浅析PE管材在市政供水管网中的应用

2021-04-03马子恒

建筑与装饰 2021年31期

马子恒

中国电建市政建设集团有限公司天津 300384

引言

当前，我国城市化发展进程的加快，同时也推动了供水系统的发展进程，自来水管道的规格以及类型变得越来越多，PE管材是自来水中一种新兴材料，由于其自身独特的优势已被广泛应用在供水系统中，为此，文章主要是对PE管材在市政供水管网中的应用展开了研究和探讨。

1 PE管道的性能特点

PE管材首次使用于20世纪40年代。第一代聚乙烯管级树脂较低，挤出聚乙烯管在长期静水压强度试验中有脆性损坏。第二代树脂为PE80，在第一代树脂的基础上共聚单体的含量增加了，大大提高了聚乙烯管的抗环境应力开裂能力。第三代树脂为PE100，PE100树脂具有较高的密度和刚度，形状也发生了很大的改变，当前城市供水采用PE80和PE100及高密度聚乙烯管。因为PE分子没有极性，有良好的化学稳定性，无衰减，锈蚀和电化学腐蚀，它可以抵抗各种化学介质，并且土壤中的化学物质不会成为管道中的障碍。此外，它不会繁殖细菌，并且流量面积不会随当前操作时间的增长而降低。它是一种环保产品。聚乙烯管道系统主要是热熔对接连接，关节没有泄漏。接头的强度高于管体的强度，与其他管道连接方便，因为聚乙烯管材具有重量轻，操作方便和连接，施工速度快，安装成本低，维护简单，在施工期紧密和施工条件不佳，其优势更加明显。由PE管道制成的管道的内表面是光滑的，并且曼宁系数为0.009，其水传动容量比其他直径的其他管道更高。换句话说，在传送相同量的水的情况下，可以使用具有相对小直径的PE管，并且PE管可以在轴向方向上略微偏转。在工程中，可以通过改变管道的方向来绕过障碍物。它可以直接铺设在没有管件的略微非直槽中，并且在一定程度上不受不均匀的地面沉降的影响。与钢管相比，PE管的耐磨性是钢管的4倍。德国测试表明，HDPE的耐磨性甚至比钢管高出几倍[1]。

2 聚乙烯（PE）管的优越性

水的质量已成为公众日益关注的问题，水管的防腐性对水质有着很大影响。首先比较球墨铸铁管、钢管和PE管的内外防腐性能。球墨铸铁管具有良好的防腐性能，但铸铁管的管身不得直接与饮用水接触。水泥砂浆内衬是国内外最常见的给水管道内衬涂层，钢管管体无防腐功能，需进行防腐处理。现在一般外防腐为环氧煤沥青，内防腐为水泥砂浆，钢管焊接完成后，必须完成焊接接头的内外防腐处理。施工现场，PE管内外均采用高密度聚乙烯，双面防腐，耐酸、耐碱、耐化学药品性好，耐土壤电化学腐蚀性能好。球铁和钢管通常内衬水泥砂浆，但管网的砂浆内衬被水中的酸腐蚀，引起腐蚀脱钙（掉砂），污染水质。溶解在水中的碳酸盐和钙的水解盐（胺盐、镁盐等）会同时引起水的碱化。碳酸盐含量低，缓冲能力差，会去除水泥砂浆中的石灰。内衬水泥。价值上升。 PE管内壁采用工程塑料，卫生无毒，不易结垢，细菌不繁殖。这种工程塑料也广泛用于水处理设备，可以有效防止水质的二次污染。然而，在某些情况下，塑料会在水中溶解和反应，导致化学物质从塑料中泄漏并污染流经塑料管的水，水会渗入溶解的反应产物和未反应的成分或杂质。此外，塑料管中的聚合物和基体树脂分子会因开裂、氧化和位移等因素而改变，从而通过不可逆地改变管的特性而导致污染。埋在土壤中的塑料管道会受到土壤中污染物（甲醇、甲苯、除草剂等）的侵蚀，通过管壁渗入管道，造成水污染。相比较而言，PE管本身具有优良的防腐性能，而传统的金属管一般需要进行二次防腐处理。

2.1 耐腐蚀，使用寿命长

钢管最大的缺点是容易腐蚀。在实际使用中，泄漏问题通常由管道引起。大量水质监测数据表明，管道水质的主要原因是油轮严重腐蚀。聚乙烯管道的耐腐蚀性解决了这些问题，但它不仅延长了管道的使用寿命，而且保证了供水质量。管道施工技术中广泛采用了电阻管施工技术。排水管通常埋深，并且上部有一个结构，使用后很难维护，聚乙烯管实际上解决了这些问题，成为一种适合替代钢管结构的管道[2]。

2.2 韧性、挠性好

众所周知，结节式铸铁管的连接方式是插座型，对管道沟槽的施工高度有很高的要求。在结算不均匀的情况下，管道连接处通常是漏水频繁的地方。作为一种具有优异韧性的管，聚乙烯（PE）管道可以很好地抵抗管道沟槽底部的不均匀沉降，并且具有良好的地震性能。它最适合在地震易发地区使用。此外，聚乙烯（PE）管具有柔性绕组，可有效地减少大量连接管接头。在施工期间，也可以使用聚乙烯（PE）管的韧性特性。按照施工现场的实际情况，管舌可以在弯曲半径内调节，这大大降低了施工难度并节省了管道配件。聚乙烯（PE）管受到有限抗性项目的约束力。由于其卓越的韧性和灵活性，它不仅可以节省管道，而且还减少了弯头的水头。

3 PE管道的施工技术

3.1 铺设方式

对使用PE管的加压供水系统，槽的水平精度不是很高。如果槽的底部很直，则无须在土壤中找平。如果是未搅拌的槽底层，则更好，但如果沟槽底部已被搅拌或在开挖过程中必须搅拌，其压实度应至少达到周围填埋场的压实度。通常，所有规格的PE管都能在管沟底部容纳少量局部均匀分布，如果回填物中有尖锐的石块或硬页岩，则可能存在应力集中区，损坏管道表面。对于页岩和松散岩土开采，为有效避免与松散岩石接触，必须为PE管提供均匀的沟床。通常，沟底的开挖深度应超过设计深度至少150mm，然后填充适当的填埋材料至指定高度，并压实至90%或更高，对于不稳定土壤，如湿黏土或具有低载体的湿土或砂土力，管沟的开采深度大于100～150mm，然后用指定或原始开挖材料回填，才可以有效地确保PE管的均匀支撑。非开挖施工技术是指在无地表条件下，对各种地下公用管道进行探访、勘探、铺设（或更换，或维护）的技术或方法。非开挖技术具有对周围环境无影响、对交通和施工无影响、施工成本低、工期短、对地表无明显破坏等社会效益。可广泛应用于各种市政、河流、高速公路、铁路及各种交通条件下市政给排水管道的敷设、更换和维修。水平定向钻井施工方法主要用于跨越河流，湖泊，建筑物和其他水域和远程供水管道的建设。按照设计的钻孔轨迹（通常是电弧）采用定向钻孔。钻孔技术钻孔近似水平的先导孔，然后在钻柱的末端交换后孔钻头和公差线的直径，缩回管道并固定管道[3]。

3.2 连接方式

热熔焊接是一种使用热熔焊料的加热管端。在管熔化后，应快速黏合以保持恒定的压力并冷却以达到焊接的目的。用钢管和阀门连接PE管，应使用钢弗洛雷斯。可以在PE管末端和相应的塑料支撑环之间使用热熔焊接，钢管的端部连接到金属法兰，然后钢管焊接的相关规定应该使用，法兰可以完成PE管和钢管之间的连接。法兰连接也适用于PE管和PE管之间的互连。一般情况下，不需要在PE支撑环之间密封PE支撑环，但有必要在大尺寸和高压工作条件下添加密封环。当PE支撑环连接到法兰（钢管，镀锌铁管等）时，必须使用密封环。花序PE管道的应用，通常在实际需求中遇到。传统管道必须首先切割部分主管并安装镀锌钢管来连接。切削可以通过焊管对接连接器连接，即焊管直接在主管上进行缝合。

3.3 管道检查与试验

聚乙烯管应严格按照产品标准进行检验，严禁无证或检验不合格使用管道，严格监督装卸和敷设过程，严禁使用管道，造成不必要的管道损坏。聚乙烯管焊接应严格按照相关技术标准和规定进行，焊接前应遵守相关管道焊接操作规程进行准备。当前压力检测法通常用于检查聚乙烯管道的焊接质量，即对焊接好的聚乙烯管道系统施加一定的水压并保压一段时间，观察是否有泄漏和漏气压降，评价聚乙烯管道的焊接质量，室外供水管应隐藏在单一的静水压试验中，并且在安装管道系统后进行综合静水压试验。升压至规定的试验压力后，应在填充水中检查压力试验管检查管壁和接口中是否存在泄漏。当压力上升到测试压力时，开始加压和停止加压（测试压力是工作压力的1.5倍，而不是较少比0.6MPa，如果没有标记工作压力，则没有标准的设计师）。

4 PE管材给水管道的具体施工

4.1 沟渠断面

选择沟渠时，有必要考虑以下因素：管道直径、土壤条件、施工季、地下水、支撑以及排水模式。基于以上六个因素的全面考虑，结合城市的建筑地质条件，采用坡度和直壁组合的截面形式，并按照供水，进行沟槽斜坡建设和验收和排水管道[4]。

4.2 基本处理

在施工过程中，可以在保持基础结构的基础上直接铺设管道，对于一般的土层结构，主要采用砂垫层敷设方法，厚度为250mm，铺设PE管之前，应加固土体。其密度应大于90%，对于淤泥和硬质涂料，应采用打桩，以确保施工质量。

4.3 PE管材和管件间连接

PE管道和管件一般需要热熔连接、电熔连接和机械连接。改造公司在供水系统施工中采用热熔连接。热熔连接还包括热熔点对点连接和热熔插座连接。DN65管道采用热熔连接，DN100采用热熔点对点连接。需要注意的是，热熔连接需要专业的连接工具，而且非常专业，连接过程中严禁明火。

4.4 管材与其他阀门间连接

城市自来水建设完成后，静水压试验，消毒和清洁合格，居住管道和阀门过度连接。特别是对于转换主管，有许多DN连接，并且在DN上方的PE由水管和其他材料制成。阀门，管道和其他金属部件的连接需要相同类型的法兰，PE管与其他管道，管道和阀门连接，标称压力不高于其他管道的压力等级。DN下方的PE管可以连接到其他金属部件，并且可以在内部和外部嵌入式喷射管接头上连接。

4.5 热熔时的应急措施

确定材料的性能和关节质量和材料的耐温性，这取决于材料的结构和焊接的间隙形状。当温度高，由于温度控制不当，压接尺寸会增加，聚合物熔体和工具之间的粘合，接头处的裂缝和PE管表面的碳化，并且材料流动热熔熔体的两端都是不均匀的；热熔隙存在间隙。不均匀的热熔压力，空吸收或冷却时间，以及不规则的材料喷嘴切割；门错位。由于门的两端安装不稳定，相关人员的操作误差较大[5]。