)進(jìn)行閥門井室安裝及溝槽回填，管溝分層填土并用蛙式打夯機(jī)夯實(shí)。因管線經(jīng)過(guò)地段多為原始叢林，且管道布置曲線較多，為便于以后維修查找，管頂覆土高出原地面50cm以上，形成土壟。

　　7.9全段管道施工完后進(jìn)行通水試驗(yàn)，并檢查各排氣、排泥閥工作是否可靠及啟閉靈活。

　　8檢查井及水道標(biāo)設(shè)置

　　8.1考慮到長(zhǎng)距離輸水管道運(yùn)行安全及方便檢修，在管道低處設(shè)置排泥井，高處設(shè)置排氣井。井室內(nèi)安裝自動(dòng)排氣閥、排泥閥和管道控制用伸縮式蝶閥。全線共設(shè)置排泥井9座，排氣井7座。

　　8.2管溝回填后及時(shí)埋設(shè)水道標(biāo)。水道標(biāo)為鋼筋混凝土制，沿管線間距100m埋設(shè)在管道正上方，并在管道轉(zhuǎn)彎、與道路交叉處設(shè)置。水道標(biāo)埋入地下0.7m，地面以上0.5m，水道標(biāo)周圍填土應(yīng)分層回填密實(shí)。

　　9施工總結(jié)

　　9.1PE管材運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)后，管材卸車時(shí)，地面不應(yīng)有石塊等尖凸物并用廢舊汽車輪胎鋪墊，而后將管材逐根卸下，防止管材卸車時(shí)受傷；管材熱熔連接前應(yīng)仔細(xì)檢查待連接管材及管件，對(duì)嚴(yán)重劃傷管材堅(jiān)決不能使用，防止管道受壓破損及以后使用中蠕變破壞；

　　9.2熱熔連接操作人員應(yīng)集中培訓(xùn)，考試合格后方能上崗操作，確保接口成功率。建立嚴(yán)格的施工記錄簽證制度，現(xiàn)場(chǎng)接口編號(hào)記錄，責(zé)任到人，增強(qiáng)全員質(zhì)量意識(shí)。連接好的管道，經(jīng)目視檢查合格后應(yīng)及時(shí)埋設(shè)，減少在外界暴露的時(shí)間，確保管道使用壽命；

　　9.3管道連接時(shí)，連接件兩端要支設(shè)穩(wěn)定，并試驗(yàn)活動(dòng)機(jī)架運(yùn)行平穩(wěn)，方可進(jìn)行操作。尤其是在坡道地段，嚴(yán)格注意接口對(duì)接質(zhì)量。

　　9.4大口徑閥門、管件下必須設(shè)置支墩，與管道連接時(shí)確保軸線一致，待接法蘭面平行且間隙均勻。閥門安裝應(yīng)在一天溫度較低時(shí)進(jìn)行。

　　9.5增強(qiáng)成品保護(hù)意識(shí)，及時(shí)回填管溝及設(shè)置水道標(biāo)，防止管道被不知情人員挖斷，或幾年后維修時(shí)管道位置不清，造成不必要的麻煩；

　　9.6海外工程不同于國(guó)內(nèi)工程，所有材料機(jī)具均從國(guó)內(nèi)采購(gòu)而來(lái)，采購(gòu)周期及海運(yùn)時(shí)間長(zhǎng)。因此，材料計(jì)劃應(yīng)詳盡并略有富余，一般應(yīng)為計(jì)劃用量的102%，數(shù)量較少的關(guān)鍵管件應(yīng)加倍計(jì)劃，計(jì)劃應(yīng)周密、全面，必須有復(fù)核手續(xù)，避免出現(xiàn)因材料短缺造成停工、窩工現(xiàn)象，確保工程順利施工。

　　10結(jié)束語(yǔ)

　　某引水管道工程，按照4000m3/天進(jìn)行設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)3個(gè)月緊張施工，已于6月成功引水至施工現(xiàn)場(chǎng)。該引水工程的成功，為正式工程施工提供了先決條件，也為某工程正式規(guī)劃日供水10000m3/天增加管道提供了可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)和施工經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)該工程項(xiàng)目也得到建設(shè)單位的充分肯定，作為樣板工程，將要在其它正式工程中予以采用、推廣。