市政施工技術(shù)中HDPE管應(yīng)用的關(guān)鍵問題及要點(diǎn)分析

金雨 羅學(xué)敏

市政施工技術(shù)中HDPE管應(yīng)用的關(guān)鍵問題及要點(diǎn)分析

金雨 羅學(xué)敏

HDPE管作為一種新型的材料已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用到市政施工中，但在具體的應(yīng)用中仍存在許多問題，需要我們從技術(shù)上進(jìn)行分析和改善。

一、HDPE管概念簡述

HDPE管是高密度聚乙烯管的英文縮寫，是一種結(jié)晶度高、非極性的熱塑性樹脂管材，其內(nèi)壁光滑平坦，外壁呈環(huán)狀波紋型結(jié)構(gòu)。

HDPE管具有其他塑料管材不可比擬的優(yōu)良特性，十分適合城市給排水管道建設(shè)。

城市排水管道中水質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對管道的耐腐蝕性要求很高。HDPE管化學(xué)成分十分穩(wěn)定，除了濃硝酸、二甲苯、四氯化碳等強(qiáng)氧化劑，可以耐得住絕大多數(shù)的生活和化工用品，具有良好的抗腐蝕性。

同時(shí)HDPE管具有一定的抗壓性和絕緣性，非常適用于給排水管道地下埋管建設(shè)的特點(diǎn)。另外HDPE管材耐低溫，可在-40F的溫度下正常使用。

與傳統(tǒng)的管材相比，HDPE管內(nèi)壁光滑，對水流的阻力非常的小，可有效節(jié)約水資源。且材料本身自重輕，方便貯存和運(yùn)輸，可極大地加速施工進(jìn)程，縮短工期。

二、HDPE管在市政施工中存在的關(guān)鍵性問題分析

1.材料原因易損壞

HDPE管極易發(fā)生環(huán)境應(yīng)力開裂現(xiàn)象，是HDPE管損壞的最主要原因。由于HDPE管的形態(tài)和結(jié)構(gòu)的影響，其對環(huán)境應(yīng)力十分敏感。例如HDPE的分子量、分子鏈的支化度、結(jié)晶度，片晶間距等等均是影響HDPE管的環(huán)境應(yīng)力能力的因素。溫度對HDPE的結(jié)晶情況影響極大，低溫可以使HDPE形成低聚集的結(jié)晶區(qū)，相反，溫度高則形成高聚集的結(jié)晶區(qū)。低結(jié)晶區(qū)的管材韌性高，高結(jié)晶區(qū)的管材則呈現(xiàn)剛性強(qiáng)的特點(diǎn)。結(jié)晶程度分布不均，使得管材的力學(xué)性能不平衡，對環(huán)境應(yīng)力的承受程度也就不同，造成HDPE管的環(huán)境應(yīng)力開裂。在生產(chǎn)運(yùn)輸和貯存過程中，常因?yàn)槿藶樘幹貌划?dāng)造成材料損壞，例如夏季溫度高時(shí)，管材暴曬在陽光下，管內(nèi)空氣流通差，易發(fā)生變形；在堅(jiān)硬不平的地面上滾動(dòng)，容易使管材產(chǎn)生劃痕或裂紋等。

2.接頭處理復(fù)雜易漏水

城市地下給排水管道排列交錯(cuò)復(fù)雜，受管道的流通方向及地勢高低影響，常形成多向或者異形的接頭形狀，因此對接頭的處理要求也十分的復(fù)雜，目前的主要處理方式有電熱熔帶連接、承插式連接、法蘭連接等。施工過程中處理不當(dāng)，易發(fā)生管道漏水現(xiàn)象。例如承插式連接方式，容易受施工現(xiàn)場環(huán)境潔凈程度的影響，連接所用橡膠圈上不能有任何附著物，否則會造成膠圈不能貼緊內(nèi)壁，產(chǎn)生漏水點(diǎn)。同時(shí)，嚴(yán)格把控材料的收縮率，確保橡膠圈正確到位，避免發(fā)生扭曲或者異位。輕微的扭曲都會導(dǎo)致管道連接處的非嚴(yán)密性對接，形成滲漏；選取電熱熔帶的連接方式時(shí)，對施工環(huán)境溫度及施工規(guī)范要求嚴(yán)格，施工溫度不得低于5℃，過低的環(huán)境溫度，不利于材料在電阻的熱作用下熔化，且在材料自然冷卻時(shí)間內(nèi)不能施加任何的外力或移動(dòng)，否則易造成材料變形；部分區(qū)域的管道口徑較大，接口底部的熱熔帶也相應(yīng)增加，乙炔噴頭的火焰很難觸及到熱熔帶表面，致使熱熔帶底部焊接不扎實(shí)，帶體脫落，影響接口質(zhì)量。電熔接口被浸泡或者帶水作業(yè)也會對接口的完工質(zhì)量產(chǎn)生影響。

管道接頭施工過程中，工人還容易受到涵洞內(nèi)的光線影響。有些涵洞內(nèi)光線不足，工人的視線受到限制，造成對橡膠圈或者承插口的清理不完全，殘留附著物；或者進(jìn)行電熱熔連接時(shí)不能準(zhǔn)確掌握電熔時(shí)間，影響工程質(zhì)量。

3.土壤因素易出現(xiàn)變形問題

我國城市地下給排水管道的主要施工環(huán)境的土質(zhì)為粘土層或硬土層，這兩種土層對HDPE管造成的影響較小，材料不易變形。但部分地區(qū)土壤以砂卵石、流砂土為主，這些土質(zhì)最大的特點(diǎn)是土壤松散、持力性能差，且極易透水。飽水的砂土，當(dāng)遇到觸動(dòng)時(shí)易發(fā)生流動(dòng)，形成流砂，在地下水的作用下，土基變得極其不穩(wěn)定，嚴(yán)重失穩(wěn)情況下極易對剛性接口的管道造成沖擊，使接口產(chǎn)生縫隙，流砂通過管道流走，造成管道周圍土壤稀松，管材持力不均，發(fā)生下沉，造成水管變形，形成我們俗稱的“沉管”現(xiàn)象。一處管道發(fā)生變形后，使管道的整體荷載能力發(fā)生變化，變形的管道受壓能力變?nèi)?，對連接管道造成連鎖創(chuàng)傷。當(dāng)某處變形后，水流的正常流通就會受到影響，水流匯集于一處，對兩個(gè)管道接口處形成巨大壓力，極易使管道發(fā)生爆裂。

三、市政施工技術(shù)中HDPE管應(yīng)用的重點(diǎn)策略分析

1.改善材料管材的剛度

環(huán)剛度是影響HDPE管材荷載能力和抗環(huán)境應(yīng)力的關(guān)鍵因。HDPE管材的環(huán)剛度受材料的外在構(gòu)成結(jié)構(gòu)和內(nèi)在的物質(zhì)結(jié)構(gòu)共同影響。從管材的外部構(gòu)成結(jié)構(gòu)考慮，可以對管材進(jìn)行內(nèi)外壁加厚處理，但這種處理方法減少了管材內(nèi)部的流通空間，加大了原材料的用量和生產(chǎn)運(yùn)輸成本，不利于實(shí)際施工的進(jìn)行，所以對管材從外部結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改變是極為有限的。從材料的內(nèi)在物質(zhì)結(jié)構(gòu)考慮，HDPE管柔性特質(zhì)的形成是基于高聚乙烯樹脂本身的分子結(jié)構(gòu)和結(jié)晶方式的，這是無法改變的。那么在以高聚乙烯樹脂為主要材料的前提下，通過加入其它力學(xué)性能好的材料，是加強(qiáng)HDPE管環(huán)剛度的有效途徑。加入的材料需要通過具體實(shí)驗(yàn)，確定合理比值，在管材的柔韌性、加工性及環(huán)剛度之間取得平衡。

2.合理選擇接口方式，提升接口穩(wěn)定

HDPE管材進(jìn)入我國城市管道施工領(lǐng)域較晚，技術(shù)水平不夠完善，工人施工經(jīng)驗(yàn)不足。正確的選擇接口處理方式，提高接口穩(wěn)定性，是提升HDPE管材施工質(zhì)量的關(guān)鍵。承插式連接、電熱熔帶連接等接口方式都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，部分連接方式對施工環(huán)境的溫度、光線等條件有明確的要求，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來合理選擇。

承插式連接方式是目前HDPE管道接口的主流連接方式，該種方式是一種柔性接口方式，可以有效減少地基不勻稱下降的影響。目前的承插口連接主要運(yùn)用橡膠圈進(jìn)行密封連接，相較于熱縮套連接，減少了接口松動(dòng)的可能性。施工前確定水流的流向，分別將管道的插口順?biāo)?，承口逆水放置，按照先下游后上游的順序進(jìn)行連接；要嚴(yán)格檢查承口與插口、承口內(nèi)壁，膠圈要確保干凈，附著物對膠圈的密封性有明顯影響，易造成管道漏水。另外，要保證橡膠圈的順滑和平整，并在承口內(nèi)壁和橡膠圈外延涂抹潤滑劑，以確保橡膠圈均勻完好地卡在槽內(nèi)。

根據(jù)施工現(xiàn)場情況，部分管道連接是不能采用溶解性粘合劑進(jìn)行管道連接的，尤其是遇到管道與三通、彎頭、異徑接頭連接的時(shí)候，對管道接口的工藝要求很高，此時(shí)電熔帶連接方式是最為有效的。電熔帶連接技術(shù)是我國發(fā)展時(shí)間最長，技術(shù)也相對成熟的一種連接方式，焊接設(shè)備與方式較以前也發(fā)生了巨大的變化。通過鋼塑管過渡進(jìn)行連接，能有效加強(qiáng)管體與管材之間的一體化，保證管道的密封性，防止泄露，同時(shí)施工過程中要根據(jù)季節(jié)變化控制熱熔后的冷卻時(shí)間，冬季時(shí)間為10分鐘，夏季應(yīng)在此基礎(chǔ)上延長一倍。

四、結(jié)語

綜上所述，HDPE管在現(xiàn)代城市管道建設(shè)中應(yīng)用廣泛，其性能良好，具有比其他塑料管材明顯的優(yōu)勢。只有對HDPE管材的進(jìn)一步改良，優(yōu)化材料性能，選擇合理的施工方式，才能充分滿足城市給排水管道建設(shè)的需求，加速城市的發(fā)展。

（作者單位：金雨，浙江金華中瑞園林建設(shè)有限公司；羅學(xué)敏，浙江金華興達(dá)建設(shè)有限公司）