HDPE管材的特点和应用分析

连乐强

摘要:HDPE管是一种新型管材,其各方面指标都优于现在常用的传统排水管材,代表了未来排水管材的发展方向。随着科技水平的提高,新型管材的成本将进一步降低,将全面替代传统管材。

关键词:HDPE管;市政工程;应用

1 前言

高密度聚乙烯(HDPE)重壁管材是具有国际先进水平的新型绿色环保建材产品,是国家建设部以塑代钢、以塑代水泥的重点推广产品,对节约能源、减少污染、保护环境具有重要意义。大口径高密度聚乙烯双重壁管材是采用低压高密度(HDPE)聚乙烯为原料,由于采用特殊的生产工艺和结构设计大大增大管道的法向强度和环向刚度。即使对于管径较大的管材,也能很好的承担覆士压力和交通荷载。这种管道具有连接可靠、耐腐蚀、韧性、弹性好、使用寿命长、施工方便等一系列优点。

2 HDPE管的性能特点和应用范围

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:(1)抗压能力强。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。(2)摩阻系数小。通过能力强。HDPE管的内壁摩阻系数为0.O09,而钢筋混凝土管的内壁摩阻系数为0.013。因此,HDP~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,可采用口径较小的HDPE管。(3)施工便捷。由于HDPE管重量轻,搬运和连接都很方便,因而施工速度快。在工期紧和施工条件差的情况下,其优势更加明显。(4)化学稳定性佳,使用寿命长。HDPE分子没有极性,所以化学稳定性好,一般使用环境的土壤、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5O年以上。(5)适当的挠曲度。HDPE管属柔性管材,可抵御一定程度的地基不均匀沉降,管道接口严密,无渗漏。

主要应用于:市政给排水:是代替铸铁管、水泥管的理想管材;大型水利工程:输水、排污、引水排毒管道;煤炭工业:输煤工程、各类通风系统;化学工业;化学容器,特别是腐蚀性液体的贮存、输送;无承载力地带专用管线:沙漠、沼泽、湖区用流体输送;周围腐蚀环境下的管道铺设;衬管、穿管工程的应用。

3 HDPE管的分类

3.1 HDPE双壁波纹管

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。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,且运输安装方便。管道主要采用橡胶圈承插连接(也可采用热缩带连接)。由于双壁波纹管的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-定的限制。

3.2 HDPE中空缠绕结构壁管

它是一种以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,这是其他生产工艺难以完成甚至于无法完成的。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;另外,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。

4 具体施工方法

由于HDPE管为新型管材,没有统一的相关标准供参考,结合生产厂家提供的资料和施工实践,谈一谈缠绕结构壁管热收缩套连接的做法,供参考。

工艺流程:沟槽开挖-施工排水一管道基础施工 试验一回填

4.1 沟槽开挖

挖开挖沟槽应根据施工现场环境、槽深、地下水位高低、土质情况、施工设备及季节影响等因素综合考虑选定。

程,禁止超挖。如果局部超挖或发生扰动,可换填粒径10-15ram天然级配砂石料或中、粗砂并夯实。沟底如有易滑除的块石、碎石、砖等坚硬物体时,应铲除至设计标高以下0.2m,然后铺上天然级配砂石料,面层铺上砂土整平夯实。

4.2 施工排水

地下水位高于开挖沟槽槽底高程的地区,施工时应采取降低地下水位的措施,防止开挖后沟槽失稳;降低地下水位的方法,应根据该地区土层的渗透能力、降水深度、施工设备条件等选定;地下水位应降至槽底最低点以下0.3-0.5m,沟槽内不得积水,严禁在水中施工;临近建筑物的地方,降低地下水位时,应采取预防措施,防止施工对建筑物产生影响。(5)管道敷设完成后,进行回填土作业时,不得停止降低地下水。待管道坑定固结后,方可停止降低地下水。

4.3 管道基础

槽底土基应符合下列要求:槽底土基的承载力较高(承载力>80KPa)时,可直接采用。但要求槽底连续平整,原状土不能被扰动。槽底土基的承载力较低(承载力80KPa>承载力≥50KPa)时,原土需经降水固结或采取其它的方法处理后方可作为管道土基进行下道工序施工。槽底土基的承载力较差(承载力<50KPa)不能成槽时,可采用砾石砂进行处理。要求砾砂层厚度不得小于250mm,并应夯实拍平。施工中应防止砾石在沟底两侧挤出以影响地基处理效果;在管道下方、槽底基层上做200mm厚砂垫层;管道基础应夯实且表面平整,其密实度按轻型击实试验标准不得低于90%;管道基础在接口部位的凹槽,应在铺设管道时随铺随挖,凹槽长度L按管径大小采用,宜为0.4-0.6m,凹槽深度h宜为0.05-0.10m,凹槽宽度h宜为管道直径的1.1倍。接口完成后,凹槽随即用砂回填密实;下管安装前,应对开潜后的槽宽、基础表面标高、检查井等作业项目分别进行检查,沟槽内应无污泥杂物,基面无扰动、检查合格后才可进行下一步工序的施工。

4.4 管道安装

HDPE缠绕增强管道施工环境温度宜在40℃;管道配管可用电锯切割,但端面必须垂直平整,不应有损坏;管道连接采用热收缩带连接,施工操作如下:文热收缩带连接时应清洁对齐管材的两端表面,保证连接部位的干净,然后将需要连接的管两端水平对齐;将热收缩带套在管材的-端,并用加热工具对管材连接处进行预热;把PE密封带放在预热连接处粘合起来;将热收缩带移至连接处,使管材连接缝位于热收缩带的中心位置,并加以固定;用加热工具对热收缩带先从中心部位上下均匀加热,再左右向外进行加热。加热以热收缩带收缩紧贴在管壁,表面变色点为灰色且两边有少许粘胶流出为宜,加热时不可集中过分加热,以防烧穿热收缩带;进行冷却,冷却时间约为15rain;为防接口合拢时已敷设管道轴线位置移动,需采取稳管措施。具体方法可在编织袋内灌满黄砂。封口后压在已敷设管道的顶部。具体数量视管径大小而异。管道接合后,应复核管道的高程和轴线使其符合要求;管道安装作业中,必须保证沟槽排水畅通,严禁水泡沟槽。雨季施工应采取防止管材漂浮措施。管道安装结束尚未填土时。一旦遭到水淹,应进行管中心线和管底高程复测及外观检查,如发生为宜、漂浮和拔口现象,应返工处理。

4.5 管道闭水试验

管道铺设完成并经检查合格后且在回填前,应进行管道的闭水性试验;做闭水试验时应确保沟槽内无积水;试验管段所有敞口应堵严,不得有渗水现象。管道闭水检验采用抽查方式,一般为四节检查井井段抽查一节;闭水检验规定为向管道充水保持上游管顶以上2m水头的压力,外观检查不得有漏水现象。

4.6 沟槽回填

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,管顶以下宜用粗砂回填,管顶以上范围内,宜回填砂土或接近最佳含水率的素土。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。

5 结论

目前,随着全国各地城市基础建设投资力度的不断加大,新型管道生产企业的不断涌现以及生产能力的不断扩大必然会在全国掀起“管道革命”的热潮。建设部即将出台政策法规,在全国范围内禁止使用水泥管作为排水、排污管道。因此,市场对复合管材的需求将急剧增大。