市政施工技术中HDPE管应用的关键问题及要点分析

2017-07-05金雨罗学敏

中华建设 2017年6期

关键词：橡胶圈热熔管材

金雨罗学敏

金雨罗学敏

HDPE管作为一种新型的材料已经被广泛地应用到市政施工中，但在具体的应用中仍存在许多问题，需要我们从技术上进行分析和改善。

一、HDPE管概念简述

HDPE管是高密度聚乙烯管的英文缩写，是一种结晶度高、非极性的热塑性树脂管材，其内壁光滑平坦，外壁呈环状波纹型结构。

HDPE管具有其他塑料管材不可比拟的优良特性，十分适合城市给排水管道建设。

城市排水管道中水质结构复杂，对管道的耐腐蚀性要求很高。HDPE管化学成分十分稳定，除了浓硝酸、二甲苯、四氯化碳等强氧化剂，可以耐得住绝大多数的生活和化工用品，具有良好的抗腐蚀性。

同时HDPE管具有一定的抗压性和绝缘性，非常适用于给排水管道地下埋管建设的特点。另外HDPE管材耐低温，可在-40F的温度下正常使用。

与传统的管材相比，HDPE管内壁光滑，对水流的阻力非常的小，可有效节约水资源。且材料本身自重轻，方便贮存和运输，可极大地加速施工进程，缩短工期。

二、HDPE管在市政施工中存在的关键性问题分析

1.材料原因易损坏

HDPE管极易发生环境应力开裂现象，是HDPE管损坏的最主要原因。由于HDPE管的形态和结构的影响，其对环境应力十分敏感。例如HDPE的分子量、分子链的支化度、结晶度，片晶间距等等均是影响HDPE管的环境应力能力的因素。温度对HDPE的结晶情况影响极大，低温可以使HDPE形成低聚集的结晶区，相反，温度高则形成高聚集的结晶区。低结晶区的管材韧性高，高结晶区的管材则呈现刚性强的特点。结晶程度分布不均，使得管材的力学性能不平衡，对环境应力的承受程度也就不同，造成HDPE管的环境应力开裂。在生产运输和贮存过程中，常因为人为处置不当造成材料损坏，例如夏季温度高时，管材暴晒在阳光下，管内空气流通差，易发生变形；在坚硬不平的地面上滚动，容易使管材产生划痕或裂纹等。

2.接头处理复杂易漏水

城市地下给排水管道排列交错复杂，受管道的流通方向及地势高低影响，常形成多向或者异形的接头形状，因此对接头的处理要求也十分的复杂，目前的主要处理方式有电热熔带连接、承插式连接、法兰连接等。施工过程中处理不当，易发生管道漏水现象。例如承插式连接方式，容易受施工现场环境洁净程度的影响，连接所用橡胶圈上不能有任何附着物，否则会造成胶圈不能贴紧内壁，产生漏水点。同时，严格把控材料的收缩率，确保橡胶圈正确到位，避免发生扭曲或者异位。轻微的扭曲都会导致管道连接处的非严密性对接，形成渗漏；选取电热熔带的连接方式时，对施工环境温度及施工规范要求严格，施工温度不得低于5℃，过低的环境温度，不利于材料在电阻的热作用下熔化，且在材料自然冷却时间内不能施加任何的外力或移动，否则易造成材料变形；部分区域的管道口径较大，接口底部的热熔带也相应增加，乙炔喷头的火焰很难触及到热熔带表面，致使热熔带底部焊接不扎实，带体脱落，影响接口质量。电熔接口被浸泡或者带水作业也会对接口的完工质量产生影响。

管道接头施工过程中，工人还容易受到涵洞内的光线影响。有些涵洞内光线不足，工人的视线受到限制，造成对橡胶圈或者承插口的清理不完全，残留附着物；或者进行电热熔连接时不能准确掌握电熔时间，影响工程质量。

3.土壤因素易出现变形问题

我国城市地下给排水管道的主要施工环境的土质为粘土层或硬土层，这两种土层对HDPE管造成的影响较小，材料不易变形。但部分地区土壤以砂卵石、流砂土为主，这些土质最大的特点是土壤松散、持力性能差，且极易透水。饱水的砂土，当遇到触动时易发生流动，形成流砂，在地下水的作用下，土基变得极其不稳定，严重失稳情况下极易对刚性接口的管道造成冲击，使接口产生缝隙，流砂通过管道流走，造成管道周围土壤稀松，管材持力不均，发生下沉，造成水管变形，形成我们俗称的“沉管”现象。一处管道发生变形后，使管道的整体荷载能力发生变化，变形的管道受压能力变弱，对连接管道造成连锁创伤。当某处变形后，水流的正常流通就会受到影响，水流汇集于一处，对两个管道接口处形成巨大压力，极易使管道发生爆裂。

三、市政施工技术中HDPE管应用的重点策略分析

1.改善材料管材的刚度

环刚度是影响HDPE管材荷载能力和抗环境应力的关键因。HDPE管材的环刚度受材料的外在构成结构和内在的物质结构共同影响。从管材的外部构成结构考虑，可以对管材进行内外壁加厚处理，但这种处理方法减少了管材内部的流通空间，加大了原材料的用量和生产运输成本，不利于实际施工的进行，所以对管材从外部结构上进行改变是极为有限的。从材料的内在物质结构考虑，HDPE管柔性特质的形成是基于高聚乙烯树脂本身的分子结构和结晶方式的，这是无法改变的。那么在以高聚乙烯树脂为主要材料的前提下，通过加入其它力学性能好的材料，是加强HDPE管环刚度的有效途径。加入的材料需要通过具体实验，确定合理比值，在管材的柔韧性、加工性及环刚度之间取得平衡。

2.合理选择接口方式，提升接口稳定

HDPE管材进入我国城市管道施工领域较晚，技术水平不够完善，工人施工经验不足。正确的选择接口处理方式，提高接口稳定性，是提升HDPE管材施工质量的关键。承插式连接、电热熔带连接等接口方式都有其优点和缺点，部分连接方式对施工环境的温度、光线等条件有明确的要求，应根据实际情况来合理选择。

承插式连接方式是目前HDPE管道接口的主流连接方式，该种方式是一种柔性接口方式，可以有效减少地基不匀称下降的影响。目前的承插口连接主要运用橡胶圈进行密封连接，相较于热缩套连接，减少了接口松动的可能性。施工前确定水流的流向，分别将管道的插口顺水，承口逆水放置，按照先下游后上游的顺序进行连接；要严格检查承口与插口、承口内壁，胶圈要确保干净，附着物对胶圈的密封性有明显影响，易造成管道漏水。另外，要保证橡胶圈的顺滑和平整，并在承口内壁和橡胶圈外延涂抹润滑剂，以确保橡胶圈均匀完好地卡在槽内。

根据施工现场情况，部分管道连接是不能采用溶解性粘合剂进行管道连接的，尤其是遇到管道与三通、弯头、异径接头连接的时候，对管道接口的工艺要求很高，此时电熔带连接方式是最为有效的。电熔带连接技术是我国发展时间最长，技术也相对成熟的一种连接方式，焊接设备与方式较以前也发生了巨大的变化。通过钢塑管过渡进行连接，能有效加强管体与管材之间的一体化，保证管道的密封性，防止泄露，同时施工过程中要根据季节变化控制热熔后的冷却时间，冬季时间为10分钟，夏季应在此基础上延长一倍。