钢带增强聚乙烯波纹管在市政排水管道中的应用

王清平

（成都华川公路建设集团有限公司，成都 610091）

1 工程概况

蒲江县东部片区外联道路加宽改建工程位于蒲江县西南侧，起于蒲江县城区南侧成雅高速下穿，止于影视大道，全长约2.89 km，采用双向四车道，路基宽度28 m（右幅利用现状12 m宽蒲名路，中分带4 m，对称拼宽12 m），设计速度60 km/h，二级公路兼城市主干道功能，本项目建设内容主要包括路基路面、排水工程、交通工程及沿线设施、环境保护、市政配套。

2 钢带增强聚乙烯波纹管的特点

2.1 高强度和刚度

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是一种结构壁管道，由于该管道中添加了强度较高的钢带，可以大大提高管道的环刚度[1]。其原理如下：一般钢带自身具备较高的弹性模量，在管道中添加钢带，可以提高管道的环刚度，尤其像一些大口径管道，其环刚度达到8 kN/m2、12.5 kN/m2，甚至更高。

2.2 水力特性

一般钢带增强聚乙烯波纹管内部主要由聚乙烯材料制成，该材料具备较强的光滑性和流通性，相较于一般塑料管道，有较强的应用优势。在相同的条件下，相同口径的塑料管的流通性能、流速均优于钢筋混凝土排水管，大概可以提高20%以上。

2.3 耐腐、耐磨性

通常在管道结构设计中，内外聚乙烯会完全覆盖住钢肋，和被流经管道的雨污水、外部土体接触，地下水浸泡的所有接触面材料均涂有聚乙烯层，以防止钢带增强聚乙烯波纹管出现腐蚀等问题，影响施工质量。

2.4 综合经济性

钢带增强聚乙烯波纹管具备较强的经济优势，主要表现在3个方面：（1）根据其自身结构设计的特点，可以最小化材料成本；（2）该类型的管道由我国自主研发，可以降低施工成本；（3）具备轻盈、易运输、易安装、易施工等特点，因此可以看出，其具备较强的经济性。

3 钢带增强聚乙烯波纹管设计要点

3.1 选择管道性能参数

在设计钢带增强聚乙烯波纹管性能参数时，应结合市政排水管道工程现场实际情况，科学选择管道性能参数。在设计中，环刚度和允许变形率是非常重要的设计参数。由于我国研发生产钢带增强聚乙烯波纹管已经非常成熟，生产的管道型号非常全面，可以满足各种工程需求，一般该管道的环刚度分SN8、SN12.5、SN16三个等级，管道竖向直径允许变形率需在5%内。若只结合覆土压力设计，且竖向直径变形率为5%时，敷设条件不同、等级不同的管道，其覆土深度也不同。

3.2 基础设计

在设计钢带增强聚乙烯波纹管时，需应用在土弧基础上。在设计管底基础层时，结合现场实际情况采取相应的保护措施。若市政工程施工现场地基为一般土质，则可以将粒径为100 mm的中粗砂铺设在管底以下原状土地基上，铺设厚度为100 mm。若市政工程施工现场地基条件较差，需在地基上铺设砂砾层作为地基基础，铺设厚度大于200 mm。另外，铺设过程中，还可以将其分2层铺设，下层和上层分别铺设碎石（粒径在5～32 mm）和中粗砂，铺设厚度分别控制在100～150 mm和50 mm以上。如果施工地质为软土地基，在施工中极易受各种不确定因素的影响，影响地基承载力，在此种情况下，需先采取加固措施，使地基承载力达到施工要求，然后在此基础上铺设中粗砂，最低密实度应达到85%。在处理土弧基础支承角范围内的腋角时，应选择中粗砂或砂砾进行回填，并将其压实度控制在95%以上。

3.3 管道连接

钢带增强聚乙烯波纹管的管端口有两种平面形式，即螺旋形和垂直轴线，连接管道时，应结合管道端口形式科学选择连接方式。现阶段，螺旋形是一种常见的端口，在连接这种端口形式的管道时，可选择的连接方式较多，例如，热熔挤出焊接，热收缩管（带）连接，电熔带连接，卡箍连接等。在管道设计中，会采取组合连接方式，以确保管道连接具备较强的安全性。若钢带增强聚乙烯波纹管的管径比800 mm大，可以选择使用内热熔挤出焊接+热收缩带连接、内外双面热熔挤出焊接+外电熔带的组合连接方式；或者选择使用热收缩管+卡箍的组合连接方式，通过选择组合连接方式，可以在确保管道连接具备较强可靠性的同时，提高连接强度。

3.4 管道与检查井连接

在连接管道与检查井时，应尽量选择柔性连接方式。若在市政排水管道工程施工中，现场为软土地基，在连接管道与检查井时，需设置两节以上长度在60～80cm的短管，总长度控制在150～200 cm，以此作为柔性过渡段。可以选择套筒式橡胶密封圈或者承插式接口作为柔性连接接口。

4 钢带增强聚乙烯（PE）螺旋波纹管的施工

4.1 施工流程

测量放线→基槽开挖→夯实并平整槽底→铺填基础垫层→验收基础→安装管道→回填→闭水试验→回填管道上部→验收。

4.2 沟槽开挖

开挖之前，施工人员必须根据设计要求进行测量放样、定位，设好临时水准点、控制桩，待上级部门批准后，即可正式施工。施工过程中，要格外注意挖深、管道中心线两方面，选择机械进行开挖时，需要留出20～30 cm，通过人工来清槽，直到满足预设槽底高程[2]，在槽底设置里程桩。在市政排水工程施工中，若出现超挖问题，应使用粒径在40 mm范围内的天然级配砂石料进行回填，并进行夯实处理，将其密实度控制在95%以上。

4.3 管道焊接工艺

现阶段，电热熔带焊接、热熔挤出焊接这两种连接方式在施工中被普遍运用。

4.3.1 电热熔带焊接结构

电热熔带焊接方法属于刚性连接，通过镶嵌在连接处接触面的电热元件通电后产生的高温进行连接。电热熔带焊接结构是用一条内壁镶嵌有电阻丝的聚乙烯电容带紧贴在两边连接端的外表面（覆盖搭接2 cm以上），利用耐热带实现紧固效果；确保接口处管端内壁牢固，具体可以用能拆卸的工具进行支撑，利用电热熔焊机实现电阻丝供电，使电阻丝开始发热，进而处于熔融膨胀的状态，以此产生压力，使界面两端的聚乙烯慢慢扩散，最后关上电源，等冷却固化后，可实现连接。

1）电热熔带连接时，需根据相关规定操作。使用的电热熔带应为专业工厂配套供应。

2）施工要点：首先，认真检查管道和电热熔带，应不存在损伤现象，对齐管道并将管道中的杂物清理干净。然后，利用支架滚轮或者水平杆把需要连接的管道放到离地面20～30 cm位置。如地基上存在操作坑，也可以放置在地基上。操作坑的宽度应比电热熔带的宽度大2倍，深度为管底下30 cm，呈水平对齐状态。管道外表面、电热熔带内壁禁止存在任何杂物（包括水汽），必须全面清理干净，油类杂质需使用有助于PE材料焊接的溶剂来清除。接着，通过电热熔带把管道需连接的部分缠住，外面也要采取紧固措施（可用耐热带）。连接焊机的输出线端和电热熔带的连接线头。合理设置电熔焊机的时间及挡位，严格按照相关规程操作，焊接结束、冷却后，方可对管材进行移动。在等待冷却时，同时开展下一个焊接工作。

4.3.2 热熔挤出焊接

挤出焊接的原理是分子热运动，具体来说，挤出焊枪对PE焊条进行加热，实现焊条由固态到黏流体的转变并挤出。为焊枪配上热风枪，可加热被焊PE的待焊面，因为受到外力的作用，接缝两侧的PE材料达到互相黏合的状态，彼此之间扩散、相互缠绕，最后使管材连接为一体。

施工要点如下：

1）正式焊接前，认真检查管材两端面，确保平整度符合作业要求。等待焊接的一面应在管材波谷中间位置，两边被焊管材调整到同一轴线；在接口处留出1～3 mm，缝隙最大不超过5 mm，为焊接提供便利。如果不能满足要求，则使用工具适当修切接口，如果是φ800 mm以上的管道，从管外或管内进行。焊接范围内不能存在尘土或其他杂物，应干净、干燥，还要细细打磨焊接范围及外表面，清除已经被氧化的表层部分。

2）确保焊条的材质过关，最好让生产管材的厂家配套提供焊条，这样有利于保证生产材料相同，以此提高与管材的相融性。此外，焊条的断面应呈圆形状，粗细程度不应相差太大，符合焊枪焊接性能的要求，且保持干净、干燥。

3）挤出焊机应附带热风装置，性能符合作业要求。开展作业时，利用热风装置加热含管材解封端的聚乙烯，聚乙烯将变成熔融状态，再和管材相融。保证焊接断面饱满，避免发生漏焊或断口等现象。

4）在焊接管径＞800 mm的管材时，采取内外双面焊接的方式。

5）根据外界环境情况合理设置熔料和热风温度，对熔料保持一定的焊接压力，有较为缓慢的冷却时间。

4.4 管道修补

如果安装管道时局部出现损坏，可以选择使用焊枪和耐热带完成管道修补工作；若管道破损比较严重，损坏位置直径＞60 mm，应将破损管段切除，换成新的管道，并做好该位置的连接处理工作。切断管道后，选择使用聚乙烯片材或者挤出焊接的方式，对波峰的钢带断口处进行密封和防腐处理。

4.5 管道的回填

在安装完管道后，待验收通过，应按照相关规定的要求进行回填施工。

1）回填前，清理干净基槽内的杂物，确保基槽内无水分和杂物，按照规定要求进行回填，将中粗砂作为回填料，要求回填料具备较高的纯度，不得掺有其他杂物。

2）在回填腋角位置时，由于该位置是管道基础的一部分，其作用是防止管道变形。因此，在回填腋角位置时，应严格按照流程进行施工，防止出现脱空问题，影响管道施工质量。

3）在回填管道两侧时，优先选择中粗砂，采取对称、分层回填的方式，每层厚度在200 mm，待厚度达到200 mm，进行灌水操作，在此过程中，先将其夯实，然后使用平板振动设备重复振动拖拽2次，以确保回填的平整度和密实度达到规定要求。

4）闭水试验，在回填管顶位置前，对其进行闭水试验，将渗水量控制在规定范围内，待试验工作完成后，才能进行管顶回填施工操作。

5 结语

现阶段，在市政排水管道工程施工中，由于钢带增强聚乙烯波纹管具备易运输、易施工、造价低等优点，且其施工技术非常成熟，已经成为广泛应用的材料。以蒲江县东部片区外联道路改建工程为列，采用钢带（增强）螺旋波纹管，有效加快了施工进度，解决管道沉降带来的质量问题，保障市政排水管道施工质量。经济效益方面，普通DN800 mm混凝土管单价为330元/m，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管单价为198元/m，节约成本132元/m，综上所述，采用钢带增强聚乙烯螺旋波纹管对提高企业的经济效益和社会效益具有良好的作用。