超大口径PE管在城市供水工程中的设计施工要点

于 海 涛

(广东省建筑设计研究院,广东 广州 510150)



超大口径PE管在城市供水工程中的设计施工要点

于 海 涛

(广东省建筑设计研究院,广东 广州 510150)

结合近期完成的几个大口径PE管道项目经验，从管道参数、管道连接、警示带、示踪线等方面，分析了PE管道的设计要点，紧接着探讨了其施工要点，为以后类似的工程施工提供参考。

PE管，超大口径，热熔连接，管道安装

1 概述

PE给水管具有管材稳定整体性好、重量轻，易施工，水力条件好、管道综合性能好、维护管理量少、地基适应能力强，工期保障度高等优点，近年来在给水工程中的应用增长迅猛，已成为给水管道工程的主要材料之一[1]。但PE管存在不耐高温、管道纵向伸长率较大、机械强度低等问题，在设计施工时需要充分考虑，以确保PE管道的设计施工达到最佳的水平，减少后续安全隐患。

笔者近年来在广州市花都区完成了多个PE给水管道的设计施工项目，管道直径最大达到DN1 400，在广东省城市供水领域采用如此大口径PE管道的项目较为少见。本文结合项目设计施工中的经验，对PE管道的设计施工要点进行探讨，为以后类似的工程施工提供参考。

2 设计要点

1)管道参数。PE管材的材料等级分为PE32,PE40,PE63,PE80,PE100，在给水中使用最多的是PE80和PE100，目前供水领域对水质要求高，PE管采用混料生产造成管材质量难以控制，因此管材要求应为PE100的纯原料，不允许添加混料。PE管材及管件的规格、质量等指标必须符合GB/T 13663—2000给水用聚乙烯管(PE)管材的要求。

标准尺寸比(SDR)：管材的公称外径与公称壁厚的比值，影响管材的公称压力，需要根据管道设计压力进行选择。

环刚度：聚乙烯(PE)给水管材的环刚度只与其标准尺寸比(SDR)有关和PE料的弹性模量有关，与其管径无关。使用同一等级的PE(例如PE100)时，无论管材的公称直径是多少，只要其SDR值相同，其环刚度就相同，为确保管道质量，一般环刚度的选择不低于10 kN/m2。

2)管道连接。PE管之间连接通常采用热熔连接，PE管与钢管或者钢管附件之间采用法兰连接，PE管道之间连接应采用同一品牌、同一批次、规格参数相同的管材和管件，确保管材、管件性能一致和热熔连接可靠。

3)PE管道与阀门连接。PE管与阀门直接连接时，需设置伸缩器(伸缩量不小于200 mm)，一般采用两端法兰限位压盘式伸缩器，其安装于阀门等设备管路一侧，以便于安装，拆卸及维修保养，同时对于长距离管道因温差引起的热胀冷缩起到缓解作用。

4)警示带。PE管敷设后必须沿管道走向连续敷设警示带，距管顶不小于0.30 m处，警示带应铺设在管道的正上方，不得埋入路基和路面里；警示带的内容一般包括：设备权属单位名称、警示用语、联系电话、设计压力等级等。

5)示踪线。PE管敷设时，应在管顶同时随管道走向敷设示踪线，示踪线宜采用2 mm×2.5 mm双线单芯铜线，外有绝缘良好的保护层，在铜线接头处采用双线缠绕锡焊工艺，保证导电性能。外绝缘处用胶带包扎，并用热收缩套封固，封固长度必须大于胶带包扎端20 mm。

3 施工要点

1)安装流程。安装工艺流程如图1所示。

2)热熔连接。热熔连接过程由热熔对接焊机完成，通常分为六个阶段：装夹校正阶段、端头刨平阶段、加热熔融阶段、加热板取出阶段、对接阶段、冷却阶段。

装夹校正阶段：根据所焊制的管材、管件选择合适的卡瓦夹具，夹紧管材，为刨平做好准备。

端头刨平阶段：刨平所焊管段、管件端面杂质和氧化层，保证两对接端面平整、光洁、无杂质。

加热熔融阶段：熔融温度一般在210 ℃～230 ℃之间为宜，加热板加热时间冬夏有别，以两端面熔融长度为1 mm～2 mm为佳，卷边宽度以2 mm～4 mm为宜，必须始终处于熔融压力下。接触面熔融后迅速让两热融端面相粘并加压，为保证熔融对接质量，切换周期越短越好。

对接阶段：两焊管段端面要完全对中，错边越小越好，错边不能超过壁厚的10%。否则，将影响对接质量。

加热板取出阶段：将加热板拿开，勿碰撞热熔焊口，防止变形。

冷却阶段：保持对接压力不变，让接口缓慢冷却，冷却时间长短以手摸卷边生硬，感觉不到热为准，冷却好后松开卡瓦，移开对接机，重新准备下一接口连接。

3)管沟开挖及复测。沟槽开挖宽度必须满足设计要求，开挖宽度一般根据管道直径确定，DN400以上开挖宽度一般不小于管道直径D+1 000 mm，当管材、管件在槽底连接或者管道与附件连接的位置，应适当加宽。

大口径PE管沟槽开挖较深，应分层开挖，人工开挖且地下无水时，沟底预留值宜为0.05 m～0.10 m；机械开挖有地下水时，沟底预留值不小于0.15 m，土层由人工开挖至设计高程，整平；管道地基承载力需要达到设计要求，否则需要按照设计要求进行地基处理。

基础开挖至设计标高，复测无误后，可进行基底垫层的施工，一般土质较好地段，槽底只需铺一层中粗砂垫层，其厚度为0.2 m，压实度应不小于95%。

4)管道安装。热熔连接管道应分段在槽边进行连接后，以弹性敷管法移入沟槽。

管道安装前，应检查沟槽内是否有积水，如果沟内有积水，必须全部排尽后，再放管。

在管道铺设过程中，若PE管被刮伤，刮伤深度超过1 cm,则将其切除。

5)沟槽回填。PE管道的回填质量是控制管道竖向变形的关键环节[2]。

回填时应先填实管底，再同时回填管道两侧，然后回填至管顶0.5 m处。沟内有积水时，必须全部排尽后，再行回填。

回填必须从管两侧同时用中粗砂回填，并且逐层人工夯实，每层厚度约200 mm，管道胸腔回填密实度不应小于95%。

管顶以上0.5 m范围内一般采用粗砂、碎石屑，最大粒径小于40 mm的砂砾回填，密实度不小于90%。

当回填土超出管顶0.5 m时，可用小型机械夯实，每层松土厚度应为0.25 m～0.4 m，但不得在管道上方行驶。

6)其他注意事项。在施工前管材运输时，应将PE管放置在平地车上，直管应设有支撑，逐层叠放整齐，并用非金属绳固定牢靠，管材、管件在运输途中，应有遮盖物，避免暴晒雨淋。

在管材运抵工地后，应整齐摆放,堆成3层，不得剧烈碰撞，避免接触尖锐物件。为防止管道热胀冷缩造成的横向应力，炎热天气安装时，应尽可能在夜间21：00至清晨9：00阶段，此时大气温度低，使管道适当收缩后回填和最后接口碰头，并且必须分层夯实。

4 结论与建议

1)PE管具有独特的优越性能，城市供水工程中使用PE管具有良好经济和社会效益，值得在供水管网中推广应用。

2)PE管的选材及设计对后续管道安全运行影响较大，需要根据项目特点科学确定设计方案，以确保后续的运营安全。

3)PE管道的施工过程要求较高，需要对施工人员加强技术培训，特别是在沟槽开挖及回填方面的质量，是控制管道竖向形变的关键。

[1] 蒲红波.PE给水管施工常见故障及解决办法[J].给水排水，2008,34(12):99-100.

[2] 樊 波.大口径聚乙烯管道施工竖向变形控制探讨[J].给水排水，2013,39(5):91-93.

The design and construction key points of large caliber PE pipe in city water supply engineering

Yu Haitao

(Guangdong Architectural Design and Research Institute, Guangzhou 510150, China)

Combining with the recent completion of several large caliber PE pipeline project experience, from the pipeline parameters, pipeline connections, warning tape, trace line and other aspects, analyzed the design key points of PE pipeline, then discussed its construction key points, provided reference for similar engineering construction.

PE pipe, large caliber, hot melt connection, pipeline installation

1009-6825(2017)16-0137-02

2017-03-24

于海涛(1985- )，男，硕士，工程师

TU991

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