洪偉
(上海城市排水有限公司,上海市200233)
目前國(guó)內(nèi)市政排污、排水管道大多數(shù)采用水泥管,由于其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,連接不嚴(yán),易泄漏,污染環(huán)境,已成為現(xiàn)代城市的一大公害。而另一種常用管道——鑄鐵管道因施工不便、施工費(fèi)用昂貴等諸多缺點(diǎn),已逐步被市場(chǎng)所淘汰。
近年來,以HDPE管材代替水泥管道獲得成功,它是水泥管、鑄鐵管的最佳更新替代產(chǎn)品。
HDPE(High Density Polyethylene)管是一種高密度聚乙烯材質(zhì)的管材,采用結(jié)晶度高、非極性熱塑性樹脂材料制作而成。其內(nèi)外璧平整光滑,規(guī)格為DN150~3 000 mm。HDPE管最早產(chǎn)生于德國(guó),后被各國(guó)各地區(qū)廣泛推廣和應(yīng)用。與傳統(tǒng)管材相比,HDPE管具有抗壓力強(qiáng)、摩阻系數(shù)小、絕緣性能高、使用壽命長(zhǎng)、施工便捷、綠色環(huán)保等諸多特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)。由于HDPE管的自身優(yōu)勢(shì),在大型市政排水工程中的應(yīng)用最為廣泛。HDPE管外壁呈乳白色,有環(huán)狀波紋,內(nèi)壁平滑度比較高。
隨著HDPE管的發(fā)展,國(guó)內(nèi)外管材市場(chǎng)上出現(xiàn)了不同規(guī)格的HDPE管。當(dāng)前國(guó)內(nèi)建筑施工以及給排水施工主要應(yīng)用兩種HDPE管:纏繞增強(qiáng)管和雙壁波紋管。在具體的施工過程中,可根據(jù)不同的施工特點(diǎn)和要求,選擇最為合適的HDPE管。目前市場(chǎng)上較多采用纏繞增強(qiáng)HDPE管。
HDPE管具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、耐老化性、耐磨性、耐腐蝕、質(zhì)輕、抗壓、無毒、綠色環(huán)保、安裝簡(jiǎn)便、通流量大、壽命長(zhǎng)(50年)等優(yōu)點(diǎn),并且在施工過程中機(jī)械性能較強(qiáng),因此在使用中能夠滿足各種工藝需求。其主要特點(diǎn)有:
(1)抗壓能力強(qiáng)。在當(dāng)前應(yīng)用中,各種因素造成的壓力不斷增加和提高,由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)平滑穩(wěn)定,外部則是環(huán)形波紋狀結(jié)構(gòu),使得其管材的剛度能抵抗各種土壤的負(fù)荷,確保應(yīng)用質(zhì)量措施的落實(shí)。
(2)摩阻系數(shù)小,通過能力強(qiáng)。HDPE管的內(nèi)壁摩擦力小,同時(shí)針對(duì)鋼筋混凝土管內(nèi)部摩擦系數(shù)較大的狀況,已經(jīng)形成了一套完善的管理控制模式,因此,HDPE管與同口徑的其他管材相比流量可以增加30%。在當(dāng)前通流量的水流影響之下,HDPE管比其他管道流速快,通過能力強(qiáng)[1]。
(3)施工便捷。由于HDPE管較輕,在施工和使用過程中搬運(yùn)和連接都很方便,因而其施工速度較快,在施工工期和施工條件較差的情況下具有很大的優(yōu)勢(shì)。
(1)用熱熔對(duì)焊機(jī)的專業(yè)銑刀將要焊接的兩管端銑削平整,然后在可移動(dòng)的穩(wěn)定支架上固定,在進(jìn)行對(duì)接時(shí)兩管管端要保證:①閉合管端的最大間距不得超過0.3 mm;②錯(cuò)位距離不得超過1 mm;③管端轉(zhuǎn)角應(yīng)為垂直的90°。
(2)將滿足溫度要求的電熱板放在HDPE管中間,為使其緊貼電熱板應(yīng)適當(dāng)移動(dòng)兩管端,當(dāng)卷邊高度達(dá)到壁厚的一半時(shí)迅速取出電熱板,合攏兩管端。進(jìn)行切換的時(shí)間應(yīng)盡可能縮短,不得超過5 s,還應(yīng)通過加壓手柄保持一定的壓力,直至整個(gè)管端周圍形成一圈熔化邊料。
(3)通過合攏和加壓手柄慢加壓管端并保持一定的壓力值,使壓力持續(xù)一段時(shí)間,直至初熔化的卷邊黏接并冷卻硬化后熱熔完成。
HDPE管常用的連接方式有帶密封圈承插式套管連接、電熔連接、熱熔連接、電焊管箍連接件連接等多種,在選擇時(shí)應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況以及每種連接方式的特點(diǎn),選擇最佳連接方式[2]。在進(jìn)行連接時(shí),由于HDPE管不能采用溶解性粘合劑進(jìn)行連接,因此,使用熔焊連接就成為管材施工過程中最好的連接方式。該種技術(shù)在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間,作為當(dāng)前比較先進(jìn)的一種連接方式。電熱熔連接主要使用兩種施工機(jī)具:電熱熔焊機(jī)以及熱熔對(duì)接焊機(jī)。采用熔焊連接方式可以有效地加強(qiáng)管材與管體之間的一體化,使施工質(zhì)量可靠從而不易出現(xiàn)泄漏等不良現(xiàn)象。隨著施工技術(shù)的不斷進(jìn)步,通過鋼塑過渡進(jìn)行連接的方式,已經(jīng)成為HDPE管與金屬管道進(jìn)行焊接時(shí)最主要的焊接方式。
管道接口多采用熱熔或橡膠圈連接方式。采用橡膠圈連接時(shí),應(yīng)先確認(rèn)橡膠圈的安放位置,檢查其是否配套完整,進(jìn)一步將橡膠圈接口處工作面的泥土等雜物清理干凈。在進(jìn)行接口作業(yè)時(shí),應(yīng)先將橡膠圈與一側(cè)管口嚴(yán)密地套在一起,調(diào)整另一側(cè)管使兩側(cè)管在同一軸線上,然后兩側(cè)管都套上橡膠圈,調(diào)整橡膠圈位置使管外壁與其緊密接合,最后套上防護(hù)外固管箍。
在HDPE管與檢查井進(jìn)行連接時(shí),會(huì)因不同材料間收縮率不相同因素,使得連接處容易出現(xiàn)滲漏等不良現(xiàn)象,由此,在施工過程中安置一定的防水翼環(huán)成為主要的防漏措施。
檢查井與 HDPE雙壁纏繞管進(jìn)行連接時(shí),中介層法是最佳選擇。其具體操作過程就是先用毛刷、棉紗等清理工具,對(duì)檢查井壁外表面進(jìn)行清理,然后用聚氯乙烯粘接劑進(jìn)行均勻涂抹,涂抹完成之后均勻地撒上一層粗砂,在固化完全后形成了中介層,接著用水泥漿砌入。
管道安裝工作主要分為4個(gè)環(huán)節(jié):溝槽支護(hù)、挖土開槽、管道基礎(chǔ)和管道接口。為了保證施工質(zhì)量,每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格按照施工工藝要求進(jìn)行施工。
(1)溝槽支護(hù)。根據(jù)開挖深度、地下水情況、周邊環(huán)境等因素選擇合適的溝槽支護(hù)方式,溝槽支護(hù)是確保管道施工安全的必要措施。
(2)挖土開槽。嚴(yán)格控制基底高程,設(shè)計(jì)科學(xué)合理的標(biāo)高。如果溝槽底部有堅(jiān)硬物體或暗浜,必須將其清理干凈,然后用中粗沙礫或天然級(jí)配砂石料回填至溝槽底標(biāo)高。
(3)管道基礎(chǔ)。必須科學(xué)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)毛墊層厚度,并嚴(yán)格控制。不同管徑的基礎(chǔ)墊層厚度各不相同,要經(jīng)過科學(xué)計(jì)算而定。比如,600 mm以下的管徑對(duì)應(yīng)的毛墊層厚度是 150 mm。此外,需要注意的是為了保證施工順利進(jìn)行,要做好凹槽預(yù)留工作。
(4)管道接口。在這一環(huán)節(jié)中,最重要的是確定水流大小和方向。一般而言,要先安裝下游管道,后安裝上游管道。管道插口按照順?biāo)鞣较虬惭b,承口按逆水流方向放置。
另外,管道鋪設(shè)后,在塢膀、回填土前,雨水管道與壓力管道必須根據(jù)設(shè)計(jì)要求作磅水試驗(yàn)(見圖1)。雨水管流砂地區(qū)可四節(jié)抽磅一節(jié),污水管100%做。檢查井泵水示意圖見圖2。
圖1 泵筒泵水示意圖(單位:m)
圖2 檢查井泵水示意圖(單位:m)
溝槽回填是市政給排水HDPE管施工最后一個(gè)環(huán)節(jié)。溝槽回填示意圖見圖3,其中的溝槽寬度B按式(1)計(jì)算:
式中:Dw為管外直徑,m;b1為管外壁到溝壁距離,m;b2為溝槽邊坡寬度,m。
在這一環(huán)節(jié)中,要注意以下幾點(diǎn):
(1)回填材料。主管區(qū)應(yīng)采用粒狀材料(如黃沙),不允許用未經(jīng)處理的原土直接回填。淤泥、有機(jī)土、凍土以及粒徑過大的碎石或磚塊等不得作為主管區(qū)回填的材料。
圖3 溝槽回填示意圖
主管區(qū)的回填土密實(shí)度不應(yīng)小于95%(按輕型擊實(shí)標(biāo)準(zhǔn));管道寬度以外次管區(qū)的回填土密實(shí)度不應(yīng)小于90%;管道寬度內(nèi)次管區(qū)的回填土密實(shí)度應(yīng)為(85±2.5)%。
(2)回填從基礎(chǔ)管底與管底結(jié)合處開始,至管頂以上 0.7 m內(nèi),必須采用人工方式,沿著管道對(duì)稱兩側(cè)分層回填。
(3)管頂以下用中粗砂回填,管頂以上 0.5 m內(nèi)用素土或砂土回填。
(4)管頂 0.7 m以上可用機(jī)械回填,但必須采用一定的限位措施,防止管道產(chǎn)生位移。
(5)每層回填高度保持在 0.15~0.2 m內(nèi),夯實(shí)后方可繼續(xù)回填。
必須加強(qiáng)對(duì)HDPE管施工工藝的研究,并不斷進(jìn)行改進(jìn)和完善。這不僅是提高市政給排水施工質(zhì)量的要求,也是整個(gè)建筑行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。