HDPE管在市政工程中的應(yīng)用

孫毅

摘要：現(xiàn)階段我國(guó)市政工程中所用的排水、排污管主要為砼管，通過(guò)對(duì)HDPE管主要物理、化學(xué)特性分析，重點(diǎn)介紹了其施工工藝、施工中注意事項(xiàng)及實(shí)際工程中的應(yīng)用情況。

關(guān)鍵詞：HDPE管材；性能特點(diǎn)；施工工藝；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

引言

排水系統(tǒng)作為城市的重要基礎(chǔ)設(shè)施，對(duì)保障城市的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及城市安全具有重要作用，其重要性日益得到人們的重視。排水管材作為排水系統(tǒng)的重要組成部分，其性能的優(yōu)劣將直接影響排水系統(tǒng)的可靠性及安全性。多年來(lái)，我國(guó)市政工程中所用的排水、排污管道主要為砼管。由于砼管具有施工復(fù)雜、周期長(zhǎng)、管間連接質(zhì)量差，易泄露、易污染地下水源、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、抗變形能力較低、使用壽命短等缺點(diǎn)，所以在歐美等較發(fā)達(dá)國(guó)家，已經(jīng)逐漸被淘汰。

HDPE管是優(yōu)質(zhì)的高密度聚乙烯為主要材料，是一種新型耐酸、耐腐蝕、抗壓、無(wú)毒的綠色環(huán)保管材，使用年限達(dá)50年以上，管材較輕便于運(yùn)輸及安裝、施工方便、工程綜合造價(jià)低。

一、HDPE管的性能特點(diǎn)

（一）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。管材壁采用“工字型”結(jié)構(gòu)，耐沖擊、耐壓，在地基下沉情況下也不會(huì)發(fā)生斷裂，而變形后復(fù)原性強(qiáng)，對(duì)任何地基都有良好的適應(yīng)性。

（二）化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)

具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和環(huán)保性，無(wú)毒無(wú)污染，不利于海藻、細(xì)菌等繁殖。據(jù)試驗(yàn)，20°C下不受任何有機(jī)、無(wú)機(jī)物的腐蝕，常溫條件下，管道與濃硫酸、濃硝酸、氯、溴、鹵素物質(zhì)等強(qiáng)氧化劑長(zhǎng)時(shí)間接觸，盡管會(huì)分解為低濃度的脂肪、芳香及其鹵化物才會(huì)使管體出現(xiàn)熔賬現(xiàn)象。

化學(xué)穩(wěn)定性佳，耐老化，使用壽命長(zhǎng)。HDPE分子沒(méi)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、HDPE具有良好的抗紫外線輻射損害，地理管道在±40°C范圍內(nèi)安全使用50年以上。

（三）柔韌性好，摩阻系數(shù)小，通過(guò)能力強(qiáng)

HDPE管屬于柔性管，延伸性能好，能適應(yīng)地基條件較差情況下的施工，可以避免地基沉降對(duì)管道性能的影響，變形后復(fù)原能力強(qiáng)，管道接口嚴(yán)密，無(wú)滲漏，且能抵御外部的強(qiáng)烈沖擊。在5%的變形條件下，溝槽壓實(shí)度為85%～95%時(shí)，土層的埋設(shè)厚度可達(dá)11米，管道埋設(shè)后，既使地形發(fā)生較大的沉降變形也不會(huì)發(fā)生斷裂，特別是我國(guó)沿海地區(qū)的工程地質(zhì)條件普遍較差、沉降嚴(yán)重，使用HDPE管比其他的管材有明顯的優(yōu)勢(shì)。

HDPE管的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.009，而鋼筋混凝土管的內(nèi)壁摩阻系數(shù)為0.013，相對(duì)同內(nèi)徑混凝土管，在同等使用條件下輸水量可提高40%。因此，HDPE管比同口徑的其他管材可通過(guò)更大的流量。換言之，同流量情況下，可采用口徑較小的HDPE管。

（四）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(shì)更加明顯。

HDPE管設(shè)計(jì)要點(diǎn)

HDPE管的優(yōu)缺點(diǎn)比較鮮明，設(shè)計(jì)中應(yīng)充分考慮其自身性能及地質(zhì)環(huán)境，主要考慮以下幾點(diǎn)：

（1）覆土要求

設(shè)計(jì)中除滿(mǎn)足其最小覆土外，必須保證管道在冰凍層以下，避免低溫對(duì)管材及接口造成破壞，影響使用壽命。

（2）環(huán)剛度選擇

環(huán)剛度是HDPE管抵抗外部荷載，保持穩(wěn)定性的重要參數(shù)，尤其北方地區(qū)為滿(mǎn)足管道在冰凍線以下的要求，管道覆土一般較厚，荷載較大，設(shè)計(jì)時(shí)要認(rèn)真驗(yàn)算，提出環(huán)剛度指標(biāo)。HDPE管為柔性管，在外部荷載作用下，管材與測(cè)土共同來(lái)承受外部壓力，所以環(huán)剛度的選擇要充分考慮管側(cè)土的綜合變形模量，而影響綜合綜合變形模量的是管側(cè)回填土的土質(zhì)，壓實(shí)度和溝槽兩側(cè)原狀土的土質(zhì)，設(shè)計(jì)者應(yīng)在設(shè)計(jì)中詳細(xì)說(shuō)明回填土質(zhì)要求，回填密實(shí)度。

（3）HDPE管道抗浮穩(wěn)定性

由于HDPE管自身輕，抗浮能力差。因此，在地下水位較高地區(qū)使用該管材，要做抗浮穩(wěn)定性驗(yàn)算，如上部荷載無(wú)法滿(mǎn)足管道抗浮穩(wěn)定時(shí)，應(yīng)采用必要的抗浮措施，確保管道安全完整運(yùn)行。

二、HDPE施工要點(diǎn)

HDPE管遠(yuǎn)比鋼筋混凝土管的施工工序簡(jiǎn)單、快捷、可大大縮短工期并節(jié)省工程費(fèi)用。HDPE管道施工流程：開(kāi)工挖土開(kāi)槽→管道基礎(chǔ)鋪設(shè)→管道接口→管道與檢查井銜接→溝槽回填

（一）開(kāi)工前準(zhǔn)備及測(cè)量放線

施工全過(guò)程做到“六落實(shí)”即施工負(fù)責(zé)人、施工員、質(zhì)安員“三位一體”人員落實(shí)；施工方案、施工技術(shù)、措施落實(shí)；施工機(jī)具設(shè)備、檢測(cè)手段落實(shí)。施測(cè)前測(cè)量人員先校核施工圖紙，按圖紙確定排水工程的位置和標(biāo)高。施工放樣記錄以書(shū)面形式上報(bào)監(jiān)理工程師，待監(jiān)理認(rèn)可后方可進(jìn)行下一道工序施工。

（二）挖土開(kāi)槽

挖土開(kāi)槽應(yīng)嚴(yán)格控制基底高程，禁止超挖?；自O(shè)計(jì)標(biāo)高以上0.2-0.3m的原狀土要用人工清理至設(shè)計(jì)標(biāo)高。如果局部超挖或發(fā)生擾動(dòng)，可換填粒徑10-15mm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)。

（三）管道基礎(chǔ)

管道基礎(chǔ)應(yīng)按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)，基礎(chǔ)毛墊層厚度，應(yīng)不小于以下規(guī)定：管徑315以下為100mm，管徑600以下為150mm.管道基礎(chǔ)的接口部位，應(yīng)預(yù)留凹槽以便接口操作。凹槽寬約為0.4-0.6m，槽深約為0.05-0.10m，槽長(zhǎng)約為管道直徑的1.1倍。凹槽在接口完成后，隨即用砂填實(shí)。

（四）管道接口

管道采用橡膠圈接口時(shí)，應(yīng)先檢查橡膠圈是否配套完好，確認(rèn)膠圈的安放位置，然后將接口范圍內(nèi)的工作面用棉紗清理干凈，不得有泥土等雜物。接口作業(yè)時(shí)，應(yīng)先將橡膠圈嚴(yán)密地套在一側(cè)管口，調(diào)整另一側(cè)管使兩側(cè)管在同一軸線上，然后套上橡膠圈，調(diào)整橡膠圈使其與管外壁接合緊密，最后套上哈夫外固管箍。

（五）管道與檢查井銜接

管道與檢查井的連接采用剛性接口，在施工時(shí)要求井與管之間用1：2.5水泥砂漿接合密實(shí)，該部分井壁砌磚要求發(fā)旋磚，井底流槽與管內(nèi)壁接合平順，管口與井內(nèi)壁齊平。

（六）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(kāi)始，沿管腔兩側(cè)同時(shí)對(duì)稱(chēng)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0.5m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。

（七）雨季施工及抗浮問(wèn)題

由于塑料管比混凝土管輕，若遇下雨管溝積水，受浮力作用會(huì)使管上浮，管道接口脫開(kāi)，造成浮管（或漂管）事故，因此施工時(shí)應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

（1）雨季施工時(shí)，作業(yè)面不宜過(guò)大，應(yīng)分段完成，盡可能減少對(duì)施工的影響。

（2）進(jìn)入雨季時(shí)，應(yīng)全面勘測(cè)施工現(xiàn)場(chǎng)的地形，天然排水系統(tǒng)及原有排水管渠的泄洪能力，結(jié)合施工排水要求，制定汛期的排水方案。

（3）對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)雨水溝進(jìn)行檢查，或采取必要的措施，以防雨水流入施工溝槽內(nèi)。

（4）溝槽內(nèi)不得積水，在有地下水時(shí)，降水設(shè)備必須保證使地下水位降至槽底以下0.3～0.5m，回填時(shí)不得停止降水。

經(jīng)過(guò)幾年的實(shí)踐，HDPE管越來(lái)越得到認(rèn)可，只要設(shè)計(jì)合理，確保施工質(zhì)量，在市政工程中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)日益明顯，隨著科技水平的提高，HDPE管材成本會(huì)進(jìn)一步降低，會(huì)逐步替代傳統(tǒng)管材。

參考文獻(xiàn)：

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[2]《建筑用塑料管材和管件》，北京塑料工業(yè)協(xié)會(huì)

[3]《城市建設(shè)與理論研究》，2006年增刊，劉斌