淺析PE管材在市政供水管網(wǎng)中的應(yīng)用

馬子恒

中國電建市政建設(shè)集團有限公司 天津 300384

引言

當前，我國城市化發(fā)展進程的加快，同時也推動了供水系統(tǒng)的發(fā)展進程，自來水管道的規(guī)格以及類型變得越來越多，PE管材是自來水中一種新興材料，由于其自身獨特的優(yōu)勢已被廣泛應(yīng)用在供水系統(tǒng)中，為此，文章主要是對PE管材在市政供水管網(wǎng)中的應(yīng)用展開了研究和探討。

1 PE管道的性能特點

PE管材首次使用于20世紀40年代。第一代聚乙烯管級樹脂較低，擠出聚乙烯管在長期靜水壓強度試驗中有脆性損壞。第二代樹脂為PE80，在第一代樹脂的基礎(chǔ)上共聚單體的含量增加了，大大提高了聚乙烯管的抗環(huán)境應(yīng)力開裂能力。第三代樹脂為PE100，PE100樹脂具有較高的密度和剛度，形狀也發(fā)生了很大的改變，當前城市供水采用PE80和PE100及高密度聚乙烯管。因為PE分子沒有極性，有良好的化學穩(wěn)定性，無衰減，銹蝕和電化學腐蝕，它可以抵抗各種化學介質(zhì)，并且土壤中的化學物質(zhì)不會成為管道中的障礙。此外，它不會繁殖細菌，并且流量面積不會隨當前操作時間的增長而降低。它是一種環(huán)保產(chǎn)品。聚乙烯管道系統(tǒng)主要是熱熔對接連接，關(guān)節(jié)沒有泄漏。接頭的強度高于管體的強度，與其他管道連接方便，因為聚乙烯管材具有重量輕，操作方便和連接，施工速度快，安裝成本低，維護簡單，在施工期緊密和施工條件不佳，其優(yōu)勢更加明顯。由PE管道制成的管道的內(nèi)表面是光滑的，并且曼寧系數(shù)為0.009，其水傳動容量比其他直徑的其他管道更高。換句話說，在傳送相同量的水的情況下，可以使用具有相對小直徑的PE管，并且PE管可以在軸向方向上略微偏轉(zhuǎn)。在工程中，可以通過改變管道的方向來繞過障礙物。它可以直接鋪設(shè)在沒有管件的略微非直槽中，并且在一定程度上不受不均勻的地面沉降的影響。與鋼管相比，PE管的耐磨性是鋼管的4倍。德國測試表明，HDPE的耐磨性甚至比鋼管高出幾倍[1]。

2 聚乙烯（PE）管的優(yōu)越性

水的質(zhì)量已成為公眾日益關(guān)注的問題，水管的防腐性對水質(zhì)有著很大影響。首先比較球墨鑄鐵管、鋼管和PE管的內(nèi)外防腐性能。球墨鑄鐵管具有良好的防腐性能，但鑄鐵管的管身不得直接與飲用水接觸。水泥砂漿內(nèi)襯是國內(nèi)外最常見的給水管道內(nèi)襯涂層，鋼管管體無防腐功能，需進行防腐處理?，F(xiàn)在一般外防腐為環(huán)氧煤瀝青，內(nèi)防腐為水泥砂漿，鋼管焊接完成后，必須完成焊接接頭的內(nèi)外防腐處理。施工現(xiàn)場，PE管內(nèi)外均采用高密度聚乙烯，雙面防腐，耐酸、耐堿、耐化學藥品性好，耐土壤電化學腐蝕性能好。球鐵和鋼管通常內(nèi)襯水泥砂漿，但管網(wǎng)的砂漿內(nèi)襯被水中的酸腐蝕，引起腐蝕脫鈣（掉砂），污染水質(zhì)。溶解在水中的碳酸鹽和鈣的水解鹽（胺鹽、鎂鹽等）會同時引起水的堿化。碳酸鹽含量低，緩沖能力差，會去除水泥砂漿中的石灰。內(nèi)襯水泥。價值上升。 PE管內(nèi)壁采用工程塑料，衛(wèi)生無毒，不易結(jié)垢，細菌不繁殖。這種工程塑料也廣泛用于水處理設(shè)備，可以有效防止水質(zhì)的二次污染。然而，在某些情況下，塑料會在水中溶解和反應(yīng)，導(dǎo)致化學物質(zhì)從塑料中泄漏并污染流經(jīng)塑料管的水，水會滲入溶解的反應(yīng)產(chǎn)物和未反應(yīng)的成分或雜質(zhì)。此外，塑料管中的聚合物和基體樹脂分子會因開裂、氧化和位移等因素而改變，從而通過不可逆地改變管的特性而導(dǎo)致污染。埋在土壤中的塑料管道會受到土壤中污染物（甲醇、甲苯、除草劑等）的侵蝕，通過管壁滲入管道，造成水污染。相比較而言，PE管本身具有優(yōu)良的防腐性能，而傳統(tǒng)的金屬管一般需要進行二次防腐處理。

2.1 耐腐蝕，使用壽命長

鋼管最大的缺點是容易腐蝕。在實際使用中，泄漏問題通常由管道引起。大量水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，管道水質(zhì)的主要原因是油輪嚴重腐蝕。聚乙烯管道的耐腐蝕性解決了這些問題，但它不僅延長了管道的使用壽命，而且保證了供水質(zhì)量。管道施工技術(shù)中廣泛采用了電阻管施工技術(shù)。排水管通常埋深，并且上部有一個結(jié)構(gòu)，使用后很難維護，聚乙烯管實際上解決了這些問題，成為一種適合替代鋼管結(jié)構(gòu)的管道[2]。

2.2 韌性、撓性好

眾所周知，結(jié)節(jié)式鑄鐵管的連接方式是插座型，對管道溝槽的施工高度有很高的要求。在結(jié)算不均勻的情況下，管道連接處通常是漏水頻繁的地方。作為一種具有優(yōu)異韌性的管，聚乙烯（PE）管道可以很好地抵抗管道溝槽底部的不均勻沉降，并且具有良好的地震性能。它最適合在地震易發(fā)地區(qū)使用。此外，聚乙烯（PE）管具有柔性繞組，可有效地減少大量連接管接頭。在施工期間，也可以使用聚乙烯（PE）管的韌性特性。按照施工現(xiàn)場的實際情況，管舌可以在彎曲半徑內(nèi)調(diào)節(jié)，這大大降低了施工難度并節(jié)省了管道配件。聚乙烯（PE）管受到有限抗性項目的約束力。由于其卓越的韌性和靈活性，它不僅可以節(jié)省管道，而且還減少了彎頭的水頭。

3 PE管道的施工技術(shù)

3.1 鋪設(shè)方式

對使用PE管的加壓供水系統(tǒng)，槽的水平精度不是很高。如果槽的底部很直，則無須在土壤中找平。如果是未攪拌的槽底層，則更好，但如果溝槽底部已被攪拌或在開挖過程中必須攪拌，其壓實度應(yīng)至少達到周圍填埋場的壓實度。通常，所有規(guī)格的PE管都能在管溝底部容納少量局部均勻分布，如果回填物中有尖銳的石塊或硬頁巖，則可能存在應(yīng)力集中區(qū)，損壞管道表面。對于頁巖和松散巖土開采，為有效避免與松散巖石接觸，必須為PE管提供均勻的溝床。通常，溝底的開挖深度應(yīng)超過設(shè)計深度至少150mm，然后填充適當?shù)奶盥癫牧现林付ǜ叨龋簩嵵?0%或更高，對于不穩(wěn)定土壤，如濕黏土或具有低載體的濕土或砂土力，管溝的開采深度大于100～150mm，然后用指定或原始開挖材料回填，才可以有效地確保PE管的均勻支撐。非開挖施工技術(shù)是指在無地表條件下，對各種地下公用管道進行探訪、勘探、鋪設(shè)（或更換，或維護）的技術(shù)或方法。非開挖技術(shù)具有對周圍環(huán)境無影響、對交通和施工無影響、施工成本低、工期短、對地表無明顯破壞等社會效益?？蓮V泛應(yīng)用于各種市政、河流、高速公路、鐵路及各種交通條件下市政給排水管道的敷設(shè)、更換和維修。水平定向鉆井施工方法主要用于跨越河流，湖泊，建筑物和其他水域和遠程供水管道的建設(shè)。按照設(shè)計的鉆孔軌跡（通常是電?。┎捎枚ㄏ蜚@孔。鉆孔技術(shù)鉆孔近似水平的先導(dǎo)孔，然后在鉆柱的末端交換后孔鉆頭和公差線的直徑，縮回管道并固定管道[3]。

3.2 連接方式

熱熔焊接是一種使用熱熔焊料的加熱管端。在管熔化后，應(yīng)快速黏合以保持恒定的壓力并冷卻以達到焊接的目的。用鋼管和閥門連接PE管，應(yīng)使用鋼弗洛雷斯?？梢栽赑E管末端和相應(yīng)的塑料支撐環(huán)之間使用熱熔焊接，鋼管的端部連接到金屬法蘭，然后鋼管焊接的相關(guān)規(guī)定應(yīng)該使用，法蘭可以完成PE管和鋼管之間的連接。法蘭連接也適用于PE管和PE管之間的互連。一般情況下，不需要在PE支撐環(huán)之間密封PE支撐環(huán)，但有必要在大尺寸和高壓工作條件下添加密封環(huán)。當PE支撐環(huán)連接到法蘭（鋼管，鍍鋅鐵管等）時，必須使用密封環(huán)?；ㄐ騊E管道的應(yīng)用，通常在實際需求中遇到。傳統(tǒng)管道必須首先切割部分主管并安裝鍍鋅鋼管來連接。切削可以通過焊管對接連接器連接，即焊管直接在主管上進行縫合。

3.3 管道檢查與試驗

聚乙烯管應(yīng)嚴格按照產(chǎn)品標準進行檢驗，嚴禁無證或檢驗不合格使用管道，嚴格監(jiān)督裝卸和敷設(shè)過程，嚴禁使用管道，造成不必要的管道損壞。聚乙烯管焊接應(yīng)嚴格按照相關(guān)技術(shù)標準和規(guī)定進行，焊接前應(yīng)遵守相關(guān)管道焊接操作規(guī)程進行準備。當前壓力檢測法通常用于檢查聚乙烯管道的焊接質(zhì)量，即對焊接好的聚乙烯管道系統(tǒng)施加一定的水壓并保壓一段時間，觀察是否有泄漏和漏氣壓降，評價聚乙烯管道的焊接質(zhì)量，室外供水管應(yīng)隱藏在單一的靜水壓試驗中，并且在安裝管道系統(tǒng)后進行綜合靜水壓試驗。升壓至規(guī)定的試驗壓力后，應(yīng)在填充水中檢查壓力試驗管檢查管壁和接口中是否存在泄漏。當壓力上升到測試壓力時，開始加壓和停止加壓（測試壓力是工作壓力的1.5倍，而不是較少比0.6MPa，如果沒有標記工作壓力，則沒有標準的設(shè)計師）。

4 PE管材給水管道的具體施工

4.1 溝渠斷面

選擇溝渠時，有必要考慮以下因素：管道直徑、土壤條件、施工季、地下水、支撐以及排水模式。基于以上六個因素的全面考慮，結(jié)合城市的建筑地質(zhì)條件，采用坡度和直壁組合的截面形式，并按照供水，進行溝槽斜坡建設(shè)和驗收和排水管道[4]。

4.2 基本處理

在施工過程中，可以在保持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上直接鋪設(shè)管道，對于一般的土層結(jié)構(gòu)，主要采用砂墊層敷設(shè)方法，厚度為250mm，鋪設(shè)PE管之前，應(yīng)加固土體。其密度應(yīng)大于90%，對于淤泥和硬質(zhì)涂料，應(yīng)采用打樁，以確保施工質(zhì)量。

4.3 PE管材和管件間連接

PE管道和管件一般需要熱熔連接、電熔連接和機械連接。改造公司在供水系統(tǒng)施工中采用熱熔連接。熱熔連接還包括熱熔點對點連接和熱熔插座連接。DN65管道采用熱熔連接，DN100采用熱熔點對點連接。需要注意的是，熱熔連接需要專業(yè)的連接工具，而且非常專業(yè)，連接過程中嚴禁明火。

4.4 管材與其他閥門間連接

城市自來水建設(shè)完成后，靜水壓試驗，消毒和清潔合格，居住管道和閥門過度連接。特別是對于轉(zhuǎn)換主管，有許多DN連接，并且在DN上方的PE由水管和其他材料制成。閥門，管道和其他金屬部件的連接需要相同類型的法蘭，PE管與其他管道，管道和閥門連接，標稱壓力不高于其他管道的壓力等級。DN下方的PE管可以連接到其他金屬部件，并且可以在內(nèi)部和外部嵌入式噴射管接頭上連接。

4.5 熱熔時的應(yīng)急措施

確定材料的性能和關(guān)節(jié)質(zhì)量和材料的耐溫性，這取決于材料的結(jié)構(gòu)和焊接的間隙形狀。當溫度高，由于溫度控制不當，壓接尺寸會增加，聚合物熔體和工具之間的粘合，接頭處的裂縫和PE管表面的碳化，并且材料流動熱熔熔體的兩端都是不均勻的；熱熔隙存在間隙。不均勻的熱熔壓力，空吸收或冷卻時間，以及不規(guī)則的材料噴嘴切割；門錯位。由于門的兩端安裝不穩(wěn)定，相關(guān)人員的操作誤差較大[5]。

5 結(jié)束語

由上可知，PE管材有著其自身獨特的優(yōu)勢已被廣泛應(yīng)用在我國的供水企業(yè)中，其使用效果普遍反應(yīng)較好，其耐腐蝕、價格合適以及韌性好等優(yōu)勢都已經(jīng)受到人們的認可，有效確保我國的供水系統(tǒng)應(yīng)用。