DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管在新都毗河水環(huán)境工程中的應(yīng)用研究

劉 飛 ， 南 金 東， 楊 弦

(中國水利水電第十工程局有限公司，四川 成都 610072)

1 概 述

新都區(qū)毗河流域水環(huán)境綜合整治工程區(qū)域面積為497 km2，轄13個鎮(zhèn)(街道)、255個村，人口84.86萬人，其建設(shè)內(nèi)容主要包括：截污治污系統(tǒng)、內(nèi)源治理系統(tǒng)、生態(tài)建設(shè)系統(tǒng)、景觀提升系統(tǒng)。工程設(shè)計使用環(huán)剛度SN8、管徑DN300～DN800的DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管(共計52 788 m)用于截污治污系統(tǒng)的污水管網(wǎng)。

2 管材的組成

DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管使用特高分子量聚乙烯材質(zhì)，內(nèi)層采用一種特殊改性的特高密度(每單位50萬～100萬個分子量)聚乙烯，外層采用超高密度的聚乙烯，內(nèi)外層采用性質(zhì)不完全相同的聚乙烯，通過高強度粘合劑和其它輔助材料，經(jīng)過科學(xué)合理、獨特的生產(chǎn)工藝復(fù)合成管材。DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管采用雙層結(jié)構(gòu)、三重加肋的結(jié)構(gòu)方式(圖1)。

雙層結(jié)構(gòu)：雙層加肋雙色增強復(fù)合管的波峰、波谷獨有的雙層結(jié)構(gòu)能使管材在遭遇堅硬物體沖擊的情況下可以更好地保護管材，使管材的雙重內(nèi)壁不會遭到破壞。

三重加肋結(jié)構(gòu)：在雙層加肋雙色增強復(fù)合管的波峰腔內(nèi)、波谷雙層間通過特殊的生產(chǎn)技藝置入了三條高強度的直立內(nèi)肋，使管材的波峰、波谷高強度地融為一體，使其既能抵御強大的外部壓力，又能使管材不變形，管材的局部和整體保持一致，進而大大增強了管材的抗沖擊、抗外力、抗彎曲能力。

3 管材特性及其在該工程中使用具有的優(yōu)勢

圖1 管材外觀及內(nèi)肋結(jié)構(gòu)示意圖

3.1 管材特性

DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管比其他塑料管材的波峰高50%，在雙層加肋雙色增強復(fù)合管的波峰與波峰之間、波谷與波谷之間具有較大的接觸面積，因而大大增強了管材的縫與縫之間的拉伸強度，使管材具有更優(yōu)異的抗橫向拉力。

該管材具有高波峰波紋結(jié)構(gòu)和特殊分子量的雙波谷結(jié)構(gòu)，具有較大的外表面積，擴大了與土壤的壓力接觸面，管材表面均勻承受外力，填入管道波谷內(nèi)的回填土和管道本身共同承受周邊土壤的壓力，形成管土共同作用，能夠?qū)⑼獠亢奢d迅速、徹底地分解傳遞到整條管線中去，最大限度地降低外部荷載對管線自身的沖擊性影響。

DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管采用“芳綸密封件復(fù)式連接法”，即采用“超強PPTA網(wǎng)狀芳綸密封件”與“定向止水熔縫件”相結(jié)合的方法確保零滲漏，是傳統(tǒng)產(chǎn)品連接方式抗?jié)B漏能力的10倍以上(圖2)。

圖2 復(fù)式連接法示意圖

3.2 DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管在該工程中使用具有的優(yōu)勢

(1)耐腐蝕。新都毗河水環(huán)境綜合治理工程以黑臭水體治理和全域截污為主，污水管道需承受長期的腐蝕性污水浸泡沖擊，對管材的耐腐蝕性能要求較高；DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管為全塑管材，由于聚乙烯為惰性材料，可耐酸、堿、鹽等各種化學(xué)介質(zhì)侵蝕，無電化學(xué)腐蝕，其本身就是極好的防腐材料，從而避免了鋼帶被銹蝕造成管材變形、破裂，最終導(dǎo)致路面塌陷的情況出現(xiàn)[1]。

(2)環(huán)剛度高。鑒于新都毗河水環(huán)境綜合治理工程位于成都市新都區(qū)主城區(qū)及城鄉(xiāng)結(jié)合部，廠區(qū)較多，大部分道路過重車，因此而對管材環(huán)剛度要求較高。雖然鋼筋混凝土管的剛度能滿足要求，但其安裝困難，而普通塑料管材的環(huán)剛度往往不能滿足要求。DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管通過科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，大大提高了全塑管材的環(huán)剛度，經(jīng)檢測得知：其環(huán)剛度為SN8級別的DREC管的實際環(huán)剛度能達到9～10 kN/m2，完全能夠滿足該項目的技術(shù)參數(shù)要求。

(3)質(zhì)量較輕，便于安裝。對于城市管道安裝、尤其是巷道內(nèi)的污水管道安裝，吊裝設(shè)備無法進入，若采用重量較大的鋼筋混凝土管，安裝的難度將會大大增加。DREC管在滿足環(huán)剛度和耐腐蝕性要求的同時，因其質(zhì)量較輕，安裝速度快，在安裝過程中具有較大優(yōu)勢，一根DN400×6 m的DREC管兩個工人就可以抬起，從而大大節(jié)約了設(shè)備的成本，提高了施工進度[2]。

4 管道的施工

4.1 溝槽的開挖

溝槽的深度及槽底的凈寬度應(yīng)符合設(shè)計文件要求；當設(shè)計文件無要求時，可視各地區(qū)的具體情況并根據(jù)管徑大小、埋設(shè)深度、施工工藝等確定。當管徑大于、等于DN600 mm時，管道每邊的凈寬不宜小于500 mm。溝槽的形式應(yīng)根據(jù)施工現(xiàn)場的環(huán)境、槽深、地下水位、土質(zhì)情況、施工設(shè)備及季節(jié)影響等因素確定。開挖溝槽時應(yīng)嚴格控制基底高程，不能擾動基底原狀土層。對于基底設(shè)計標高以上0.2～0.3 m的原狀土，應(yīng)在鋪管前人工開挖并清理至設(shè)計標高。如遇超挖或發(fā)生擾動，可填天然級配砂石料，其最大粒徑不大于40 mm并整平夯實，其密實度不應(yīng)低于95%。槽底若有尖硬物體必須清除，用砂石回填處理。槽底不得受水浸泡。當雨季施工時，應(yīng)采取溝槽防泡措施，防止管道漂浮、溝壁坍塌等事故發(fā)生；若采用人工降水，應(yīng)待地下水位穩(wěn)定且降至溝槽底以下時方可開挖[3，4]。

4.2 管道基礎(chǔ)及地基的處理

管道基礎(chǔ)應(yīng)采用土弧基礎(chǔ)。對于一般土質(zhì)，應(yīng)在管底以下原狀土地基或經(jīng)回填夯實的地基上鋪設(shè)一層厚度為100 mm的中粗砂基礎(chǔ)層；當?shù)鼗临|(zhì)較差時，可采用鋪墊厚度不小于200 mm的砂礫石基礎(chǔ)層，亦可分兩層鋪設(shè)：下層使用粒徑為5～32 mm的碎石，厚度100～150 mm，上層鋪中粗砂，厚度不小于50 mm。對于管道設(shè)計土弧基礎(chǔ)支承角范圍內(nèi)的腋角部位，必須采用中粗砂或砂礫石回填密實[3]。

4.3 管道的連接及安裝

管材下管前，必須按產(chǎn)品標準逐節(jié)進行外觀檢驗，對管材斷口處必須進行密封，不符合標準者嚴禁下管敷設(shè)。 根據(jù)管徑的大小、溝槽和施工機具裝備情況確定采用人或機械將管材放入溝槽，下管時須采用可靠的吊具平穩(wěn)下溝，不能與溝壁、溝底激烈碰撞，吊裝應(yīng)有兩個支撐吊點及以上，嚴禁穿心吊，必須使用吊帶，嚴禁使用鋼絲繩吊裝管材。管材端口面的形式通常有螺旋形和垂直軸線的平面形兩種，相應(yīng)管材的連接方式、方法應(yīng)根據(jù)其端口面的形式分別合理確定(圖3)。雨季施工時應(yīng)采取防止管道上浮的措施。

4.4 管道與檢查井的連接

管道與混凝土或磚砌檢查井連接時宜采用剛性連接，連接部位的長度不小于2個或4個螺距。 當管道已敷設(shè)到位、在砌筑磚砌檢查井井壁時,宜采用現(xiàn)澆混凝土包封插入井壁的管端。混凝土包封的厚度不宜小于100 mm，強度等級不能低于C20。管道敷前，在砌筑檢查井時，應(yīng)在井壁上按管道軸線標高和管徑預(yù)留洞口。預(yù)留洞口的內(nèi)徑不宜小于管材外徑加100 mm。連接時，用水泥砂漿填實插入管端與洞口之間的縫隙。水泥砂漿的強度等級不得低于M10且砂漿內(nèi)宜摻入微膨脹劑。對于現(xiàn)澆混凝土包封連接宜采用自膨脹橡膠密封條，可在澆筑混凝土前將橡膠條嵌在插入井壁管端中間部位的波谷內(nèi)，橡膠條的長度應(yīng)大于管材波谷周長的1.25倍。在檢查井井壁與插入管端的連接處澆筑混凝土或填實水泥砂漿時管端圓截面不能出現(xiàn)扭曲變形。管道與塑料檢查井連接時，采用專用連接件連接，然后在其外部包裹熱收縮套密封，以保證接頭處的密封良好(圖4)[5]。

4.5 回 填

管道敷設(shè)完成后，應(yīng)立即進行溝槽回填。在嚴密性檢驗前，除接頭部位可外露外，管道兩側(cè)和管頂以上的回填高度不宜小于0.5 m；嚴密性檢驗合格后，應(yīng)及時回填其余部分。 溝槽回填應(yīng)從管道、檢查井等構(gòu)筑物兩側(cè)同時對稱進行并確保

圖3 管道連接安裝圖

圖4 管道與塑料檢查井的連接照片

管道和構(gòu)筑物不產(chǎn)生側(cè)移，必要時宜采取臨時限位措施防止其上抬。從管底基礎(chǔ)至管頂以上0.5 m范圍內(nèi)，必須采用人工回填，嚴禁用機械推土回填。管頂0.5 m以上的溝槽采用機械回填時應(yīng)從管軸線兩側(cè)同時進行并夯實、碾壓。回填時溝槽內(nèi)應(yīng)無積水，不能帶水回填，不能回填淤泥、有機物及凍土，回填土中不能含有石塊、磚及其它雜硬物體。當溝槽采用鋼板樁支護時，在回填高度達到規(guī)定高度后方可拔除鋼板樁，鋼板樁拔除后應(yīng)及時回填樁孔并應(yīng)采取措施填實；當采用砂灌填時，可沖水密實；當對地面沉降有控制要求時，宜采取邊拔樁、邊注漿的措施。溝槽回填時應(yīng)嚴格控制管道的豎向變形，當管徑較大、管頂覆土較高時，可在管內(nèi)設(shè)置臨時支撐或采取預(yù)變形等措施?；靥钔恋拿軐嵍葢?yīng)符合設(shè)計要求[5]。

5 閉水試驗

實施閉水試驗時其水頭應(yīng)滿足以下要求：

當試驗段上游設(shè)計水頭未超過管頂內(nèi)壁時，試驗水頭應(yīng)以試驗段上游管頂內(nèi)壁加2 m計。

當試驗段上游設(shè)計水頭超過管頂內(nèi)壁時，試驗水頭應(yīng)以試驗段上游設(shè)計水頭加2 m計。

當計算出的試驗水頭超過上游檢查井井口時，試驗水頭應(yīng)以上游檢查井井口高度為準。

試驗中，試驗管段注滿水后的浸泡時間不應(yīng)少于24 h。當試驗水頭達到規(guī)定水頭時開始計時，觀測管道的滲水量，直到觀測結(jié)束時應(yīng)不斷地向試驗管段內(nèi)補水以保持試驗水頭恒定。滲水量的觀測時間不得小于30 min。在試驗過程中應(yīng)做記錄。

6 DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管在新都水環(huán)境工程中的應(yīng)用

新都毗河水環(huán)境項目雨污水管網(wǎng)改造工程采用了部分管徑為DN300～DN500、環(huán)剛度SN8的DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管作為污水管，管道間采用“超強PPTA網(wǎng)狀芳綸密封件”與“定向止水熔縫件”相結(jié)合的“芳綸密封件復(fù)式連接法”連接。

通過cctv管道機器人對該工程中已鋪設(shè)的DREC管道進行檢測得知：所有管道均未出現(xiàn)腐蝕、破損、開裂分層等現(xiàn)象，質(zhì)量優(yōu)異、性能穩(wěn)定可靠。經(jīng)檢測，管道連接處未發(fā)現(xiàn)滲漏情況，證明該管材及連接件的抗?jié)B能力較強。

DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管質(zhì)量優(yōu)異、性能穩(wěn)定可靠，使用年限長，極大地降低了因管材質(zhì)量導(dǎo)致管網(wǎng)失效的風險，尤其是在PPP項目中，極大地降低了SPV公司在管網(wǎng)運營期內(nèi)的維護、修復(fù)費用和運營成本。

7 結(jié) 語

(1)DREC雙層加肋雙色增強復(fù)合管是一種良好的城市排水管材，不但能保證環(huán)剛度、環(huán)柔度等技術(shù)指標，其還具有超長的使用壽命。

(2)管材為全塑管道，耐磨性強、柔韌性強、抗地基沉降能力極強，耐酸堿鹽和化學(xué)腐蝕能力強。

(3)管材重量較輕，便于安裝，能較大程度地節(jié)約安裝成本并提高施工進度。