HDPE- B 型管连接技术对比分析

严文雄 詹宇凡 汤玉强 曹红军 李朝辉

（中建五局三公司市政分公司,湖南 长沙410000）

高密度聚乙烯（HDPE）管最初由德国研究者所发明,最早于1980 年应用,凭借其具有较好的耐冲击性、耐腐蚀性、耐老化、柔韧性好、搬运方便等优势而迅速被广泛应用于市政给排水工程[1]。此外,HDPE 管材具有众多施工技术,为大规模的排水工程提供了便捷的施工条件[2]。HDPE 管材根据生产工艺的不同又可分为HDPE 缠绕结构壁（B 型管）、HDPE 双壁波纹管、HDPE 塑钢缠绕增强管、HDPE 中空壁管（A 型管）。其中,HDPE 缠绕结构壁（B 型管）因其生产技术从德国克拉公司引进,而俗称克拉管,也以该类型管材性能最优,使用也最为广泛。本文以文化小区为研究对象,进行HDPE 缠绕结构壁管（B 型管）的连接技术对比分析,以期为后续小区雨污分流改造工程的管道连接确定最优的连接方式。

1 工程概况及施工难点

1.1 工程概况

本工程是沅江市政府落实习近平总书记关于“把修复长江生态环境摆在压倒性位置,共抓大保护、不搞大开发”生态发展理念的重要举措。本文的研究对象小区排水管长度约1.33km,包括新建污水管、新建雨水管,管材均采用HDPE 缠绕结构壁-B 型管,管径为DN300,环刚度等级为SN8,单节管长6m,管道连接方式采用承插式橡胶圈密封连接和承插式电热熔连接两种连接方式,管道铺设方式为地埋式。

1.2 施工难点

本施工区域均为洞庭湖回填建成的小区,地表水系发育,地下水位高,对管道施工影响大；工程地质差且多为达不到地基承载力设计要求值的土质；该小区巷道窄、人流量大、施工区域多为邻近居民住房,对精细化、专业化施工管理要求高,同时对施工质量要求高。因此,为了保证施工质量、如何提高施工工效、做到施工面的随挖随安随填减少施工及居民出行安全隐患,已成为该小区管网工程施工过程中的首要考虑目标。

2 HDPE 缠绕结构壁-B 型管连接技术

PE 管常用的连接方式有热熔连接、电热熔连接、承插橡胶圈密封连接三种连接方式。其中热熔连接方式较适用于管径小于150mm 的管,较大管径的热熔设备要求高,实际施工操作不方便[3]。管径大于150mm 的管可采用承插电热熔和承插橡胶圈密封两种连接方式。

2.1 HDPE 缠绕结构壁-B 型管可行性分析

HDPE 缠绕结构壁-B 型管,俗称克拉管,是国内为数不多具有完整国标体系（GB/T19472.2-2017） 的塑料排水管材。HDPE-B 型管与其他类型管材相比具有产品规格范围广（DN200～DN4000）、配有成套的检查井及管件、唯一一种DN1200 以上能生产环刚度≥20kN/m2的塑料管材、允许变形量大（3%）、柔韧性更佳（11.76°/根）、抗震设防烈度可达9 度等优势[4]。

表1 几大类型管材可偏转角度对比

2.2 承插电热熔连接工艺

承插式电热熔的HDPE-B 型管的两端需加工成一端承口,一端插口,其中管道承口内部熔接位置需沿管道镶嵌呈环状的电熔丝,外露电熔丝需固定,防止管材在运输及搬运过程中电熔丝损坏。

图1 成品承口电熔丝示意图

图2 紧固钢带

图3 手拉葫芦拉紧现场施工

图4 电热熔现场施工

电熔连接前,需将承口、插口部位清理干净,不得残留水分,确保承插口熔接位置内干燥、洁净；清理完毕后,利用手拉葫芦将插口端管缓慢拉紧插入承口端管内,并使用配套的紧固钢带紧固、拧紧；通过专用的熔接设备,设定焊接参数加热电熔丝,利用电熔丝产生的热量,使承插口连接部位的管内壁熔化,在树脂熔胀压力作用下连接界面两侧的树脂分子重新绕结,在熔接过程中需不定时的紧固管材,熔接完成后,接头处自然冷却,达到一定强度后从而实现管节之间的连接[5]。

2.3 承插橡胶圈密封连接工艺

橡胶圈与承口端对接方式是滑动方式,专用橡胶圈的质量与接口处的密封性有着密切的联系,在安装橡胶圈前,需逐个检查橡胶圈的质量,并且必须拉伸均匀橡胶圈,不能出现扭曲及翻转[6]。

承插式橡胶圈连接方式的HDPE-B 型管的两端外部均需加工成螺纹圈状,一端承口,一端插口,其中插口需配备成套的专用橡胶圈。连接前,承口、插口工作面及专用橡胶圈须用抹布擦拭干净,以便保证橡胶圈密封连接量；清理完毕后,将橡胶密封圈套入插口端部的同时,在承口端内表面及插口端外表面涂刷润滑剂（现场施工可使用洗洁精）；将两根管材管端对正（轴线平直）,固定住承插连接管材,防止侧向移动,标出插入深度线,采用手拉葫芦对拉将插口管材插入承口,保证插入深度达到标记处；管道承插连接后,需检查承插深度是否满足插入深度要求,接头处管材是否有损坏。

图5 成品橡胶圈承插管示意图

图6 配套专用橡胶圈

图7 涂抹洗洁精润滑

图8 手拉葫芦拉紧现场施工

3 现场施工对比分析

现场以施工工效、施工质量、操作技术含量、受外部环境影响程度等为评价指标,对HDPE 缠绕结构壁-B 型管的承插橡胶圈密封连接和承插电热熔连接方式进行对比分析。每施工一个接口的两种连接方式的对比结果如表2 所示：口在施工过程中因搬运及沟槽回填时的扰动而松动。因此,采用橡胶圈密封连接时,本工程在外部额外增加热收缩套进行刚性连接,以解决已连接的接口在施工过程中因搬运及沟槽回填时的扰动而松动,同时,可进一步提高闭水试验的合格率。承插电热熔连接的接口会出现渗水,针对该问题,本工程同样采用外加热收缩套进行二次保护,试验结果表明,电热熔+热收缩套连接方式可以避免接口渗水问题（图9）。

表2 两种连接方式对比分析

图9 热收缩套连接

4 施工注意事项

为了确保管节之间的接口连接质量可靠,在施工中应注意以下事项：（1）管材端口需保持清洁、干燥。（2）采用承插橡胶圈密封连接时,不得使用带有腐蚀性的润滑剂（如：黄油）、橡胶圈的质量需逐个检查及清理附着物,并且必须拉伸均匀橡胶圈,不能出现扭曲及翻转。（3）采用承插电热熔连接时,施工环境温度不能低于5℃,环境温度过低将会导致电熔时间变长且受热不均匀；在自然冷却过程中不宜对管材进行移动或施加外力；电熔接口处的沟槽水量不宜浸泡管材下表面；电熔过程中,需不定时的紧固管材；下雨天时,不得外露电热熔作业。（4）承插电热熔连接对操作人员的技术要求高,电熔时间不足或过长均会导致接口质量不合格；若无专业操作人员操作时,可以从接口外表面管材的表面温度（60-70℃之间）或者焊口处熔体溢出情况（溢出长度大约为一节小拇指长度为宜）判断电熔连接是否到位。（5）热收缩套施工时,接口管材表面需清理干净,不得有残留水；热收缩套加热应从中间往两边加热熔接,防止留有空气影响连接质量；沟槽内需保持无水状态,且热收缩套加工区域底部需掏空,以便管材底部热收缩套热熔到位。

5 结论

HDPE 缠绕结构壁-B 型管的应用在本管网工程中取得了良好的工程效果。通过施工现场对承插电热熔连接和承插橡胶圈密封连接两种管材连接方式的对比分析,发现橡胶圈密封连接方式在施工工效、接口连接质量、受外部环境影响程度上均要优于电热熔连接方式。两种连接方式配合热收缩套使用,连接性能均能得于优化。从施工效率、施工质量、外部环境影响、地下水位及地质条件等因素考虑,采用承插橡胶圈密封+热收缩套连接方式最优。