市政給排水管道工程HDPE 管施工技術要點

費曉鋒

（山西省安裝集團股份有限公司，山西太原 030032）

1 HDPE 管的基本類型

1.1 雙壁波紋HDPE 管

雙壁波紋HDPE 管是一種具有雙重結構的管子，在管子的內側具有兩個彼此平行布置的內波紋層，而在其兩頭各構成一外管。鋼管的外表面是聚乙烯膜，而在鋼管的內面是PVC 膜或聚丙烯膜。這種材料具有很好的抗拉性和很好的耐久性。另外，這種新型的聚乙烯管材還能有效的解決普通的聚乙烯管材在使用過程中易出現(xiàn)的開裂等問題，從而提高管材的使用壽命，減少維護費用。此外，該構造的彎矩半徑小，易于在狹窄的場地中進行鋪裝，因此可用于城市公路、地下管道等領域。雙壁瓦楞高密度聚乙烯管材的優(yōu)點：①具有更大的直徑，可以按照用戶的要求進行長短調節(jié)，以適應用戶的需要[1]。②該管道是由多個堆疊的形式組成，也就是由兩個或更多的塑料薄膜來分隔管子，這樣就能有效地降低應力集中的現(xiàn)象。③因為它的強度高于一般的塑膠，所以它對管道的耐撞性有了一定的改善。④這種鋼管具有一定的防水功能，可以避免雨水進入排水管內。但是，它的使用也有一定的局限性。首先，要根據(jù)城區(qū)的地勢和地區(qū)的地質情況來進行管道的設計，并對管道類型進行合理的選擇。其次，在選擇原材料時，應注重選擇高質量的原材料，認真選擇原材料。⑤加強對項目建設的各個階段的管理，確保項目的質量和進度。同時，還要對施工現(xiàn)場的物資輸送、施工等環(huán)節(jié)進行嚴格的監(jiān)督，以保證整體施工的順利進行。

1.2 纏繞強化HDPE 管

與雙壁型高密度聚乙烯管材相比，雙壁型高密度聚乙烯管材具有較大的直徑、較高的拉伸強度、較好的壓縮作用。這是因為這兩種鋼管都是可以抗壓的熱塑性高強材料。兩種材料中，前者更加堅韌，更加穩(wěn)定，也更加安全。在實踐中，HDPE 與常規(guī)的兩層PE 相比，具有較大的優(yōu)勢，如成本較低，便于使用和維修等。就鋼管的生產而言，由于其制作過程比較容易，所以其加工與成形也比較容易。但在城市給水系統(tǒng)中，HDPE 管道是一種既能有效地改善城市給水系統(tǒng)存在的問題，又節(jié)省了一大筆投資的新型管道，是非常有價值的。在我國，高密度聚乙烯管材種類繁多，但以單、多層為主。通常情況下，為防止出現(xiàn)漏水的情況，應采取雙層防水措施。但在工程實踐中，因缺少相應的技術規(guī)范，經常會出現(xiàn)局部滲漏無法進行修復的情況，從而影響了管道的正常排水作用，甚至引發(fā)了安全事故。將HDPE 管埋在地下，可以起到對管道進行防護作用，減少管道損壞，保證人們的生活質量[2]。在施工過程中，要注意施工作業(yè)的具體情況。針對各地區(qū)的生態(tài)特點，制訂了適合的生態(tài)保護規(guī)劃。同時，應根據(jù)管道的埋設深度，盡量減少管道的埋設深度。如此一來，可以將無謂的傷亡降到最低。在施工技術上，采取了新技術，以達到更好的效果。在此基礎上，對管線鋪設方法進行了優(yōu)化，并盡可能地采用機械操作，提高了工作的效率。同時，還應加強對建筑工人的業(yè)務素質的培養(yǎng)，提高他們的業(yè)務素質。纏繞強化HDPE 管如圖1 所示。

圖1 纏繞強化HDPE 管

2 市政給排水施工中HDPE 管的施工應用現(xiàn)狀

在城市給排水工程中使用的HDPE 管是一種內壁上有光滑的表面，外壁上有環(huán)形的波紋結構，它可以根據(jù)管道的尺寸和管壁的不同，將其分成兩種類型，分別是雙壁波紋管和纏繞增強管。雙壁波紋管的管壁橫斷面為兩層，針對該種管材，采用高密度聚乙烯一次擠壓法將其外層的波浪形和外層的平滑內層一次擠壓成形。它在市政排水施工管道中的運用，擁有環(huán)剛度高、韌性強以及質量輕等優(yōu)點。但是，由于受生產工藝的限制，管道材料產品口徑最大只為DN1200mm，這在一定程度上限制了其的應用推廣。而纏繞增強管則是以高密度聚乙烯為原材料制成的長方形管體，因為其成形過程采用卷焊方式，所以被稱為卷焊。由于其獨特的成型技術，使其與一般的雙壁型波紋管相比，其產品直徑可達到3000mm。但是由于管線的聯(lián)接多采用熱熔膠條聯(lián)接，所以費用比較高。另外，其制造費用也比較高，當制品的內圈硬度和內圈的內圈尺寸都一樣時，其消耗的原料要多于兩層內圈的內圈。但目前國內對HDPE管材的相關研究還處于初級階段，其在工程建設中的運用還有待進一步提高。有關建設者不僅要在生產加工上持續(xù)提高成形技術，還要從施工實踐上加強HDPE管施工工藝應用的熟練性，從而在目前的市政給排水施工中發(fā)揮出其應有的作用。只有這樣，城市給水、污水工程的建設，才能在可持續(xù)的條件下，將其應用到實際中，并在現(xiàn)代化的經濟建設中，以低耗高效的施工技術和方法，深入推進城鎮(zhèn)化的發(fā)展。

3 HDPE 管施工技術要點

3.1 測量放樣

在鋪設管道過程中，排水管道的干管道需沿道路路緣進行鋪設，管道的鋪設需沿苗圃內道路完成。為保證排水管道鋪設的順直度和標準度，在進行管道鋪設之前，必須配備專業(yè)測量人員，落實前期的測量放樣工作，對溝槽開挖進行全面勘察，明確是否存在地下管道、通信線纜或電力線纜。經過全面勘查確認無誤后，才可依據(jù)工程設計要求及標準進行管道高程放樣。與此同時，還需借助石灰粉完成HDPE 管道溝槽開挖控制線的明確標識，進而保證排水管道的安裝進度與標準要求相符。

3.2 熱熔擠出焊接工藝

在眾多的連接方法中，熱熔擠壓焊接方法和熱溶對接方法均是利用聚乙烯的熱融性，加熱并融化后，通過外部力量將其連接起來。然而，目前該技術多以直接加熱方式為主，即通過焊口的熱氣對電極進行加熱，而擠壓出來的流體通過范德華力作用來充填間隙，經降溫后以塑性方式將兩根管子進行對接。高密度聚乙烯塑料管的熱擠壓焊接工藝如圖2 所示。與傳統(tǒng)的熱熔對接焊方法比較，在焊接過程中添加多余的電極，無須專用的焊接設備，且焊接口小巧、操作簡便；聯(lián)結速度快，費時少，更適合于城鎮(zhèn)建設。熱熔擠塑焊可以與熱縮膠條連接法聯(lián)合使用，以增強其連接的強度，由于缺少對該技術的材質和施工技術的規(guī)范，該技術并沒有得到廣泛的使用，因此對該技術的施工方式以及產品的品質進行了深入的研究，可以為該技術的進一步推廣使用提供基礎和支持[3]。

圖2 HDPE 塑鋼管熱熔擠出焊縫工藝

3.3 HDPE 管道基礎施工

基礎建設的品質是HDPE 給水排水管道在使用中的重要組成部分，地基建設的優(yōu)劣直接關系到整個建筑物的安全，同時也關系到整個建筑物的安全，同時也關系到整個建筑物的安全。所以，在HDPE 供水管線的安裝和建設中，一定要嚴格按設計圖進行。在施工過程中，必須確保每個步驟都在可控范圍內，特別是管道與檢測井的聯(lián)結點和管道的交界處。高密度聚乙烯管材因其防腐能力強，不容易受到侵蝕，所以其主體材料一般是聚乙烯管材。但是由于這種塑料自身有一些缺點，例如，它的密度很大，很容易發(fā)生膨脹和變形，并且很容易隨著時間的推移而造成損壞。還需要采取一些防護措施。在對預留溝道的寬度進行控制時，應按具體要求選取適當?shù)臏系篱g隔（通常為2.5～3.5m）。同時，對溝道的寬度進行了適當?shù)倪x擇。并且，對混凝土的材質性能及施工技術進行綜合分析，以避免混凝土裂縫的產生。另外，灰石配合比對混凝土的強度也有很大的影響[4]。HDPE 管道結構如圖3 所示。

圖3 HDPE 管道結構

3.4 熱熔連接

此工程的HDPE 管材主要選用熱熔連接的方式。在完成前期下管工作后，需在明確熱熔施工順序的基礎上，在機架卡瓦內放置HDPE 管材，并對管材兩端端口界面的污物進行全面清理，對熱熔管材的高度進行合理調整，保證其和熱熔連接管材高度處于同一水平位置。與此同時，還需借助卡瓦完成兩段管材的固定工作，合理控制熱熔界面的距離，通常其距離需保持在25～30mm。此外，相關技術人員還需在明確HDPE 管材熱熔參數(shù)的基礎上，完成銑刀的調整，并將兩段管材的焊接界面慢慢合攏，在適當增加其壓力的基礎上，讓熱熔界面出現(xiàn)連續(xù)切屑。此時便可撤掉壓力，在等待2～3min 之后退出機架，關閉銑刀電源。在此過程中還需嚴格控制熱熔切屑的厚度，將其保持在0.5～1.0mm。而切屑工作結束后，需將銑刀取出，并將熱熔兩段的管材及時合攏。此時還需全面檢查管材中心線的對齊程度，保證管材錯位量不超出10%。在合攏兩段管材時，應盡量縮小管材之間的縫隙，其最大縫隙寬度也需保持在固定范圍內。若其縫隙寬度與標準要求不符，則需重復切屑工作，保證熱熔接縫精度符合標準。在確保HDPE 管接縫寬度達到要求后，需借助移動機架夾具完成切屑界面拖拉力的檢測，并對數(shù)值進行詳細記錄。在開展熱工施工過程中，首先要合理設定預熱加熱板的溫度值，并在機架內放入加熱板，在參考實際拖拉力的基礎上，明確加熱板工藝參數(shù)施加壓力，保證熱熔界面兩端最小卷邊與規(guī)定寬度一致，并在此時將壓力減小到規(guī)定值范圍內，然后完成加熱。加熱2～3min 之后可推開活動架將加熱板取出，并將HDPE 管材快速合攏，此時的切換時間應不超過30s，以防止管材溫度下降導致熱熔質量受損。完成HDPE 管材熱熔工作后，需將其冷卻5min左右，隨后可卸除所施加的卡瓦級壓力，并將熱熔完成的HDPE 管材取出。而對于HDPE 管材熱熔連接過程中常見的內翻邊現(xiàn)象，此工程采取的應對措施主要是利用專用內翻邊切除設備，直接切除內翻邊部位。在切除內翻邊時，必須先對刀頭進行折疊，并利用加長桿將切割機刀頭直接伸入HDPE 管材熱熔連接區(qū)域，然后需旋轉長桿并打開刀頭，直接將內翻邊部位切割。在此過程中需注意的是，管材冷卻之后，內翻邊區(qū)大多會出現(xiàn)硬化，此時人工旋轉帶動刀頭，在切割過程中也面臨著較大的難度。因此，內翻邊的切割工作必須在熱熔完成或者2min 內進行[5]。熱縮帶連接工藝尺寸如圖4 所示。

圖4 熱縮帶連接工藝尺寸

3.5 溝槽回填

在密閉性試驗結果符合標準的基礎上，溝槽回填工作便可進行。此時所用的回填細砂也需超出HDPE管材頂部500mm，還需進一步夯實回填細沙層，保證其壓實度超出90%。在完成驗收和檢查工作后，地面標高和回填素填土需保持一致，隨后需進一步夯實整平溝槽，并完成多余填土的轉移。溝槽回填如圖5 所示。

圖5 溝槽回填

4 結語

對HDPE 管在城市給水和排水工程中的應用進行深入探討是十分有意義的，可以有利于工程的發(fā)展。隨著社會和經濟的發(fā)展，高密度聚乙烯的建筑技術已經有了很大的進展，但是它還有著許多有待改進的地方，需要加快技術的發(fā)展，才能跟上時代的需要，才能保證人們的生命財產安全，并保證城市的可持續(xù)發(fā)展。