政排水工程中HDPE管的施工应用-论文网__墨水学术,论文发表,发表

所属栏目：交通运输论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:192

副标题#e#
　　市政排水工程中HDPE管的施工应用
　　王端喜
　　徐州市政建设工程有限责任公司江苏徐州221000
　　摘要：本文结合工程实践经验，详细论述了HDPE管的性能特点，及其在市政排水工程中的施工工艺过程，并提出了施工中应注意的若干问题。
　　关键词：HDPE管性能施工工艺铺设质量
　　1概述 
　　高密度聚乙烯（HDPE）管是一种具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型塑料管材，由于管道规格不同，管壁结构也有差别。根据管壁结构的不同，HDPE管可分为双壁波纹管和缠绕增强管两种类型。
　　双壁波纹管是由HDPE同时挤出的波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形中空结构的管材。该管材具有优异的环刚度和良好的强度与韧性、重量轻、耐冲击性强、不易破损等特点，运输安装方便。管道主要采用橡胶圈承插连接（也可采用热熔带连接）。由于双壁波纹管特殊的波纹管壁结构设计，使得该管在同样直径和达到同样环刚度的条件下，用料（HDPE）最省。但受到生产工艺限制，目前国内能生产的最大口径也只有DN1200，使得其推广受到一定的限制。
　　缠绕增强管是一种以HDPE为原料生产矩形管坯，经缠绕焊接成型的一种管材。由于其独特的成型工艺，可生产口径达3000mm的大口径管材。此种管材与双壁波纹管在性能上基本一致，管道连接主要采用热熔带连接方式，连接成本较双壁波纹管略高；此外该管的一个主要缺点是在同样直径和达到同样环刚度下，一般要比直接挤出的双壁波纹管耗费更多的原材料，因此，其生产成本较高。
　　HDPE管是新型管材，在使用过程中或多或少的出现一些问题，本文结合施工实践对HDPE管的有关问题作一论述，以便今后此类工程施工参考。
　　2工程实例
　　苏州宿迁工业园区四期市政建设工程Ⅰ标段（青海湖路）污水工程的污水主干管管径为DN600，布置在道路南侧非机动车道下，埋深3.6～4.2m，距路牙3m，沿途预留DN400的污水预留管以便收集道路两侧200m左右范围内的污水，主干管内的污水最终排入园区污水处理厂。
　　DN400污水管采用HDPE双壁波纹管，DN600污水管采用HDPE双壁缠绕管，环刚度≥8KN/m2，电熔接口，管基础采用180°砂基础。该施工工程地段位于农田，地质情况不稳定。由于这种管材具有一定的柔性，可承受因轻度不均匀沉降而产生的影响，且直接铺设在天然地基上，省去混凝土基础，能降低工程造价，缩短工期。
　　3HDPE管的性能特点
　　HDPE管具有优异的化学稳定性，优良的耐候性，并具有良好的综合机械性能，其主要特点有：
　　⑴重量轻、施工方便：HDPE管重量仅为混凝土管管重的１／５，搬运和操作极为方便。管道接口连接方便而且密封性能好，管道基础简化，塑料管的开挖土方量为混凝土管的２／３左右，也无需做混凝土基础，沟槽底部夯实后只需敷设一层黄砂或米砂，施工进度快，也不受季节影响。
　　⑵刚柔兼备：HDPE管既有足够的强度又兼备卓越的柔韧性，还具有耐压、耐冲击性能。HDPE管外壁呈环形波纹状结构，大大增强了管材的环行刚度,从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力，同时又具有较强的土壤适宜性，断裂延伸率可达500%；所以对地基的不均匀沉降、土层变动具有很强的适应性而不断裂。
　　（3）水力性能好，粗糙系数小，通过能力强：HDPE管的内壁粗糙系数为n=0.009～0.01，而钢筋混凝土管的内壁粗糙系数为n=0.013～0.014。根据曼宁公式Q=A•R2/3•S1/2/n
　　其中Q——流量（m3/s）；
　　A——水流有效断面面积（m2）；
　　S——水力坡降；
　　n——粗糙系数；
　　R——水力半径（m）；
　　计算结果表明，按同一流量HDEP管管径比水泥混凝土管管径缩小20%左右。因此，HDPE管比同口径的其他管材可通过更大的流量。换言之，同流量情况下，可#p#副标题#e#采用口径较小的HDPE管,并且敷设坡度也可以同时降低。
　　（4）化学稳定性佳，使用寿命长。一般使用环境中的土壤、电力、酸碱等因素不会使管道损坏。在埋地情况下，HDPE管使用年限可达50年以上，而钢筋混凝土管的使用寿命一般不超过30年，若作为污水管道，使用寿命仅为15年左右。
　　（5）综合造价经济合理。与钢筋混凝土排水管相比，聚乙烯波纹管在ＤＮ４００以内造价较低，而在ＤＮ５００以上、ＤＮ８００以内则要选用聚乙烯缠绕管较为经济。
　　4HDPE管的施工要点
　　4.1沟槽开挖
　　沟槽开挖宽度=管外径+0.4m（DN300～DN500），DN600及以上的开挖宽度为管外径+0.6m。开挖沟槽时应严格控制基底高程，禁止超挖。基底设计标高以上0.2～0.3m的原状土层应由人工清理至设计标高。如果局部超挖或基面被扰动，不得回填泥土，可换填粒径为10～15mm天然级配的砂石或最大粒径≤40mm的碎石，整平并夯实。槽底若有坚硬物体则必须清除至设计标高以下0.2m，再用砂石回填。雨季施工时应尽可能缩短开槽长度，并要求尽快成槽、回填，同时要防止泡槽。一旦发生泡槽，应将受泡的软化土层清除，换填砂石或中、粗砂。
　　4.2管道基础
　　设计采用砂垫层基础。一般土质的地段，基底只需铺一层厚度为10cm的砂垫层即可；若为软土地基，宜先铺垫一层厚度≥15cm的砂砾或碎石（碎石粒径为5～40mm），再铺砂垫层（中、粗砂），厚度≥5cm。管道基础的接口部位，应预留凹槽以便接口操作。凹槽宽约为0.4-0.6m,槽深约为0.05-0.10m，槽长约为管道直径的1.1倍。凹槽在接口完成后，随即用砂填实。
　　4.3管道接口
　　管道采用橡胶圈或热熔连接。
　　管道采用橡胶圈接口时，应先检查橡胶圈是否配套完好，确认胶圈的安放位置，然后将接口范围内的工作面用棉纱清理干净，并在承口内壁及插口橡胶圈上涂润滑剂。接口作业时，应将管道的插口顺水流方向、承口逆水流方向安装，一般先安装下游的管道，而后向上游推进。首先将橡胶圈严密地套在一侧管道的插口槽内，调整另一侧管使两侧管在同一轴线上，然后套上橡胶圈，调整橡胶圈使其与管外壁接合紧密，最后套上哈夫外固管箍。
　　热熔焊接按规范进行。
　　4.4管道铺设
　　4.4.1由人工搬运管节，搬运时必须轻抬、轻放、严禁在地面上拖拉。
　　4.4.2可采用人工下管或起重机下管两种方法。由人工下管时，可由位于地面的人员将管道传递给位于沟槽底的人员，也可用非金属绳索系住管身两端，将其缓慢溜放至沟槽内（注意保持管身平衡），严禁将管道由槽边翻滚入槽内。采用起重机下管时，可用非金属绳索系住管身缓慢放至槽内，严禁串心吊装。
　　4.4.3为防止接口合拢时已铺设管道的轴线偏离，需采取稳管措施。即在编织袋内装满黄砂并封口，将其压在已铺设管道的顶部，编织袋的数量视管径大小而异。管道接口后应复核其高程和轴线。
　　4.5管道与检查井的连接
　　管道与检查井（砖砌）连接的砖砌部分要设止水圈，井与管之间用1：2.5水泥砂浆接合密实，并且该部分井壁砌砖要求发旋砖，砌墙时砂浆应饱满，以防砖接缝处渗水。井底流槽与管内壁接合平顺，管口与井内壁齐平。
　　4.6闭水试验
　　注水上游水头要求超出管顶以上2米，浸泡24小时后计时，试验结果附合规范要求（允许渗水量取国家标准《给水排水管道工程施工及验收规程》（GB50268-97）表10.3.5中允许渗水量值）。
　　4.7沟槽回填
　　4.7.1安管、砌井、闭水试验后要及时回填沟槽（至少回填至管顶以上1倍管径的高度）。
　　4.7.2回填时，从管底基础至管顶以上0.7m范围内，必须用人工回填，严禁用机械推土回填。回填先从管底与基础结合部位开始，沿管腔两侧同时对称分层回填并夯实，每层回填高度宜为0.15-0.20m，管顶以下宜用中粗砂回填，管顶以上0.5m范围内，宜回填砂土或接近最#p#副标题#e#佳含水率的素土。管顶0.7m以上部分回填土，可采用机械回填，但必须从管线两侧同时回填并夯实，可使用机械碾压，但必须确保管道及构筑物不产生位移，必要时可采取限位措施。
　　4.7.3回填土密实度应符合下列规定：主管区的回填土密实度不应小于95%（按轻型击实标准，下同）；管道宽度以外次管区的回填土密实不应小于90%。
　　4.8雨季施工及抗浮问题
　　由于塑料管比混凝土管轻，若遇下雨管沟积水，受浮力作用会使管上浮，管道接口脱开，造成浮管（或漂管）事故，因此施工时应注意如下几点：
　　（1）雨季施工时，作业面不宜过大，应分段完成，尽可能减少对施工的影响。
　　（2）进入雨季时，应全面勘测施工现场的地形，天然排水系统及原有排水管渠的泄洪能力，结合施工排水要求，制定汛期的排水方案。
　　（3）对施工现场雨水沟进行检查，或采取必要的措施，以防雨水流入施工沟槽内。
　　（4）沟槽内不得积水，在有地下水时，降水设备必须保证使地下水位降至槽底以下0.3～0.5m，回填时不得停止降水。
　　（5）在回填过程中，应将沟槽内积水排干净，不允许带水回填。
　　5.结语
　　经上述分析，可得出如下结论：
　　（1）HDPE管是一种新型管材，其各方面指标及施工难易程度都优于现在常用的传统排水管材，运用在市政排水管网中是有一定优势的，代表了未来排水管材的发展方向。
　　（2）加强HDPE管的开发研究，降低管子本身的价格，以此提高其市场竞争能力。
　　（3）HDPE埋地排水管在外压负载下是否能够安全使用的因素中，铺设质量是最主要的。如果铺设情况比较好，环刚度较低的管材也不会有很大变形；反之，如果铺设情况不好，即使用环刚度比较高的管材也可能变形过大和出现压屈失稳。因此施工中保证铺设质量是非常重要的。