HDPE管在市政工程中的应用

孙毅

摘要：现阶段我国市政工程中所用的排水、排污管主要为砼管，通过对HDPE管主要物理、化学特性分析，重点介绍了其施工工艺、施工中注意事项及实际工程中的应用情况。

关键词：HDPE管材；性能特点；施工工艺；设计要点

引言

排水系统作为城市的重要基础设施，对保障城市的正常运转及城市安全具有重要作用，其重要性日益得到人们的重视。排水管材作为排水系统的重要组成部分，其性能的优劣将直接影响排水系统的可靠性及安全性。多年来，我国市政工程中所用的排水、排污管道主要为砼管。由于砼管具有施工复杂、周期长、管间连接质量差，易泄露、易污染地下水源、化学性质不稳定、抗变形能力较低、使用寿命短等缺点，所以在欧美等较发达国家，已经逐渐被淘汰。

HDPE管是优质的高密度聚乙烯为主要材料，是一种新型耐酸、耐腐蚀、抗压、无毒的绿色环保管材，使用年限达50年以上，管材较轻便于运输及安装、施工方便、工程综合造价低。

一、HDPE管的性能特点

（一）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。管材壁采用“工字型”结构，耐冲击、耐压，在地基下沉情况下也不会发生断裂，而变形后复原性强，对任何地基都有良好的适应性。

（二）化学稳定性强

具有良好的化学稳定性和环保性，无毒无污染，不利于海藻、细菌等繁殖。据试验，20°C下不受任何有机、无机物的腐蚀，常温条件下，管道与浓硫酸、浓硝酸、氯、溴、卤素物质等强氧化剂长时间接触，尽管会分解为低浓度的脂肪、芳香及其卤化物才会使管体出现熔账现象。

化学稳定性佳，耐老化，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、HDPE具有良好的抗紫外线辐射损害，地理管道在±40°C范围内安全使用50年以上。

（三）柔韧性好，摩阻系数小，通过能力强

HDPE管属于柔性管，延伸性能好，能適应地基条件较差情况下的施工，可以避免地基沉降对管道性能的影响，变形后复原能力强，管道接口严密，无渗漏，且能抵御外部的强烈冲击。在5%的变形条件下，沟槽压实度为85%～95%时，土层的埋设厚度可达11米，管道埋设后，既使地形发生较大的沉降变形也不会发生断裂，特别是我国沿海地区的工程地质条件普遍较差、沉降严重，使用HDPE管比其他的管材有明显的优势。

HDPE管的内壁摩阻系数为0.009，而钢筋混凝土管的内壁摩阻系数为0.013，相对同内径混凝土管，在同等使用条件下输水量可提高40%。因此，HDPE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。

（四）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。

HDPE管设计要点

HDPE管的优缺点比较鲜明，设计中应充分考虑其自身性能及地质环境，主要考虑以下几点：

（1）覆土要求

设计中除满足其最小覆土外，必须保证管道在冰冻层以下，避免低温对管材及接口造成破坏，影响使用寿命。

（2）环刚度选择

环刚度是HDPE管抵抗外部荷载，保持稳定性的重要参数，尤其北方地区为满足管道在冰冻线以下的要求，管道覆土一般较厚，荷载较大，设计时要认真验算，提出环刚度指标。HDPE管为柔性管，在外部荷载作用下，管材与测土共同来承受外部压力，所以环刚度的选择要充分考虑管侧土的综合变形模量，而影响综合综合变形模量的是管侧回填土的土质，压实度和沟槽两侧原状土的土质，设计者应在设计中详细说明回填土质要求，回填密实度。

（3）HDPE管道抗浮稳定性

由于HDPE管自身轻，抗浮能力差。因此，在地下水位较高地区使用该管材，要做抗浮稳定性验算，如上部荷载无法满足管道抗浮稳定时，应采用必要的抗浮措施，确保管道安全完整运行。

二、HDPE施工要点

HDPE管远比钢筋混凝土管的施工工序简单、快捷、可大大缩短工期并节省工程费用。HDPE管道施工流程：开工挖土开槽→管道基础铺设→管道接口→管道与检查井衔接→沟槽回填

（一）开工前准备及测量放线

施工全过程做到“六落实”即施工负责人、施工员、质安员“三位一体”人员落实；施工方案、施工技术、措施落实；施工机具设备、检测手段落实。施测前测量人员先校核施工图纸，按图纸确定排水工程的位置和标高。施工放样记录以书面形式上报监理工程师，待监理认可后方可进行下一道工序施工。

（二）挖土开槽

挖土开槽应严格控制基底高程，禁止超挖。基底设计标高以上0.2-0.3m的原状土要用人工清理至设计标高。如果局部超挖或发生扰动，可换填粒径10-15mm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。

（三）管道基础

管道基础应按设计要求铺设，基础毛垫层厚度，应不小于以下规定：管径315以下为100mm，管径600以下为150mm.管道基础的接口部位，应预留凹槽以便接口操作。凹槽宽约为0.4-0.6m，槽深约为0.05-0.10m，槽长约为管道直径的1.1倍。凹槽在接口完成后，随即用砂填实。

（四）管道接口

管道采用橡胶圈接口时，应先检查橡胶圈是否配套完好，确认胶圈的安放位置，然后将接口范围内的工作面用棉纱清理干净，不得有泥土等杂物。接口作业时，应先将橡胶圈严密地套在一侧管口，调整另一侧管使两侧管在同一轴线上，然后套上橡胶圈，调整橡胶圈使其与管外壁接合紧密，最后套上哈夫外固管箍。

（五）管道与检查井衔接

管道与检查井的连接采用刚性接口，在施工时要求井与管之间用1：2.5水泥砂浆接合密实，该部分井壁砌砖要求发旋砖，井底流槽与管内壁接合平顺，管口与井内壁齐平。

（六）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0.5m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。

（七）雨季施工及抗浮问题

由于塑料管比混凝土管轻，若遇下雨管沟积水，受浮力作用会使管上浮，管道接口脱开，造成浮管（或漂管）事故，因此施工时应注意如下几点：

（1）雨季施工时，作业面不宜过大，应分段完成，尽可能减少对施工的影响。

（2）进入雨季时，应全面勘测施工现场的地形，天然排水系统及原有排水管渠的泄洪能力，结合施工排水要求，制定汛期的排水方案。

（3）对施工现场雨水沟进行检查，或采取必要的措施，以防雨水流入施工沟槽内。

（4）沟槽内不得积水，在有地下水时，降水设备必须保证使地下水位降至槽底以下0.3～0.5m，回填时不得停止降水。

经过几年的实践，HDPE管越来越得到认可，只要设计合理，确保施工质量，在市政工程中应用优势日益明显，随着科技水平的提高，HDPE管材成本会进一步降低，会逐步替代传统管材。

参考文献：

[1]《工程地质手册》第三版《工程地质手册》编写委员会，中国建筑工业出版社

[2]《建筑用塑料管材和管件》，北京塑料工业协会

[3]《城市建设与理论研究》，2006年增刊，刘斌