大直徑HDPE中空壁纏繞管施工工藝

　　在廣州工程施工中，我們使用了高密度聚乙烯中空壁纏繞管，管道最大直徑為DN1800mm。該管材屬柔性接口，具有重量輕，不需制作管道砼基礎(chǔ)，可縮短工期等特點(diǎn)。施工中，根據(jù)大口徑管道的接口應(yīng)力大、接口易滲漏的特點(diǎn)及HDPE材料熱膨脹系數(shù)大，管口易變形等新型管材性能，管溝挖深大、地下水豐富等環(huán)境條件，采取了內(nèi)外熱收縮帶密封，外電熱熔帶連接密封，管道地面拼接、整體吊裝的施工方案，減少了地下水對(duì)接口工藝的影響，保證了施工進(jìn)度和安裝質(zhì)量。

　　1. 工程概況

　　廣州，安裝了排水管道19780m，采用了國(guó)內(nèi)新型的HDPE對(duì)接排水管道。

　　地區(qū)年降雨量達(dá)1800-1900mm ,管溝開挖深，地下水豐富，整個(gè)施工過程均采取了排降水措施。

　　2.HDPE中空壁纏繞管

　　2.1 HDPE管道的結(jié)構(gòu)形式：

　　高密度聚乙烯又稱為低壓聚乙烯，是乙烯在催化劑存在下聚合制得，可采用注射、劑出、吹塑等方法成形，具有良好的耐熱性和耐寒性，力學(xué)性能優(yōu)于低密度聚乙烯，耐磨性及化學(xué)性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低。本次施工中使用的主要材料高密度聚乙烯排水管，是以HDPE為主要原料，以相同或不同材料作為輔助支撐結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱纏繞成型工藝制成的結(jié)構(gòu)壁管材，對(duì)接管口、最大直徑1800mm。

　　因管道口徑大，現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件復(fù)雜，供貨廠商亦無安裝經(jīng)驗(yàn)可供指導(dǎo)。

　　2.2 HDPE管道的物理試驗(yàn)性能如下表：

　　序號(hào) 項(xiàng)目 指標(biāo) 實(shí)驗(yàn)方法

　　1 環(huán)剛度KN/m2 ≥8 GB/T9647

　　2 扁平實(shí)驗(yàn)（40％） 不分裂，龜裂，破損的兩壁不脫開 GB/T9647

　　3 縱向尺寸收縮率％ ≤3 GB/T6671.2

　　4 落錘沖擊試驗(yàn) 管內(nèi)壁不破裂，兩壁不脫開 GB/T14152

　　5 液壓實(shí)驗(yàn) 不破裂，不滲漏 GB/T6111

　　6 連接部位密封實(shí)驗(yàn) 無泄漏現(xiàn)象 GB/T6111

　　環(huán)剛度，又叫環(huán)向彎曲剛度，是管道抵抗環(huán)向變形能力的量度，用測(cè)試方法或計(jì)算方法定值，單位為N/m2。一般取直徑3%變形時(shí)的測(cè)量值。

　　扁平試驗(yàn)，在徑向加連續(xù)載荷，當(dāng)試樣在垂直方向內(nèi)徑變形量為原內(nèi)徑的40%時(shí)立即卸荷，試驗(yàn)過程中，載荷應(yīng)沒有減少，試樣應(yīng)無破裂。

　　縱向收縮率，也叫縱向回縮率，是管材試樣在110℃烘箱試驗(yàn)后的縱向收縮比率，HDPE管道的線膨脹系數(shù)較大，該項(xiàng)目作為管材的一個(gè)檢測(cè)項(xiàng)目。

　　以上三項(xiàng)試驗(yàn)為檢測(cè)該類新型排水管性能而定的，落錘試驗(yàn)、液壓試驗(yàn)為流體輸送管道的常規(guī)檢測(cè)項(xiàng)目。

　　3．施工工藝的確定

　　因工程中使用的HDPE管道型號(hào)比較低多，現(xiàn)以工程初期安裝的DN1600mm管道作為論述對(duì)象。

　　3.1分析HDPE管材的特性

　?、俟艿乐圃鞎r(shí)保證管道內(nèi)徑，平口管材，對(duì)接管口，使用電熱熔聯(lián)接；

　?、谥亓枯p，中空壁高密度聚乙烯管約為同等長(zhǎng)度水泥管重量的1/8；

　?、廴嵝怨懿募敖涌冢灰笾谱黜呕A(chǔ)。

　　3.2選定安裝工藝

　　選定確保管材連接強(qiáng)度和密閉性要求的連接工藝，確定管道地面連接整體吊裝的施工方案。在溝槽邊平地連接管道，整體吊裝就位，減少溝槽內(nèi)施工條件惡劣，水、泥砂等對(duì)連接效果造成不良影響，質(zhì)量控制重點(diǎn)放在管口的連接及處理上。

　　3.3確定施工流程

　　確定按以下工序施工： 測(cè)量放線——管溝開挖——基礎(chǔ)砂墊層制作——檢查井制作——管道拼接——管道安裝——管道與井口連接——管道壓腰——閉水試驗(yàn)——回填土

　　4.管道安裝施工工藝

　　4.1溝槽開挖

　　管溝最深開挖達(dá)4m，土壤條件差，地下水位高，按分層組合槽開挖，將管基夯實(shí)平整，鋪墊200mm的砂層，增大管道底部與基礎(chǔ)接觸面積，保護(hù)管道。

　　4.2管道地面拼接

　　4.2.1接口連接方式

　　HDPE中空壁纏繞管，管道接口內(nèi)外使用熱收縮帶粘接密封，外部用電熱熔固定帶連接，保證接口的密閉性和足夠的連接強(qiáng)度。

　　4.2.2地面拼接

　　在管溝邊較平坦的部位順管溝擺放管道，并根據(jù)兩井間距切割相應(yīng)的長(zhǎng)度。管道切割可用木工切割鋸，管道端部用木工刨刨平。在管道連接部位下挖300mm深，比電熱熔帶寬200mm操作坑。

　　4.2.3熱收縮帶連接

　　管道調(diào)平對(duì)齊。要求管道水平對(duì)正，兩管道之間中線相對(duì)偏移量不大于7mm，對(duì)口間隙不大于10mm。

　　①準(zhǔn)備燃汽加熱裝置:液化汽罐、膠管及噴槍。

　　②管道連接部位擦凈，管端800mm內(nèi)要求無泥砂塵土。

　　③管道連接部位要用燃?xì)鈬姌尵鶆蚣訜岬?0 ～90°C。

　?、軐⒐潭◣z面加熱熔融后貼在管道上部，即對(duì)口縫應(yīng)在管道的中部以上。

　?、輰⑹湛s帶的膠面稍微加熱一下，目的是去除潮氣并使膠軟化，收縮帶的三角形尖端在定位的2/3處粘接好并壓實(shí)，要求從管底部沿中間圓周加固定帶，同時(shí)要加熱膠面以加強(qiáng)膠的粘接。收縮帶的一端加成工成三角形是為了增大收縮帶與管道的接觸面積。

　?、蕻?dāng)加熱到尖端固定片另一尖端時(shí)，要加密封膠條將其封閉以加固收縮帶端部。

　　⑦加熱后，固定帶的邊緣應(yīng)有少量的膠溢出，未達(dá)到此效果則應(yīng)繼續(xù)加熱。

　　內(nèi)壁熱收縮帶的操作方法同以上各步驟。

　　4.2.4電熱熔固定帶連接

　?、匐娫床捎?0kW發(fā)電機(jī)，供電電纜為10mm2電纜（DN1200及以上用12mm2）。

　　②管道連接部位擦凈，管端500mm內(nèi)不得有泥砂及水氣。如有水滴、水氣應(yīng)使用棉布擦凈，再用燃?xì)鈬姌尯娓伞?

　?、蹖㈦姛崛蹘诠艿肋B接位置上，有連接線的一端在里面，帶的中心線與管道中心線垂直，并不得偏出接口10mm。

　?、苡媚猃埧蹘В―N900以上使用）或鋼扣帶將電熱熔帶緊固在管道上。同時(shí)將PE棒插在緊靠電熱熔帶的里端頭部，管徑在DN450以上的插入90-100mm，DN400以下的插入50mm，緊固時(shí)盡量縮小該部位空隙。插入PE棒的目的是為了保證電熱熔收縮帶的端部密封嚴(yán)密，起填充作用。

　?、莞鶕?jù)環(huán)境溫度設(shè)置加熱時(shí)間。

　?、捱x擇檔位與電流

　　管直徑 擋位 電流范圍 焊機(jī)

　　200～400 1（小） 12～16

　　PE-2004X

　　450～600 1（?。?16～25

　　600～1000 2（大） 20~35

　　1100～2000 —— 26~40 PE-2002

　?、邿崛酆笝C(jī)通電加熱。

　?、嗪附油戤吳袛嚯娫?，摘下輸出線夾子，檢查帶周圍邊與管子的間隙，然后再夾緊1/4到1/2圈。

　?、?0℃以上冷卻15～20分鐘，20℃以下冷卻10～15分鐘后松開扣帶。

　?、夂附油瓿珊蠹s10～15小時(shí)，焊接部位完全冷卻固化，可移動(dòng)管道，在焊接過程中或完全冷卻之前移動(dòng)管道將會(huì)影響焊接質(zhì)量。

　　4.3管道吊裝就位

　　對(duì)DN1400mm～DN1800mm管道，每次連接6m長(zhǎng)的管道4根，共24m，可用2輛吊機(jī)抬吊就位。吊裝時(shí)，要用尼龍吊帶，吊點(diǎn)加固，防止管道斷裂。24米DN1800mmHDPE管道重量約為 2.5t，吊機(jī)的起重量及起重力臂均能滿足吊裝要求。

　　4.4溝槽內(nèi)管道連接

　　溝槽內(nèi)管道連接同前述地面上連接一樣，不同點(diǎn)是要注意有地下水及時(shí)排除，在接口時(shí)要嚴(yán)禁泥、水進(jìn)入接口部位。水位應(yīng)保持在管底300mm以下。槽底部經(jīng)平整后鋪200mm厚的中砂或粗砂，用震動(dòng)夯夯實(shí)。管頂800mm以上用壓路機(jī)分層碾壓。

　　4.5管道與井連接

　　管道施工各工序中，先做好檢查井，預(yù)留出管道的安裝位置。管道就位后，找正中心線及標(biāo)高，用半干石棉絨水泥及油麻沿管道周圍包裹寬100mm的長(zhǎng)度，用鑿子錘打密實(shí)，其余管段用C30水泥砂漿摸實(shí)。

　　4.6管溝回填

　　HDPE的線膨脹系數(shù)約為56×10-6/℃，約為鋼材的5倍，溫差較大時(shí)容易因脹縮而使尚未完全冷卻固定的連接部位受到較大應(yīng)力而影響連接效果，在管道安裝后盡快回填壓腰，在連接前后在管道上搭草簾子避免日光直曬，白天澆水降溫，以減少管道長(zhǎng)度變化。管道壓腰的另一個(gè)作用是因?yàn)樵撆潘芟鄬?duì)重量較輕，抗浮性能差，要避免地下水位上升太高時(shí)漂管。

　　檢查井間管道段的最后一個(gè)接口的連接應(yīng)在早晨或傍晚，按施工要求檢查管道連接及管道與檢查井的連接外觀質(zhì)量，將土回填至管道外徑的2/3高處，回填土按設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行。

　　5.運(yùn)行質(zhì)量情況

　　進(jìn)行閉水試驗(yàn)前，必須將管道接口部位的中下部及時(shí)回填密實(shí)。作為柔性管道，懸臂結(jié)構(gòu)會(huì)對(duì)管道產(chǎn)生巨大的徑向變形，這是在實(shí)驗(yàn)時(shí)要避免的。本次工程中安裝的排水系統(tǒng)經(jīng)過閉水試驗(yàn)，管道泄漏量低于規(guī)范規(guī)定，目前管道運(yùn)行良好。

　　6．幾點(diǎn)體會(huì)

　　在廣州工程中，充分利用了HDPE中空壁排水管的各種性能，合理地安排了施工工藝及施工工序，克服了種種不利的施工環(huán)境及因素：

　　序號(hào) 管材性能 施工應(yīng)用 備注

　　1 平口管材，使用電熱熔聯(lián)接 地面連接 減少水、泥砂等對(duì)連接效果造成不良影響

　　2 重量輕 整體吊裝 加快進(jìn)度

　　3 柔性管材及接口 不要求制作砼基礎(chǔ) 兩個(gè)檢查井位間管段只留一個(gè)接口在溝槽內(nèi)連接

　　4 新工藝 內(nèi)外熱收縮帶，外加電熱熔帶加強(qiáng)密封。

　　HDPE管屬柔性管道，與剛性管道施工中回填土要求相比無明顯差異。但對(duì)于剛性管道，通常被視為一個(gè)獨(dú)立的承力結(jié)構(gòu)，強(qiáng)度上須承受全部的內(nèi)外壓力；而柔性管則是“管道與填土作用”系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，即管道與填土之間，由于力的相互協(xié)調(diào)，HDPE管的回填土與管體形成個(gè)系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，胸腔回填土的密實(shí)度大于85％，即管道與填土之間，形成雙向壓力，力的相互協(xié)調(diào)，使二者結(jié)合成一個(gè)高度有效的整體結(jié)構(gòu)，要求胸腔回填土的密實(shí)度大于85％。施工中，考慮管底墊層及管道胸腔回填土的密實(shí)度，要求回填土壓實(shí)到規(guī)定的密實(shí)度，即按設(shè)計(jì)或規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)施工，這決定了“管與土”系統(tǒng)的負(fù)載能力及管的徑向變形率，可保證工程安全運(yùn)行，這一點(diǎn)對(duì)于大直徑管道施工尤為重要。而對(duì)于小直徑管道，則在施工時(shí)則容易的多，無須考慮回填土的密實(shí)度對(duì)管道的影響。在現(xiàn)場(chǎng)做臨時(shí)施工通道的排水時(shí)，曾用12m的DN400mm管道在不做任何基礎(chǔ)處理，回填土不做夯實(shí)處理，埋深在400mm時(shí)，可通過重載工程車輛而保持完好。

　　HDPE管道從上世紀(jì)九十年代未開始從國(guó)外引進(jìn)，結(jié)構(gòu)形式和聯(lián)接方式多種多樣，本文中所提到的是其中生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、制造成本低、易推廣的一種管道。HDPE管道使用壽命為50年，是水泥管的2倍多，大大降低了壽命周期成本，因此，在各類輸排水施工中會(huì)得到廣泛應(yīng)用。