淺談PE管材在寧強縣農(nóng)村飲水安全工程中的應用

唐君

摘 要：本文在對寧強縣農(nóng)村供水工程建設中管材選擇和使用情況調研的基礎上，對PE管這種新型材料進行了重點介紹和分析評價，并提出具體的施工技術要點和質量控制措施，總結了PE管材在該縣農(nóng)村飲水安全工程中應用的成功經(jīng)驗。

關鍵詞：PE管材;飲水安全;應用

寧強縣位于陜西省西南角、漢中西部，受秦嶺緯向構造和巴山弧形褶皺帶影響，山巒起伏，溝谷發(fā)育，從地形地貌上屬典型山地縣。寧強縣農(nóng)村面積廣大，農(nóng)村人口多依山而住且不集中，地形、地質條件決定了該縣農(nóng)村飲水安全工程主要是受益人口不足千人的?、菩廷醯裙┧こ?，水源多為就近引取地表水或淺層地下水，供水范圍首末高差較大，一般為重力式自流供水。輸配水管網(wǎng)的建設費用通常占總投資的50%～70%，而管材費用又至少占輸配水管道工程2/3以上，設計輸配水管道管徑基本為DN63以下，管溝大都采用人工開挖和回填，這些特點對管材的柔韌性、承壓能力、水力條件、施工方便程度等提出了更高的要求，管材既是影響工程經(jīng)濟合理性的主要因素，又決定了工程安全高效運行的可靠性。

一、PE管材的特性

PE是聚乙烯材料的英文縮寫，隨著高分子材料技術的飛速發(fā)展，PE管材作為一種新型、衛(wèi)生、安全的工程材料在寧強縣農(nóng)村飲水安全工程，尤其是脫貧攻堅供水工程應用中取得了較好的成效。在寧強縣農(nóng)村飲水安全工程中常用的PE管材靜液壓強度等級有PE80、PE100級（指的是PE材料在200℃下、50年后，能保持的最低強度），常用的壓力等級為0.8、1.0、1.25、1.6MPa，常用規(guī)格有公稱直徑DN20mm～DN200mm。PE管材具有如下特點：

1.柔韌性好。在寧強縣甘露工程（1996年～2002年）、人飲解困工程（2003年～2005年）及早期飲水安全工程中常用的PVC及U-PVC管，經(jīng)過多年設計施工及工程運行，尤其是歷經(jīng)“5.12”地震，這些管材本身表現(xiàn)出受沖擊易爆管、抗機械損傷能力低、抗凍能力差、膠粘連接易松脫漏水等缺陷。相比之下，PE管的斷裂延伸率一般都超過500%，具有非常好的柔韌性，延伸性強、耐扭曲，PE管的拉伸率是PVC管的5倍、鋼管的16倍，PE管對管基不均勻沉降的適應能力更強，具有優(yōu)良的抗震性，在出現(xiàn)地面下沉或突發(fā)性地震產(chǎn)生地殼變動時，PE管能夠允許產(chǎn)生更大的抗性變形，不易斷裂。

2.耐腐蝕、安全衛(wèi)生。聚乙烯是一種生態(tài)環(huán)保的碳氫化合物，本身屬于惰性材料，其化學穩(wěn)定性高，無毒、無味。PE管具有極強的絕緣耐腐蝕性，可以直接埋入地下，無需做額外防腐處理，使用壽命長達50年以上，維修量少，管內(nèi)不易結垢，在長期使用過程中，衛(wèi)生性能優(yōu)于其他管材。對比鋼管，雖然其應用歷史較長，但缺點是不宜承受較大的外部荷載，易腐蝕、易滲漏、易結垢、自重大，防腐處理施工麻煩。一旦鋼管里的鐵元素與空氣中或水中的氧氣發(fā)生反應，管道內(nèi)外將產(chǎn)生銹蝕，滋生微生物、污染水質，直接影響鋼管的使用壽命和輸水能力，使其被逐步取代。

3.水力條件好。運用水力學中的達西公式與曼寧公式將PE管的水力條件與金屬管進行比較，得到結果如下：①、管道輸水流量、水頭損失一致時，PE管所需管徑是鑄鐵管的87%。②、當管內(nèi)徑、水頭損失一致時，PE管輸送能力是鑄鐵管的1.44倍。③、當管內(nèi)徑、輸水流量一致時，PE管的阻力損失是鑄鐵管的0.48倍。通過對比可以看出，同等水頭損失和流量條件下，使用PE管材，管徑可以降低一級;選擇相同內(nèi)徑的管道時，輸水能力提高將近一半;選擇同等內(nèi)徑和流量時，運行能耗明顯降低。

4.施工簡單、成本較低。PE管施工所需操作空間小，能有效減少開挖回填工程量。管材質量較PVC管和傳統(tǒng)金屬管輕，還可通過生產(chǎn)廠商對小管徑PE管進行定制盤圓，減少勞動強度、節(jié)省機械臺班，降低工程成本。PE管價格比傳統(tǒng)的金屬管低，使用壽命周期更長。鋼筋混凝土管雖然能夠承受比較高的壓力，具有較好的耐久性，但管徑規(guī)格大多在100～1500mm，裝卸和運輸困難，在寧強縣農(nóng)村飲水安全工程中主要用作管線穿越道路時的套管。

二、管道施工工藝

PE管采用熱熔連接，施工主要步驟為：將管道或管件置于平坦位置，放于對接機上，留足切削余量;根據(jù)所焊制的管材、管件選擇合適的卡瓦夾具，夾緊管材，為切削做好準備;切削所焊管段、管件端面雜質和氧化層，保證兩對接端面平整、光潔、無雜質;焊管端面要完全對中，錯邊越小越好，不能超過壁厚的10%;將加熱板拿開，迅速讓兩熱融端面相粘并加壓，切換周期越短越好。熔融對接是焊接的關鍵，熱板加熱時間冬夏有別，對接過程應始終處于熔融壓力下進行，卷邊寬度以2-4mm為宜;保持對接壓力不變，讓接口緩慢冷卻，冷卻時間長短以手摸卷邊生硬，感覺不到熱為準，冷卻好后松開夾具，移開對接機，完成對接。PE管材與管件連接不得采用螺紋及粘接劑連接，管件應采用與管材相同類別材料，管件壓力等級不得小于管材額定壓力。與金屬管道、閥門、消防栓連接時，必須采用鋼塑過渡接頭或專門的法蘭連接。

三、質量控制措施

為確保工程質量和供水安全，同時達到降低成本的目標，自2009年起寧強縣農(nóng)村飲水安全工程開始實行PE管材公開招標、統(tǒng)一采購、集中倉儲的管理模式。中標管材企業(yè)提供相應的質保書、合格證、質檢部門提供的檢驗測試報告等技術保證資料，對貨到進場的材料防止與油污、油漆、瀝青等有機污染物接觸，并采取防壓及防曬等措施。施工單位根據(jù)工程設計的管道型號和規(guī)格，按照施工的具體要求進行領取，不得自行購買管材。同時，將管材投標報價和倉儲保管等費用核算出綜合價格，以文件形式通知設計和施工單位，在工程設計、工程決算中貫徹執(zhí)行。

為保證寧強縣飲水安全工程管道鋪設質量，管溝采用分層回填，確保管壁周圍細砂土層厚度不少于10～20cm，嚴禁將原狀土石直接進行夯填，避免石塊等尖銳物體直接對管道造成破壞。PE管在溝槽邊連接后移入溝槽，公稱直徑小于200 mm的可手工拖入，大管徑采用非金屬繩索等工具放入，不得損傷管材，表面不得劃傷。管道鋪設允許有適當彎曲，其彎曲半徑不得小于20倍的公稱直徑。管道不得承受管道附件的重量，須設置支墩。管道水平、垂直方向轉彎處，應根據(jù)管內(nèi)壓力設置止推墩。支墩、止推墩應有足夠的穩(wěn)定性，與管道結合處設置2～3 mm厚的橡膠緩沖層，垂直轉彎處用卡箍錨固裝置將管道固定。寧強縣農(nóng)村供水工程中常見的管網(wǎng)跨越溝道采用鋼絞線架空的方式。而跨越橋梁、山崖無法埋設時，可用角鋼等材料制成支架將管道錨固，同時在PE管外加保護套管，并用玻璃纖維纏繞。

四、結語

寧強縣屬國定貧困縣，農(nóng)村供水工程量大面廣，在當前打贏脫貧攻堅戰(zhàn)役的關鍵時期，PE管在技術上可行、經(jīng)濟上合理、效果上可靠，為廣大群眾吃上潔凈安全的自來水提供了保證，充分體現(xiàn)出該種管材相較于傳統(tǒng)管材在山區(qū)縣農(nóng)村供水工程中的優(yōu)越性。

參考文獻：

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