雙高筋增強(qiáng)聚乙烯纏繞管安裝施工技術(shù)

劉代忠,余路路,蔡桂安

(中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041)

1 工程概況

惠州市金山新城水環(huán)境綜合整治著眼于“治水+治城”系統(tǒng)思維[1]，從治水引領(lǐng)、生態(tài)修復(fù)等多方面綜合謀劃，對(duì)金山湖及蓮塘布河、河橋水、冷水坑河，從水安全、水資源、水生態(tài)、水環(huán)境方面進(jìn)行綜合整治?！爸嗡笔紫纫獙?shí)現(xiàn)雨污分流，修建截污管網(wǎng)工程。本項(xiàng)目截污管網(wǎng)工程總長(zhǎng)12.6 km，主要采用DN 300～DN 600mm雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管，每節(jié)管長(zhǎng)為6 m，管材是以高密度聚乙烯(HDPE)為主要原料,以兩條相對(duì)稱的聚丙稀定向彎曲波紋管作為輔助支撐結(jié)構(gòu),在熔融狀態(tài)下的高密度聚乙烯把波紋管包覆并熔合成一體后,纏繞在高密度聚乙烯本體管外壁制成的一種全塑、高環(huán)剛度、柔性管[2]。PP雙高筋結(jié)構(gòu)，有利于提高環(huán)剛度及穩(wěn)定性，同時(shí)解決了纏繞管波紋處預(yù)應(yīng)力集中的缺陷。連接強(qiáng)度高，增強(qiáng)縫的拉伸強(qiáng)度。管材具有大的外表面積，形成管土共同抗壓[2]。雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管結(jié)構(gòu)解剖見(jiàn)圖1所示。

本工程地質(zhì)條件較差，為粉質(zhì)粘土層、砂層，部分地段包含淤泥質(zhì)土，前期因施工不規(guī)范，出現(xiàn)管道下沉，管道連接接口不緊密、管道變形、滲水等問(wèn)題，導(dǎo)致部分井段閉水試驗(yàn)未通過(guò)。為減少或避免此類(lèi)問(wèn)題再發(fā)生，項(xiàng)目部成立了QC小組對(duì)出現(xiàn)問(wèn)題的原因進(jìn)行分析，并總結(jié)了一套管道安裝施工技術(shù)，用以控制管道安裝施工質(zhì)量，對(duì)后續(xù)片區(qū)管道安裝提供借鑒和參考。

圖1 雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管結(jié)構(gòu)解剖示意

2 管道安裝施工技術(shù)

2.1 管道線路的精準(zhǔn)控制

1) 測(cè)量前先在管道施工影響范圍外埋設(shè)控制點(diǎn)，沉降穩(wěn)定后進(jìn)行初始值測(cè)量，符合規(guī)范要求。

2) 施工過(guò)程中，沿管道線路兩側(cè)布置臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)，臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)距離控制在75 m，并與控制點(diǎn)相閉合。

3) 施工管道與地下原有管道、結(jié)構(gòu)物交叉，需在圖紙及地面標(biāo)明具體位置并記錄原有管道的詳細(xì)信息。

4) 根據(jù)圖紙和測(cè)量控制點(diǎn)，進(jìn)行檢查井和管道位置放樣并做好標(biāo)線。

5) 施工過(guò)程中，經(jīng)常檢查、校核控制樁，如發(fā)現(xiàn)丟失及時(shí)補(bǔ)樁。

2.2 溝槽開(kāi)挖技術(shù)

1) 雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管溝槽形式根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，如設(shè)計(jì)圖紙沒(méi)有具體要求，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、槽深、地下水位、土質(zhì)情況、施工設(shè)備及季節(jié)影響等因素確定。

2) 溝槽開(kāi)挖前，應(yīng)詳細(xì)調(diào)查周邊環(huán)境和地下管線，做好交通疏導(dǎo)及管線保護(hù)措施。

3) 溝槽開(kāi)挖,基坑(槽)兩側(cè)臨時(shí)堆土或施加其他荷載時(shí),不得影響臨近建筑物、各種管線和其他設(shè)施的使用和安全[3]。

4) 開(kāi)挖深度較大溝槽時(shí)，應(yīng)進(jìn)行分層開(kāi)挖，符合溝槽開(kāi)挖與支護(hù)要求。

5) 槽底原狀地基土不得擾動(dòng),機(jī)械開(kāi)挖時(shí)槽底預(yù)留30 cm,土層由人工開(kāi)挖至設(shè)計(jì)高程,整平[4]。

6) 施工人員在溝槽上下應(yīng)設(shè)置安全梯。

7) 施工過(guò)程中，做好周邊構(gòu)筑物、管線及地層的監(jiān)控量測(cè)工作，如有異常及時(shí)采用相關(guān)措施。

8) 在回填土過(guò)程中，由于雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管重量比較輕,如遇溝槽內(nèi)水的浮力大于管的重量時(shí),管道會(huì)上浮。所以回填土?xí)r溝槽內(nèi)不得積水,應(yīng)將溝槽內(nèi)的積水排干[6]。

2.3 管道安裝及連接技術(shù)

雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管在熱電熔狀態(tài)下通過(guò)纏繞成型工藝制成，并在熱態(tài)未脫模前，通過(guò)滾動(dòng)風(fēng)冷方式冷卻，管道逐步散熱，壁厚均勻。根據(jù)環(huán)境不同，管道連接可采用承插電熱熔連接及承插雙橡膠圈密封柔性連接，能滿足不同施工環(huán)境的需求，并達(dá)到零滲漏。

在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，管道與檢查井的連接、管道與管道的連接是管道安裝質(zhì)量的兩個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，是影響閉水試驗(yàn)成敗的兩個(gè)主要因素。導(dǎo)致閉水試驗(yàn)通過(guò)率低的原因分析有以下幾點(diǎn):

1) 施工人員對(duì)管道連接經(jīng)驗(yàn)少，細(xì)節(jié)控制不到位，如焊接時(shí)間、電流、溫度等參數(shù)，造成管材連接質(zhì)量差,周期長(zhǎng)。

2) 管道連接完成后，焊接接頭溫度未降至規(guī)定溫度受到外力擾動(dòng)。

3) 雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管為柔性管道，管道回填時(shí)，填料中存在堅(jiān)硬雜物，堅(jiān)硬雜物掉落對(duì)管道造成破壞導(dǎo)致滲漏水現(xiàn)象。

4) 管道連接處位置基礎(chǔ)沉降，導(dǎo)致管道接頭變形、滲漏水等。

2.3.1管道安管順序

1) 雙高筋增強(qiáng)聚乙烯纏繞管安裝從下游向上游進(jìn)行，插口向下游，承口向上游[5]。第1節(jié)管安裝時(shí)，將管道的一端插入檢查井井壁內(nèi)側(cè)處，按照設(shè)計(jì)要求找好中心線和高程并固定管道，固定后才能放松吊帶回臂。

2) 第1節(jié)管安裝后，按照設(shè)計(jì)高程、坡度繼續(xù)安裝第2節(jié)、第3節(jié)管直至相鄰檢查井內(nèi)。

3) 雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管連接采用手扳倒鏈，手扳倒鏈的一端采用方木和鋼絲繩，另一端采用方木作為固定反力端。管道連接時(shí)，兩節(jié)管道接口應(yīng)水平放置，拉鉤放在管道的接口處，兩只手板倒鏈同時(shí)用力拉動(dòng)，合攏兩節(jié)管道。

4) 管道走向應(yīng)走直線。如有轉(zhuǎn)彎，必須在轉(zhuǎn)彎處設(shè)置檢查井。

2.3.2承插式電熱熔連接技術(shù)

在干燥、無(wú)水的環(huán)境中，安裝可采用承插式電熱熔連接，管道兩端在生產(chǎn)時(shí)被加工成承口和插口，承口端嵌入電熔絲。在管道焊接時(shí)，只需要打開(kāi)電源即可進(jìn)行焊接，管道焊接嚴(yán)密性好、零滲漏，管道電熱熔連接接口外觀(見(jiàn)圖2所示)。

圖2 管道電熱熔連接接口外觀示意

雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管連接時(shí)管口清理干凈，無(wú)灰塵等，焊接前對(duì)管口外觀質(zhì)量、變形、清潔度、電熔絲重點(diǎn)檢查。

1) 焊接操作步驟

做好準(zhǔn)備工作→連接輸出輸入導(dǎo)線→打開(kāi)電源總開(kāi)關(guān)→設(shè)定焊接時(shí)間→調(diào)節(jié)電流到參考值(緩調(diào))→開(kāi)始焊接→時(shí)間蜂鳴響后自動(dòng)斷電→檢查焊接是否需要補(bǔ)焊→關(guān)閉工作開(kāi)關(guān)→電流調(diào)節(jié)旋鈕回旋→摘下連線夾子→按照規(guī)定時(shí)間冷卻→再次檢查→焊接工作結(jié)束。

2) 焊接前兩節(jié)管道調(diào)至同一高度臨時(shí)固定，再進(jìn)行焊接；

3) 在兩節(jié)管道接口位置各畫(huà)一條插入深度標(biāo)記線，接口對(duì)準(zhǔn)后，采用手扳倒鏈栓系管材插入接頭承口內(nèi)進(jìn)行通電焊接，熱電熔持續(xù)2 min后，用力將栓系管道插到標(biāo)記線；

4) 焊接后，電熱熔接頭用緊固帶扣緊緊固，使之與管材完全貼合；

5) 設(shè)定電熔焊機(jī)的加熱電流與加熱時(shí)間非常重要，以下為金山新城水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目截污管網(wǎng)工程雙高筋增強(qiáng)聚乙烯纏繞管的熱熔焊機(jī)和焊接時(shí)間參數(shù)(見(jiàn)表1～2)。

表1 熱熔焊機(jī)參數(shù)

表2 焊接時(shí)間 s

6) 達(dá)至規(guī)定的焊接時(shí)間后，再用板手?jǐn)Q緊螺絲(90°左右)，檢測(cè)熱電熔接頭的熔融狀是否均勻，然后按照規(guī)定的冷卻時(shí)間自然冷卻，1 h后方可受力。

2.3.3承插雙橡膠圈連接技術(shù)

在潮濕、有水的環(huán)境中優(yōu)先使用承插式雙橡膠圈連接技術(shù)，管道插口端外壁加工兩道凹槽，安裝前徹底清潔管表面、凹槽、膠圈，同時(shí)將2條配套的橡膠圈嵌入凹槽內(nèi)，然后將插口端插入承口端，用雙橡膠圈使插口和承口緊密結(jié)合，無(wú)漏水現(xiàn)象發(fā)生。注意管道吊裝過(guò)程中，采用2個(gè)支點(diǎn)或3個(gè)支點(diǎn)吊裝。管道承插雙橡膠圈連接接口外觀見(jiàn)圖3所示。

圖3 管道承插雙橡膠圈連接接口外觀示意

2.3.4管道與檢查井的連接技術(shù)

管道與檢查井的連接是閉水試驗(yàn)經(jīng)常滲水的一個(gè)環(huán)節(jié)，檢查井為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),為剛性材料;雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管為柔性材料,檢查井和管道連接過(guò)程中采用砂漿封堵，砂漿凝固后不能完全密實(shí)，現(xiàn)場(chǎng)采用膨脹止水條+防水砂漿進(jìn)行防水，采取上述連接措施，極大地改善了雙高筋增強(qiáng)聚乙烯(HDPE)纏繞管連接效果，保證了管道施工質(zhì)量,同時(shí)加快了項(xiàng)目施工進(jìn)度。

3 質(zhì)量控制措施

1) 施工前對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)培訓(xùn)、教育，考核合格后方可上崗。

2) 選擇有施工經(jīng)驗(yàn)的工人進(jìn)行管道的焊接，現(xiàn)場(chǎng)管理人員嚴(yán)格監(jiān)督。

3) 選擇性能穩(wěn)定的管道焊接設(shè)備，管道焊接前進(jìn)行試焊，根據(jù)管徑、溫度等，選擇不同的焊接參數(shù)。

4) 加強(qiáng)工人管材保護(hù)意識(shí)，管材運(yùn)輸和吊裝時(shí)采用專用吊帶，輕拿輕放，保證管材的完好性。

5) 管道接頭部位冷卻至25℃以下方可移動(dòng)。移動(dòng)、吊裝過(guò)程中應(yīng)盡可能讓接頭處于受力較小的位置。

6) 回填前基礎(chǔ)清理干凈并驗(yàn)收通過(guò)，回填土中不得有碎磚、石塊，嚴(yán)格控制回填材料粒徑。

4 應(yīng)用效果

本項(xiàng)目環(huán)湖城中村片區(qū)截污管網(wǎng)工程按上述施工技術(shù)實(shí)施，目前管道安裝效果良好。管道閉水試驗(yàn)通過(guò)率得到了很高的提升，CCTV管道電視檢測(cè)顯示，管子幾乎無(wú)變形、破損現(xiàn)象。該管道安裝技術(shù)有效解決了管道安裝質(zhì)量問(wèn)題，可在后續(xù)片區(qū)中進(jìn)行推廣。管道未通過(guò)閉水試驗(yàn)部分，項(xiàng)目部也在積極加強(qiáng)其他方面的管控。

5 結(jié)語(yǔ)

為了更好保證雙高筋增強(qiáng)聚乙烯纏繞管安裝的質(zhì)量要求及提高使用壽命、減少缺陷，本文重點(diǎn)分析了閉水試驗(yàn)通過(guò)率低的原因以及采取的應(yīng)對(duì)措施，可見(jiàn)管道安裝關(guān)鍵工藝過(guò)程控制至關(guān)重要，可以有效防止管道和管道，管道和檢查井相接觸處滲漏水，提高閉水試驗(yàn)通過(guò)率，可為類(lèi)似管道安裝工程提供借鑒。