双高筋增强聚乙烯缠绕管安装施工技术

刘代忠,余路路,蔡桂安

(中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041)

1 工程概况

惠州市金山新城水环境综合整治着眼于“治水+治城”系统思维[1]，从治水引领、生态修复等多方面综合谋划，对金山湖及莲塘布河、河桥水、冷水坑河，从水安全、水资源、水生态、水环境方面进行综合整治。“治水”首先要实现雨污分流，修建截污管网工程。本项目截污管网工程总长12.6 km，主要采用DN 300～DN 600mm双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管，每节管长为6 m，管材是以高密度聚乙烯(HDPE)为主要原料,以两条相对称的聚丙稀定向弯曲波纹管作为辅助支撑结构,在熔融状态下的高密度聚乙烯把波纹管包覆并熔合成一体后,缠绕在高密度聚乙烯本体管外壁制成的一种全塑、高环刚度、柔性管[2]。PP双高筋结构，有利于提高环刚度及稳定性，同时解决了缠绕管波纹处预应力集中的缺陷。连接强度高，增强缝的拉伸强度。管材具有大的外表面积，形成管土共同抗压[2]。双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管结构解剖见图1所示。

本工程地质条件较差，为粉质粘土层、砂层，部分地段包含淤泥质土，前期因施工不规范，出现管道下沉，管道连接接口不紧密、管道变形、渗水等问题，导致部分井段闭水试验未通过。为减少或避免此类问题再发生，项目部成立了QC小组对出现问题的原因进行分析，并总结了一套管道安装施工技术，用以控制管道安装施工质量，对后续片区管道安装提供借鉴和参考。

图1 双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管结构解剖示意

2 管道安装施工技术

2.1 管道线路的精准控制

1) 测量前先在管道施工影响范围外埋设控制点，沉降稳定后进行初始值测量，符合规范要求。

2) 施工过程中，沿管道线路两侧布置临时水准点，临时水准点距离控制在75 m，并与控制点相闭合。

3) 施工管道与地下原有管道、结构物交叉，需在图纸及地面标明具体位置并记录原有管道的详细信息。

4) 根据图纸和测量控制点，进行检查井和管道位置放样并做好标线。

5) 施工过程中，经常检查、校核控制桩，如发现丢失及时补桩。

2.2 沟槽开挖技术

1) 双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管沟槽形式根据设计图纸，如设计图纸没有具体要求，根据施工现场环境、槽深、地下水位、土质情况、施工设备及季节影响等因素确定。

2) 沟槽开挖前，应详细调查周边环境和地下管线，做好交通疏导及管线保护措施。

3) 沟槽开挖,基坑(槽)两侧临时堆土或施加其他荷载时,不得影响临近建筑物、各种管线和其他设施的使用和安全[3]。

4) 开挖深度较大沟槽时，应进行分层开挖，符合沟槽开挖与支护要求。

5) 槽底原状地基土不得扰动,机械开挖时槽底预留30 cm,土层由人工开挖至设计高程,整平[4]。

6) 施工人员在沟槽上下应设置安全梯。

7) 施工过程中，做好周边构筑物、管线及地层的监控量测工作，如有异常及时采用相关措施。

8) 在回填土过程中，由于双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管重量比较轻,如遇沟槽内水的浮力大于管的重量时,管道会上浮。所以回填土时沟槽内不得积水,应将沟槽内的积水排干[6]。

2.3 管道安装及连接技术

双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管在热电熔状态下通过缠绕成型工艺制成，并在热态未脱模前，通过滚动风冷方式冷却，管道逐步散热，壁厚均匀。根据环境不同，管道连接可采用承插电热熔连接及承插双橡胶圈密封柔性连接，能满足不同施工环境的需求，并达到零渗漏。

在施工过程中发现，管道与检查井的连接、管道与管道的连接是管道安装质量的两个薄弱环节，是影响闭水试验成败的两个主要因素。导致闭水试验通过率低的原因分析有以下几点:

1) 施工人员对管道连接经验少，细节控制不到位，如焊接时间、电流、温度等参数，造成管材连接质量差,周期长。

2) 管道连接完成后，焊接接头温度未降至规定温度受到外力扰动。

3) 双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管为柔性管道，管道回填时，填料中存在坚硬杂物，坚硬杂物掉落对管道造成破坏导致渗漏水现象。

4) 管道连接处位置基础沉降，导致管道接头变形、渗漏水等。

2.3.1管道安管顺序

1) 双高筋增强聚乙烯缠绕管安装从下游向上游进行，插口向下游，承口向上游[5]。第1节管安装时，将管道的一端插入检查井井壁内侧处，按照设计要求找好中心线和高程并固定管道，固定后才能放松吊带回臂。

2) 第1节管安装后，按照设计高程、坡度继续安装第2节、第3节管直至相邻检查井内。

3) 双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管连接采用手扳倒链，手扳倒链的一端采用方木和钢丝绳，另一端采用方木作为固定反力端。管道连接时，两节管道接口应水平放置，拉钩放在管道的接口处，两只手板倒链同时用力拉动，合拢两节管道。

4) 管道走向应走直线。如有转弯，必须在转弯处设置检查井。

2.3.2承插式电热熔连接技术

在干燥、无水的环境中，安装可采用承插式电热熔连接，管道两端在生产时被加工成承口和插口，承口端嵌入电熔丝。在管道焊接时，只需要打开电源即可进行焊接，管道焊接严密性好、零渗漏，管道电热熔连接接口外观(见图2所示)。

图2 管道电热熔连接接口外观示意

双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管连接时管口清理干净，无灰尘等，焊接前对管口外观质量、变形、清洁度、电熔丝重点检查。

1) 焊接操作步骤

做好准备工作→连接输出输入导线→打开电源总开关→设定焊接时间→调节电流到参考值(缓调)→开始焊接→时间蜂鸣响后自动断电→检查焊接是否需要补焊→关闭工作开关→电流调节旋钮回旋→摘下连线夹子→按照规定时间冷却→再次检查→焊接工作结束。

2) 焊接前两节管道调至同一高度临时固定，再进行焊接；

3) 在两节管道接口位置各画一条插入深度标记线，接口对准后，采用手扳倒链栓系管材插入接头承口内进行通电焊接，热电熔持续2 min后，用力将栓系管道插到标记线；

4) 焊接后，电热熔接头用紧固带扣紧紧固，使之与管材完全贴合；

5) 设定电熔焊机的加热电流与加热时间非常重要，以下为金山新城水环境综合治理项目截污管网工程双高筋增强聚乙烯缠绕管的热熔焊机和焊接时间参数(见表1～2)。

表1 热熔焊机参数

表2 焊接时间 s

6) 达至规定的焊接时间后，再用板手拧紧螺丝(90°左右)，检测热电熔接头的熔融状是否均匀，然后按照规定的冷却时间自然冷却，1 h后方可受力。

2.3.3承插双橡胶圈连接技术

在潮湿、有水的环境中优先使用承插式双橡胶圈连接技术，管道插口端外壁加工两道凹槽，安装前彻底清洁管表面、凹槽、胶圈，同时将2条配套的橡胶圈嵌入凹槽内，然后将插口端插入承口端，用双橡胶圈使插口和承口紧密结合，无漏水现象发生。注意管道吊装过程中，采用2个支点或3个支点吊装。管道承插双橡胶圈连接接口外观见图3所示。

图3 管道承插双橡胶圈连接接口外观示意

2.3.4管道与检查井的连接技术

管道与检查井的连接是闭水试验经常渗水的一个环节，检查井为钢筋混凝土结构,为刚性材料;双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管为柔性材料,检查井和管道连接过程中采用砂浆封堵，砂浆凝固后不能完全密实，现场采用膨胀止水条+防水砂浆进行防水，采取上述连接措施，极大地改善了双高筋增强聚乙烯(HDPE)缠绕管连接效果，保证了管道施工质量,同时加快了项目施工进度。

3 质量控制措施

1) 施工前对施工人员进行技术培训、教育，考核合格后方可上岗。

2) 选择有施工经验的工人进行管道的焊接，现场管理人员严格监督。

3) 选择性能稳定的管道焊接设备，管道焊接前进行试焊，根据管径、温度等，选择不同的焊接参数。

4) 加强工人管材保护意识，管材运输和吊装时采用专用吊带，轻拿轻放，保证管材的完好性。

5) 管道接头部位冷却至25℃以下方可移动。移动、吊装过程中应尽可能让接头处于受力较小的位置。

6) 回填前基础清理干净并验收通过，回填土中不得有碎砖、石块，严格控制回填材料粒径。

4 应用效果

本项目环湖城中村片区截污管网工程按上述施工技术实施，目前管道安装效果良好。管道闭水试验通过率得到了很高的提升，CCTV管道电视检测显示，管子几乎无变形、破损现象。该管道安装技术有效解决了管道安装质量问题，可在后续片区中进行推广。管道未通过闭水试验部分，项目部也在积极加强其他方面的管控。

5 结语

为了更好保证双高筋增强聚乙烯缠绕管安装的质量要求及提高使用寿命、减少缺陷，本文重点分析了闭水试验通过率低的原因以及采取的应对措施，可见管道安装关键工艺过程控制至关重要，可以有效防止管道和管道，管道和检查井相接触处渗漏水，提高闭水试验通过率，可为类似管道安装工程提供借鉴。