PPR 管材的特性及其在測壓管制作與埋設(shè)中的應(yīng)用

劉傳如，武 鋒，徐 浩，劉 方，方應(yīng)東

（安徽省（水利部淮河水利委員會）水利科學(xué)研究院（安徽省水利工程質(zhì)量檢測中心站），安徽 合肥 230088）

0 引言

測壓管是水庫大壩滲透壓力監(jiān)測中常用的一種監(jiān)測方法，通常測壓管由進水段(花管段)、導(dǎo)管段、管口段3 部分組成，按照《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL551-2012）的要求，測壓管宜采用鍍鋅鋼管或硬塑料管，內(nèi)徑宜采用50mm。以往測壓管大都采用鍍鋅管加工制作，由于鍍鋅鋼管長期使用后會上銹，給長期使用和維護帶來不便，所以現(xiàn)在也有用304 不銹鋼管來制作測壓管，但304 不銹鋼管成本較高，加工制作難度大，經(jīng)濟性差，目前使用的較少。依據(jù)有關(guān)的規(guī)范要求，測壓管也可采用硬塑料管來加工制作。在硬塑料管中，普通的PVC 管管壁薄耐沖擊力差，長期使用效果不好，為了探究更好的測壓管材料，在太湖方洲水庫的滲壓系統(tǒng)改造項目中以及肥西大官塘水庫中，嘗試采用了PPR 管材來制作測壓管，經(jīng)階段埋設(shè)使用表明，其具有成本較低、加工制作方便等優(yōu)點，使用效果良好。

1 PPR 管材的分類與特性

PPR 管材又叫三型聚丙烯管、無規(guī)共聚聚丙烯，采用無規(guī)共聚聚丙烯經(jīng)擠出成為相應(yīng)的管道材質(zhì)，注塑成為管件。一般來說，無規(guī)PP 共聚物比PP 均聚物的撓曲性好而剛性低。它們在溫度降到32 ℉時候，還是可以保持適中的沖擊強度，PPR 在20 世紀90 年代初時，使用氣相共聚工藝使在5%上下的PE在PP 分子鏈中自由地均勻聚合（無規(guī)共聚）而成為新型號管道材料。其硬度較高，抗沖擊性能、長期撓曲性能、防化學(xué)物品侵蝕性能好，常溫下不與任何已知溶劑反應(yīng)，使用時限高達50 年左右。

PPR 管材一般用S 表示ppr 管材的無量綱數(shù)值系列規(guī)格，有如下關(guān)系：

式中：dn為PPR 公稱外徑，mm；en為PPR 公稱壁厚，mm；一般正常使用的PPR 管材型號規(guī)格有5、4、3.2、2.5、2 等5 個系列。按照標準尺寸率SDR值可分為11、9、7.4、6、5 等5 個系列。

SDR 為PPR 管材公稱外徑dn與公稱壁厚en的比值。SDR 與PPR 管系列的關(guān)系為SDR=2S+1。

PPR 材料的管件規(guī)格的表達方式：PPR 材料的管件公稱外直徑dn是表示與PPR 管件相連的PPR管材的公稱外直徑。PPR 管件的壁厚應(yīng)大于等于相同的PPR 材料管系列S 的PPR 管材的壁的厚度。例如：PPR 材料的管材S5系列、PPR 公稱外直徑dn為25mm、PPR 公稱壁厚dn為2.5mm，可表示為S5、dn25×en2.5mmPPR 管。

2 PPR 測壓管的制作與埋設(shè)

滲壓監(jiān)測設(shè)備安裝通常有直埋式和測壓管安裝兩種方式。在肥西大官塘水庫項目中，根據(jù)《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL551-2012）等相關(guān)規(guī)范要求，結(jié)合項目實際情況，選擇安裝便捷、可維護型較強的測壓管安裝方式進行滲壓計安裝。

（1）測壓管最好使用鍍鋅材料的管材或硬塑料管，內(nèi)徑大小應(yīng)采用DN50mm 較為合適。

（2）測壓管在制作透水段時候應(yīng)根據(jù)監(jiān)測的目的或部位來判斷，當其用在點壓力的監(jiān)測時最好是長1～2m。外部用土工織物或濾網(wǎng)布包裹?？妆谂c透水段之間要用反濾料進行填充滿。

（3）在制作測壓管的導(dǎo)管段時要平直，且內(nèi)部表面要順平無阻礙，接頭地方要用外箍接頭。管口端要高出地面以上，并要安裝相關(guān)保護裝置，防止外面水進來和人為損壞。

（4）在埋設(shè)制作好的測壓管時，可以隨壩體填筑進行填埋鋪設(shè)，也可以在相應(yīng)的土石壩工程完工后、蓄水前時用鉆孔進行填埋鋪設(shè)。

（5）可以使用導(dǎo)管的相應(yīng)管材加工制作其透水管，使用與導(dǎo)管等直徑的多孔聚乙稀過濾管或透水石管作透水段，面積開孔率最好為10%～20%（使其成梅花狀分布，要均勻排列且內(nèi)壁不出現(xiàn)毛刺現(xiàn)象），長度最好在1～2m，外部包扎土工織物，孔壁與透水段之間要用反濾料進行補充填滿，管底部要進行封閉，不可留下沉淀管段。

（6）鉆孔直徑采用Φ110mm，在50m 深度內(nèi)的鉆孔傾斜度應(yīng)小于等于30°，不能用泥漿護壁，需測量記錄第一次水位以及穩(wěn)定水位，描述各土層的巖性，作出鉆孔巖芯的柱狀型圖示。

（7）要先在孔的底部填大概20cm 厚的反濾料，然后將測壓管每根按順序?qū)酉氯脬@孔的內(nèi)部。等所有測壓管都下入鉆孔內(nèi)后，在孔壁與測壓管間回填反濾材料，填到設(shè)計高程。對黏性壤土或者是砂壤土可用細砂這樣的材料作為反濾料使用；對砂礫這樣的石層可以用細砂和粗砂的混合在一起。反濾層以上就可以用膨脹土泥球進行封堵孔口，泥球應(yīng)需由直徑5～10mm 的不同粒徑組成，且應(yīng)風(fēng)干，不適宜陽光暴曬或烘烤之類，封孔的厚度應(yīng)大于或等于4mm。

（8）在巖體內(nèi)鉆孔埋設(shè)測壓管，花管周圍適宜用細礫或粗砂材料作反濾材料，導(dǎo)管段用水泥或水泥砂漿膨潤土漿封孔然后進行回填，反濾材料與封孔材料之間可鋪設(shè)20cm 厚的細砂進行過渡。

（9）測壓管進行封孔和回填完成之后，向孔內(nèi)部注水進行靈敏度檢驗，在地下水位比較相對穩(wěn)定時候進行。試驗前應(yīng)先測量定管中的水位，然后再向管內(nèi)部注水。若進水段四周是壤土，注入的水量相當于每一米測壓管容積的3～5 倍。若是砂礫料，則為5～10 倍，注入后要不間斷觀察和測量水位，直至恢復(fù)到或者接近注水之前的水位；對于黏壤土，注入的水位應(yīng)在120h 之內(nèi)降到原水位才為合格；對于砂壤土，24h 之內(nèi)降至原水位才為合格；對于砂粒土，1～2h 之內(nèi)降至原水位或者注水后升高不到3～5m 才為合格。

PPR 管材制作好，如一根長度不夠，可利用PPR 直接頭采用熱溶接的方式聯(lián)接多根，以達到測壓管長度設(shè)計要求為準。

結(jié)合肥西大官塘水庫項目實際情況，測壓管的透水管段和導(dǎo)管段都采用S5系列PPR 管，可選用PPR 公稱外徑dn為63mm、PPR 公稱壁厚en為5.8mm，依據(jù)該參數(shù)計算，制成后的PPR 測壓管其內(nèi)徑約為51.4mm。

綜上所述，采用63mm×en5.8mmPPR 管制成的測壓管從選材、管徑大小、制作要求等完全符合《土石壩安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（SL551-2012）測壓管及相關(guān)安裝填埋鋪設(shè)等有關(guān)規(guī)定。

3 測壓管孔口保護措施的要求

本次采用圓柱狀304 不銹鋼防護罩作為測壓管的孔口保護設(shè)施，防護設(shè)施分為下端固定盤和上部防護罩，采用6mm 厚304 不銹鋼板卷制，用內(nèi)六角專用鑰匙從底部上鎖，上部防護罩可自由拆卸，便于設(shè)備檢修與雜物清理，防護設(shè)施底部預(yù)留穿線孔，供滲壓計信號線穿出。

4 結(jié)束語

PPR 管材具有輕便耐用、成本低廉、不會上銹、使用方便等優(yōu)點，比較適合用于測壓管的制作與應(yīng)用。用PPR 管材制作埋設(shè)測壓管時，應(yīng)注意以下幾點：

（1）PPR 管材和管件應(yīng)采用熱熔連接，不能直接在管材和管件上套絲連接。

（2）在熱熔連接過程中一定要使用質(zhì)量可靠的專業(yè)熱熔設(shè)備，以確保熔接的質(zhì)量。

（3）PPR 材料的管道在5℃以下存在因為溫度較低導(dǎo)致的易脆性質(zhì)，冬天實施作業(yè)應(yīng)注意，切割管道時要用較鋒利的刀具緩慢切割。對已經(jīng)安裝好的PPR 管道不能施加重力擠壓、敲打，如有必要可對容易受到外力的部位覆蓋保護物。

（4）PPR 材料的管道在長時間受到紫外線的照射下容易出現(xiàn)老化降解，直接暴露在室外或者陽光能直接照射到的管材部位要安裝深色防護裝置。

（5）孔口保護裝置要安裝固定牢靠■