浅谈PE管材在宁强县农村饮水安全工程中的应用

唐君

摘 要：本文在對宁强县农村供水工程建设中管材选择和使用情况调研的基础上，对PE管这种新型材料进行了重点介绍和分析评价，并提出具体的施工技术要点和质量控制措施，总结了PE管材在该县农村饮水安全工程中应用的成功经验。

关键词：PE管材;饮水安全;应用

宁强县位于陕西省西南角、汉中西部，受秦岭纬向构造和巴山弧形褶皱带影响，山峦起伏，沟谷发育，从地形地貌上属典型山地县。宁强县农村面积广大，农村人口多依山而住且不集中，地形、地质条件决定了该县农村饮水安全工程主要是受益人口不足千人的小⑵型Ⅴ等供水工程，水源多为就近引取地表水或浅层地下水，供水范围首末高差较大，一般为重力式自流供水。输配水管网的建设费用通常占总投资的50%～70%，而管材费用又至少占输配水管道工程2/3以上，设计输配水管道管径基本为DN63以下，管沟大都采用人工开挖和回填，这些特点对管材的柔韧性、承压能力、水力条件、施工方便程度等提出了更高的要求，管材既是影响工程经济合理性的主要因素，又决定了工程安全高效运行的可靠性。

一、PE管材的特性

PE是聚乙烯材料的英文缩写，随着高分子材料技术的飞速发展，PE管材作为一种新型、卫生、安全的工程材料在宁强县农村饮水安全工程，尤其是脱贫攻坚供水工程应用中取得了较好的成效。在宁强县农村饮水安全工程中常用的PE管材静液压强度等级有PE80、PE100级（指的是PE材料在200℃下、50年后，能保持的最低强度），常用的压力等级为0.8、1.0、1.25、1.6MPa，常用规格有公称直径DN20mm～DN200mm。PE管材具有如下特点：

1.柔韧性好。在宁强县甘露工程（1996年～2002年）、人饮解困工程（2003年～2005年）及早期饮水安全工程中常用的PVC及U-PVC管，经过多年设计施工及工程运行，尤其是历经“5.12”地震，这些管材本身表现出受冲击易爆管、抗机械损伤能力低、抗冻能力差、胶粘连接易松脱漏水等缺陷。相比之下，PE管的断裂延伸率一般都超过500%，具有非常好的柔韧性，延伸性强、耐扭曲，PE管的拉伸率是PVC管的5倍、钢管的16倍，PE管对管基不均匀沉降的适应能力更强，具有优良的抗震性，在出现地面下沉或突发性地震产生地壳变动时，PE管能够允许产生更大的抗性变形，不易断裂。

2.耐腐蚀、安全卫生。聚乙烯是一种生态环保的碳氢化合物，本身属于惰性材料，其化学稳定性高，无毒、无味。PE管具有极强的绝缘耐腐蚀性，可以直接埋入地下，无需做额外防腐处理，使用寿命长达50年以上，维修量少，管内不易结垢，在长期使用过程中，卫生性能优于其他管材。对比钢管，虽然其应用历史较长，但缺点是不宜承受较大的外部荷载，易腐蚀、易渗漏、易结垢、自重大，防腐处理施工麻烦。一旦钢管里的铁元素与空气中或水中的氧气发生反应，管道内外将产生锈蚀，滋生微生物、污染水质，直接影响钢管的使用寿命和输水能力，使其被逐步取代。

3.水力条件好。运用水力学中的达西公式与曼宁公式将PE管的水力条件与金属管进行比较，得到结果如下：①、管道输水流量、水头损失一致时，PE管所需管径是铸铁管的87%。②、当管内径、水头损失一致时，PE管输送能力是铸铁管的1.44倍。③、当管内径、输水流量一致时，PE管的阻力损失是铸铁管的0.48倍。通过对比可以看出，同等水头损失和流量条件下，使用PE管材，管径可以降低一级;选择相同内径的管道时，输水能力提高将近一半;选择同等内径和流量时，运行能耗明显降低。

4.施工简单、成本较低。PE管施工所需操作空间小，能有效减少开挖回填工程量。管材质量较PVC管和传统金属管轻，还可通过生产厂商对小管径PE管进行定制盘圆，减少劳动强度、节省机械台班，降低工程成本。PE管价格比传统的金属管低，使用寿命周期更长。钢筋混凝土管虽然能够承受比较高的压力，具有较好的耐久性，但管径规格大多在100～1500mm，装卸和运输困难，在宁强县农村饮水安全工程中主要用作管线穿越道路时的套管。

二、管道施工工艺

PE管采用热熔连接，施工主要步骤为：将管道或管件置于平坦位置，放于对接机上，留足切削余量;根据所焊制的管材、管件选择合适的卡瓦夹具，夹紧管材，为切削做好准备;切削所焊管段、管件端面杂质和氧化层，保证两对接端面平整、光洁、无杂质;焊管端面要完全对中，错边越小越好，不能超过壁厚的10%;将加热板拿开，迅速让两热融端面相粘并加压，切换周期越短越好。熔融对接是焊接的关键，热板加热时间冬夏有别，对接过程应始终处于熔融压力下进行，卷边宽度以2-4mm为宜;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，冷却好后松开夹具，移开对接机，完成对接。PE管材与管件连接不得采用螺纹及粘接剂连接，管件应采用与管材相同类别材料，管件压力等级不得小于管材额定压力。与金属管道、阀门、消防栓连接时，必须采用钢塑过渡接头或专门的法兰连接。

三、质量控制措施

为确保工程质量和供水安全，同时达到降低成本的目标，自2009年起宁强县农村饮水安全工程开始实行PE管材公开招标、统一采购、集中仓储的管理模式。中标管材企业提供相应的质保书、合格证、质检部门提供的检验测试报告等技术保证资料，对货到进场的材料防止与油污、油漆、沥青等有机污染物接触，并采取防压及防晒等措施。施工单位根据工程设计的管道型号和规格，按照施工的具体要求进行领取，不得自行购买管材。同时，将管材投标报价和仓储保管等费用核算出综合价格，以文件形式通知设计和施工单位，在工程设计、工程决算中贯彻执行。

为保证宁强县饮水安全工程管道铺设质量，管沟采用分层回填，确保管壁周围细砂土层厚度不少于10～20cm，严禁将原状土石直接进行夯填，避免石块等尖锐物体直接对管道造成破坏。PE管在沟槽边连接后移入沟槽，公称直径小于200 mm的可手工拖入，大管径采用非金属绳索等工具放入，不得损伤管材，表面不得划伤。管道铺设允许有适当弯曲，其弯曲半径不得小于20倍的公称直径。管道不得承受管道附件的重量，须设置支墩。管道水平、垂直方向转弯处，应根据管内压力设置止推墩。支墩、止推墩应有足够的稳定性，与管道结合处设置2～3 mm厚的橡胶缓冲层，垂直转弯处用卡箍锚固装置将管道固定。宁强县农村供水工程中常见的管网跨越沟道采用钢绞线架空的方式。而跨越桥梁、山崖无法埋设时，可用角钢等材料制成支架将管道锚固，同时在PE管外加保护套管，并用玻璃纤维缠绕。

四、结语

宁强县属国定贫困县，农村供水工程量大面广，在当前打赢脱贫攻坚战役的关键时期，PE管在技术上可行、经济上合理、效果上可靠，为广大群众吃上洁净安全的自来水提供了保证，充分体现出该种管材相较于传统管材在山区县农村供水工程中的优越性。

参考文献：

[1]中华人民共和国卫生部.《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006）》. [S].中国标准出版社，2007年3月.

[2]陕西省城乡供水管理办公室.《村镇供水工程运行管理手册》. [S277.7-62].陕西科学技术出版社，2011年1月.