HDPE管材的特點(diǎn)和應(yīng)用分析

連樂強(qiáng)

摘要:HDPE管是一種新型管材,其各方面指標(biāo)都優(yōu)于現(xiàn)在常用的傳統(tǒng)排水管材,代表了未來排水管材的發(fā)展方向。隨著科技水平的提高,新型管材的成本將進(jìn)一步降低,將全面替代傳統(tǒng)管材。

關(guān)鍵詞:HDPE管;市政工程;應(yīng)用

1 前言

高密度聚乙烯(HDPE)重壁管材是具有國際先進(jìn)水平的新型綠色環(huán)保建材產(chǎn)品,是國家建設(shè)部以塑代鋼、以塑代水泥的重點(diǎn)推廣產(chǎn)品,對(duì)節(jié)約能源、減少污染、保護(hù)環(huán)境具有重要意義。大口徑高密度聚乙烯雙重壁管材是采用低壓高密度(HDPE)聚乙烯為原料,由于采用特殊的生產(chǎn)工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大大增大管道的法向強(qiáng)度和環(huán)向剛度。即使對(duì)于管徑較大的管材,也能很好的承擔(dān)覆士壓力和交通荷載。這種管道具有連接可靠、耐腐蝕、韌性、彈性好、使用壽命長、施工方便等一系列優(yōu)點(diǎn)。

2 HDPE管的性能特點(diǎn)和應(yīng)用范圍

HDPE管具有優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性,優(yōu)良的耐候性,并具有良好的綜合機(jī)械性能,其主要特點(diǎn)有:(1)抗壓能力強(qiáng)。HDPE管外壁呈環(huán)形波紋狀結(jié)構(gòu),大大增強(qiáng)了管材的環(huán)行剛度,從而增強(qiáng)了管道對(duì)土壤負(fù)荷的抵抗力。(2)摩阻系數(shù)小。通過能力強(qiáng)。HDPE管的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.O09,而鋼筋混凝土管的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.013。因此,HDP~管比同口徑的其他管材可通過更大的流量。換言之,同流量情況下,可采用口徑較小的HDPE管。(3)施工便捷。由于HDPE管重量輕,搬運(yùn)和連接都很方便,因而施工速度快。在工期緊和施工條件差的情況下,其優(yōu)勢更加明顯。(4)化學(xué)穩(wěn)定性佳,使用壽命長。HDPE分子沒有極性,所以化學(xué)穩(wěn)定性好,一般使用環(huán)境的土壤、電力、酸堿等因素不會(huì)使管道損壞。在埋地情況下,HDPE管使用年限可達(dá)5O年以上。(5)適當(dāng)?shù)膿锨?。HDPE管屬柔性管材,可抵御一定程度的地基不均勻沉降,管道接口嚴(yán)密,無滲漏。

主要應(yīng)用于:市政給排水:是代替鑄鐵管、水泥管的理想管材;大型水利工程:輸水、排污、引水排毒管道;煤炭工業(yè):輸煤工程、各類通風(fēng)系統(tǒng);化學(xué)工業(yè);化學(xué)容器,特別是腐蝕性液體的貯存、輸送;無承載力地帶專用管線:沙漠、沼澤、湖區(qū)用流體輸送;周圍腐蝕環(huán)境下的管道鋪設(shè);襯管、穿管工程的應(yīng)用。

3 HDPE管的分類

3.1 HDPE雙壁波紋管

雙壁波紋管是由HDPE同時(shí)擠出的波紋外壁和一層光滑內(nèi)壁一次熔結(jié)擠壓成型的,管壁截面為雙層結(jié)構(gòu),其內(nèi)壁光滑平整,外壁為等矩排列的具有梯形中空結(jié)構(gòu)的管材。具有優(yōu)異的環(huán)剛度和良好的強(qiáng)度與韌性,重量輕、耐沖擊性強(qiáng)、不易破損等特點(diǎn),且運(yùn)輸安裝方便。管道主要采用橡膠圈承插連接(也可采用熱縮帶連接)。由于雙壁波紋管的特殊的波紋管壁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),使得該管在同樣直徑和達(dá)到同樣環(huán)剛度的條件下,用料(HDPE)最省。但受到生產(chǎn)工藝限制,目前國內(nèi)能生產(chǎn)的最大口徑也只有DN1200,使得其推廣受到-定的限制。

3.2 HDPE中空纏繞結(jié)構(gòu)壁管

它是一種以HDPE為原料生產(chǎn)矩形管坯,經(jīng)纏繞焊接成型的一種管材。由于其獨(dú)特的成型工藝,可生產(chǎn)口徑達(dá)3000mm的大口徑管材,這是其他生產(chǎn)工藝難以完成甚至于無法完成的。此種管材與雙壁波紋管在性能上基本一致,管道連接主要采用熱熔帶連接方式,連接成本較雙壁波紋管略高;另外,該管的一個(gè)主要缺點(diǎn)是在同樣直徑和達(dá)到同樣環(huán)剛度下,一般要比直接擠出的雙壁波紋管耗費(fèi)更多的原材料,因此,其生產(chǎn)成本較高。

4 具體施工方法

由于HDPE管為新型管材,沒有統(tǒng)一的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)供參考,結(jié)合生產(chǎn)廠家提供的資料和施工實(shí)踐,談一談纏繞結(jié)構(gòu)壁管熱收縮套連接的做法,供參考。

工藝流程:溝槽開挖-施工排水一管道基礎(chǔ)施工 試驗(yàn)一回填

4.1 溝槽開挖

挖開挖溝槽應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場環(huán)境、槽深、地下水位高低、土質(zhì)情況、施工設(shè)備及季節(jié)影響等因素綜合考慮選定。

程,禁止超挖。如果局部超挖或發(fā)生擾動(dòng),可換填粒徑10-15ram天然級(jí)配砂石料或中、粗砂并夯實(shí)。溝底如有易滑除的塊石、碎石、磚等堅(jiān)硬物體時(shí),應(yīng)鏟除至設(shè)計(jì)標(biāo)高以下0.2m,然后鋪上天然級(jí)配砂石料,面層鋪上砂土整平夯實(shí)。

4.2 施工排水

地下水位高于開挖溝槽槽底高程的地區(qū),施工時(shí)應(yīng)采取降低地下水位的措施,防止開挖后溝槽失穩(wěn);降低地下水位的方法,應(yīng)根據(jù)該地區(qū)土層的滲透能力、降水深度、施工設(shè)備條件等選定;地下水位應(yīng)降至槽底最低點(diǎn)以下0.3-0.5m,溝槽內(nèi)不得積水,嚴(yán)禁在水中施工;臨近建筑物的地方,降低地下水位時(shí),應(yīng)采取預(yù)防措施,防止施工對(duì)建筑物產(chǎn)生影響。(5)管道敷設(shè)完成后,進(jìn)行回填土作業(yè)時(shí),不得停止降低地下水。待管道坑定固結(jié)后,方可停止降低地下水。

4.3 管道基礎(chǔ)

槽底土基應(yīng)符合下列要求:槽底土基的承載力較高(承載力>80KPa)時(shí),可直接采用。但要求槽底連續(xù)平整,原狀土不能被擾動(dòng)。槽底土基的承載力較低(承載力80KPa>承載力≥50KPa)時(shí),原土需經(jīng)降水固結(jié)或采取其它的方法處理后方可作為管道土基進(jìn)行下道工序施工。槽底土基的承載力較差(承載力<50KPa)不能成槽時(shí),可采用礫石砂進(jìn)行處理。要求礫砂層厚度不得小于250mm,并應(yīng)夯實(shí)拍平。施工中應(yīng)防止礫石在溝底兩側(cè)擠出以影響地基處理效果;在管道下方、槽底基層上做200mm厚砂墊層;管道基礎(chǔ)應(yīng)夯實(shí)且表面平整,其密實(shí)度按輕型擊實(shí)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)不得低于90%;管道基礎(chǔ)在接口部位的凹槽,應(yīng)在鋪設(shè)管道時(shí)隨鋪隨挖,凹槽長度L按管徑大小采用,宜為0.4-0.6m,凹槽深度h宜為0.05-0.10m,凹槽寬度h宜為管道直徑的1.1倍。接口完成后,凹槽隨即用砂回填密實(shí);下管安裝前,應(yīng)對(duì)開潛后的槽寬、基礎(chǔ)表面標(biāo)高、檢查井等作業(yè)項(xiàng)目分別進(jìn)行檢查,溝槽內(nèi)應(yīng)無污泥雜物,基面無擾動(dòng)、檢查合格后才可進(jìn)行下一步工序的施工。

4.4 管道安裝

HDPE纏繞增強(qiáng)管道施工環(huán)境溫度宜在40℃;管道配管可用電鋸切割,但端面必須垂直平整,不應(yīng)有損壞;管道連接采用熱收縮帶連接,施工操作如下:文熱收縮帶連接時(shí)應(yīng)清潔對(duì)齊管材的兩端表面,保證連接部位的干凈,然后將需要連接的管兩端水平對(duì)齊;將熱收縮帶套在管材的-端,并用加熱工具對(duì)管材連接處進(jìn)行預(yù)熱;把PE密封帶放在預(yù)熱連接處粘合起來;將熱收縮帶移至連接處,使管材連接縫位于熱收縮帶的中心位置,并加以固定;用加熱工具對(duì)熱收縮帶先從中心部位上下均勻加熱,再左右向外進(jìn)行加熱。加熱以熱收縮帶收縮緊貼在管壁,表面變色點(diǎn)為灰色且兩邊有少許粘膠流出為宜,加熱時(shí)不可集中過分加熱,以防燒穿熱收縮帶;進(jìn)行冷卻,冷卻時(shí)間約為15rain;為防接口合攏時(shí)已敷設(shè)管道軸線位置移動(dòng),需采取穩(wěn)管措施。具體方法可在編織袋內(nèi)灌滿黃砂。封口后壓在已敷設(shè)管道的頂部。具體數(shù)量視管徑大小而異。管道接合后,應(yīng)復(fù)核管道的高程和軸線使其符合要求;管道安裝作業(yè)中,必須保證溝槽排水暢通,嚴(yán)禁水泡溝槽。雨季施工應(yīng)采取防止管材漂浮措施。管道安裝結(jié)束尚未填土?xí)r。一旦遭到水淹,應(yīng)進(jìn)行管中心線和管底高程復(fù)測及外觀檢查,如發(fā)生為宜、漂浮和拔口現(xiàn)象,應(yīng)返工處理。

4.5 管道閉水試驗(yàn)

管道鋪設(shè)完成并經(jīng)檢查合格后且在回填前,應(yīng)進(jìn)行管道的閉水性試驗(yàn);做閉水試驗(yàn)時(shí)應(yīng)確保溝槽內(nèi)無積水;試驗(yàn)管段所有敞口應(yīng)堵嚴(yán),不得有滲水現(xiàn)象。管道閉水檢驗(yàn)采用抽查方式,一般為四節(jié)檢查井井段抽查一節(jié);閉水檢驗(yàn)規(guī)定為向管道充水保持上游管頂以上2m水頭的壓力,外觀檢查不得有漏水現(xiàn)象。

4.6 溝槽回填

從管底基礎(chǔ)至管頂以上0.7m范圍內(nèi),必須用人工回填,嚴(yán)禁用機(jī)械推土回填?；靥钕葟墓艿着c基礎(chǔ)結(jié)合部位開始,沿管腔兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱分層回填并夯實(shí),每層回填高度宜為0.15-0.20m,管頂以下宜用粗砂回填,管頂以上范圍內(nèi),宜回填砂土或接近最佳含水率的素土。管頂0.7m以上部分回填土,可采用機(jī)械回填,但必須從管線兩側(cè)同時(shí)回填并夯實(shí),可使用機(jī)械碾壓。

5 結(jié)論

目前,隨著全國各地城市基礎(chǔ)建設(shè)投資力度的不斷加大,新型管道生產(chǎn)企業(yè)的不斷涌現(xiàn)以及生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大必然會(huì)在全國掀起“管道革命”的熱潮。建設(shè)部即將出臺(tái)政策法規(guī),在全國范圍內(nèi)禁止使用水泥管作為排水、排污管道。因此,市場對(duì)復(fù)合管材的需求將急劇增大。