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1、. . 江西分公司：丁镜坤蔡祥发 HDPE 缠绕结构壁管施工技术分析 概要本文结合南昌市九龙湖市政路网排水工程现场实际，简单介绍高密度聚乙烯（HDPE ）缠绕结 构壁管（ B 型）的主要技术特性，对HDPE缠绕结构壁管材用于市政污水管道中的施工工艺和安装方式 进行描述，重点针对施工中出现的一些具体问题作出分析，提出解决思路。 关键词HDPE缠绕结构壁管特性施工 1. 前言 高密度聚乙烯（ HDPE ）缠绕结构壁管（ B 型），是一种内壁光滑、外壁为螺形状加强 肋，由螺旋缠绕工艺制成的异形结构壁管材，属柔性管材（见图1）。HDPE 缠绕结构壁管 采用高密度聚乙烯为原料，在热熔状态下通过缠绕成型工
2、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。HDPE 缠绕结构壁管采用承插式电熔连接， 管道两端在生产时被加工成承口和插口，并在承口端嵌入电熔丝，管道承插连接时，只需 接入电源即可完成焊接，可以使管线系统实现零渗漏。此种管材被广泛应用于城市排水、 市政排水、电力和石化等领域，是钢筋混凝土和铸铁管的理想换代产品。 图 1：B型缠绕结构壁管 2. 管材技术特性 HDPE 缠绕结构壁管（ B型）具有以下几个特性： 1）水力条件好 HDPE 管内壁表面光滑，同等管径条件下，比砼排水管道过流量大30% 左右。 2）柔韧性好 HDPE 管属柔性管，延伸性能好，较能适应地基
3、较差条件和地基沉降，特别是在沿海地 区（地基均较差且沉降严重），此种管材优势较为明显。 3）密封性好，可实现零渗漏 管道连接采用电熔焊接技术，使接口处两段管完全熔为一体，保证了接口不易出现渗 . . 漏。 4）质量轻，安装方便 管道为聚乙烯材质，质量轻，便于安装，可以相对减轻劳动强度，缩短施工工期。 5）管径范围广 目前可实现 DN300 DN4000的管径生产范围，较PVC管生产的管径范围大大增加。 6）耐磨损 砂浆磨损试验证明，高密度聚乙烯管道寿命是钢管道的4 倍以上。 7）耐腐蚀、抗老化性能好 聚乙烯组成的高分子原材料，能够有效抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀和未经处理的工 业废水和生活污水的
4、侵蚀，其抗老化性能也较普通PVC管为好。 8）强度高，使用寿命长 HDPE管采用 100% 高密度聚乙烯在热熔状态下整体制成的管道，整体性好，化学性质 稳定，强度高，使用寿命可达50 年以上。 3. 施工工艺流程 南昌市九龙湖市政路网排水管线中的污水管道采用HDPE 缠绕结构壁管（ B型），均为 埋地施工，其一般施工工艺流程为：施工准备 测量放线 管沟、井室开挖 沟槽 验收 管沟垫层 管道敷设（检查井安装） 管道连接 管道与井室间连接密封 部分回填 闭水试验 隐蔽验收 全部回填。 注意事项： 1）管道沟槽：管沟开挖后，应做好排水措施，防止沟槽底部受水浸泡，地耐力应满 足要求； 2）基础施工：管
5、道基础采用中粗砂垫层，厚度一般不小于20cm ，砂垫层应夯实，密 实度应满足要求，表面应平整，管道基础的承插口部位应预留凹槽，以便于承插口安装操 作。 3）下管安装：要根据管材直径的大小，沟槽和施工机具设备的情况，将管材平稳缓 慢的放入沟槽底，不得与沟壁、沟底强烈撞击。 4）管道接口作业：安装前先将承插口内外表面清理干净，承口与插口处不得有任何 杂质、淤泥、液体等影响承插作业的物体；检查承口端焊丝是否有短路、断裂、未固定等 现象；在承插安装前需对承口进行预热，特别是在承插口尺寸受环境温度影响的情况下， 难以承插或者承插不到位的情况，需要对承口进行预热作业，便于顺利的将插口推进至承 口内。 (
6、详见：图 2 管道承插口内外表面清洗) 5）承插安装：承口预热后，及时将插口与承口对接，并将插口对准承口中心线用手 动葫芦提力工具将插口慢慢插入承口内，承插深度大于100mm 。( 详见：图 3 管道承插口连 接) . . 6）焊接：采用 220V电压的专用 B型管焊接机进行焊接操作，设定焊接电流、焊接时 间, 并开始焊接，焊接过程中，通过观察焊口处的溢料情况对承插口进行紧固作业，一般 紧固 3 次左右。（详见：图4 管道电熔焊接，表1 承口预热及承插口焊接工艺） 7）HDPE 管道与检查井连接： HDPE 检查井基础采用中粗砂基础， 厚度一般不小于 20cm ， 检查井安装稳固后，先将承口内
7、外表面清理干净，检查承口端焊丝是否有短路、断裂、未 固定等现象，将HDPE管插口与检查井承口对接，并将插口对准承口中心线用手动葫芦提 力工具将插口慢慢插入检查井承口内，承插深度大于 100mm ，采用 220V电压的专用 B型管 焊接机进行焊接操作。 当管道埋深 6m时，应选择环刚度较高的HDPE 缠绕结构管材，检查井采用钢筋混凝 土检查井，由于钢筋混凝土检查井的施工工期相对较长，所以管线敷设和井室施工一般同 时进行，没有严格的先后顺序，但应保证井室墙体钢筋绑扎前，管线已敷设到位，避免因 预留孔洞造成位置偏差。 相对于钢筋混凝土管道， HDPE 管材质量轻，装卸方便，安装简单，可大大降低劳动强
8、 度。由于采用电热熔连接方式，接口处有效熔为一体，更不易渗漏。 图 2：管道承插口内外表面清洗 . . 图 3：管道承插口连接 图 4：管道电熔焊接 图 5：管道与 HDPE 检查井连接 . . 表 1：承口预热及承插口焊接工艺 序号规格预热电流A 预热时间min 焊接电流A 焊接时间 min 冷却时间min 1 DN300 752 51 802 151 81 2 DN400 752 61 903 151 81 3 DN500 752 71 1005 181 101 4 DN600 752 81 1055 201 101 5 DN700 752 91 1115 201 101 6 DN800
9、802 111 1205 231 101 7 DN900 802 121 1255 251 121 8 DN1000 802 141 1305 251 121 9 DN1200 852 161 1405 301 121 10 DN1400 852 181 1505 301 151 11 DN1500 852 181 1605 331 151 12 DN1600 852 181 1605 331 161 13 DN1800 1002 201 1705 351 181 14 DN2000 1002 201 1755 351 201 4. 施工技术特点及优势 4.1 管材检验 HDPE缠绕结构壁管材
10、生产标准为企业标准，外观尺寸及物理力学指标应符合GB/T 19472.2-2004 埋地用聚乙烯 (PE)结构壁管道系统第 2 部分 聚乙烯缠绕结构壁管材国 家标准规定。 HDPE 缠绕结构壁管作为一种新型管材，对其质量应严格进行把关。对于到场管材，可 先采用目测法，将管道有损伤应将其与其它管道分开，对外观无破损的管材再取样送至有 资质的检测机构做物理力学性能检测（环刚度、环柔性、冲击性能、烘箱试验等），如检 测不合格立即通知管材供应厂家进行检查，分析原因并作出鉴定以便及时妥善处理。 HDPE缠绕结构壁管的壁厚及加肋筋的缠绕间距支接影响管道的环刚度，HDPE缠绕结 构壁管的环刚度是管材的重要指
11、标，环刚度不达标将造成管道压缩变形，甚至出现管道开 裂导致漏水及砂石流入管道引起管道堵塞，最终会造成路面下沉。在工程中实际遇到的问 题是，HDPE 管两端接口处无法反映真实壁厚，且因有加强肋，只能在材料进场后按检测频 . . 率抽查取样检测，合格后才进行管道安装，但在实际施工某一种规格管道时，根据设计图 纸计算出需接入井室的管段长度，将已检测合格的同一批次管材进行安装，并按照此长度 切割管段，然后测量其壁厚，发现壁厚不合格，经检测环刚度也不达标，结果重新将管道 吊出，返厂更换合格管材，造成返工耽误工期。后厂家提供自制专用测量管材壁厚仪工具 一套，针对进场的每一条管材进行逐一检查，此问题才得以解
12、决。后续工程中，对于类似 的特殊材料问题，在提供的采购技术规格书中应明确由厂家提供专用测量仪器、施工机具 以及技术指导等，以避免出现责任的真空。 图 6：HDPE 管道直径及壁厚检查 图 7：HDPE 管道环刚度检测 4.2 储存、运输与吊装 HDPE管材的最高使用温度为45，而南昌地处亚热带季风气候区，夏天的最高气温 达 43.2，在夏季高温季节，储存时应按要求进行苫盖，避免管材长期曝晒，并保持管间 空气流通，以免温度过高对管道质量造成不良影响。雨季时做好防水措施，承插口保持清 洁。 . . 短距离搬运不应在坚硬不平地面或石子地面上滚动以防损伤管道，内径 1000mm 时不 宜叠放运输，小口
13、径管道叠放时其高度不宜超过2m 。 管道主要采用机械装卸，因其材质为聚乙烯塑料，装卸时应采用柔韧性好的非金属吊 带进行绑扎，不宜采用钢丝绳或链条，以免对管道造成损伤。 管道吊装是管道施工过程中一个独立的操作工序，起吊时应按照相关规程采取合理的 保护措施，采用两个支撑点起吊，保证管道在空中的均衡与稳定，若操作不当就很可能造 成不必要的管道损坏。如果采用在地面焊接完成后再吊装，应不宜超过三节（该管材每节 长度 6m ，3 节总长约 18m ），管节太长容易因为受力不均衡导致管道折断，造成的后果是 不但浪费材料，更加影响施工进度。 4.3 HDPE管承插电热熔连接 电热熔连接时，首先清除承插口对接面
14、的污垢，并检查焊线是否完好，对接好以后先 用卡具在承口外压紧，然后根据不同型号的管道设定电流及通电时间（见表1）。管材连 接的具体操作流程应严格执行厂家技术说明，厂家代表应现场进行技术指导。此时要特别 注意防止接口合拢时的变形，管道直径大于DN800时，需用支撑环进行撑紧，支撑环放置 在管子承口内靠近电熔接头的地方。另外，为防止已敷设管道轴线位置移动，应采用稳管 措施，可将装满砂土的编织袋封口后压在管道顶部，具体数量视管径大小而定。管道连接 完成后，应及时复核管线标高和轴线位置以使其符合要求。 4.4 管道闭水试验 HDPE 管道安装完成后， 在每段管节中间部分先回填中粗砂，防止管道灌水时造成
15、管道 上浮，闭水时采用气囊对管口进行封堵，分段试验( 详见：图8 管道闭水管口气囊封堵， 图 9 管道闭水试验 ) ，大大提高工作效率，而且气囊的循环利用，减少用管口封板封堵及 电熔焊接工艺，加快工程进度，节省工程造价。 图 8 管道闭水管口气囊封堵 . . 图 9 管道闭水试验 4.5 防止回填变形与漂浮 HDPE 管及检查井属柔性材料， 回填时应严格按照规范和厂家技术要求，管道回填从管 底基础至管顶以上500mm 范围内（详见：图10 管道回填砂），必须采用人工回填，防止 其发生变形，对于大口径管道（DN 1400mm ），回填前应采用木方进行内部支撑（详见： 图 11 大口径管道回填时内
16、部支撑示意。HDPE 检查井回填从井底基础往上四周同步分层回 填，必须采用人工回填，防止其发生变形，回填前应采用木方进行井内部支撑（详见：图 12 HDPE 检查井回填时内部支撑示意。回填过程中应随时检测管道的变形率，一旦超标， 应按照不符合项纠正程序进行整改。 图 10管道回填砂 . . 图 11 大口径管道回填时内部支撑示意 图 12 HDPE检查井回填时内部支撑示意 雨季施工时，要特别注意防止管材漂浮。管沟开挖一次不应过长，保证开挖一段及时 回填一段，可先回填至管顶以上一倍管径的位置。管道安装完毕尚未回填时一旦遭到雨水 浸泡，进行管线坐标的复测和外观检查，如果发现位移、漂浮和拔口现象，应
17、立即返工处 理。 4.6 HDPE管与井室的连接 本工程排水井主要为HDPE 检查井，由于 HDPE 管材成品管节长度为标准长度（该管材 每节一般为 6m 、3m与 2m ），根据设计图纸计算两井室之间的管段长度，经常出现需要切 断管节现象，而且切断后管节无插口可以与HDPE检查井承口连接，应事先按设计图纸计 算选择合适的标准节长管道，尽量接近设计两井室间的管道长度，然后安装HDPE 检查井， . . 检查井安装稳固后，复核井位纵向轴线位置，最后将HDPE管插口与检查井承口进行对接 电熔焊接。 事先进行管道长度计算、 管材下料及检查井定位， 可能避免不必要的浪费材料， 加快施工进度。 当管道埋
18、深6m 时，检查井采用钢筋混凝土检查井，做法参照给排水标准图集 06MS201-3 排水检查井。现场采用HDPE 管和混凝土检查井井室整体浇筑（这样做的好 处是不留施工缝减少漏水或渗水），应保证井室墙体钢筋绑扎前，管线已敷设到位，避免 因预留孔洞造成位置偏差。在检查井上下游管道底标高与检查井底板落差很小的情况下， 闭水试验时多次出现HDPE缠绕结构壁管与检查井连接处渗水的问题。分析其原因，HDPE 缠绕结构壁管作为一种新型管材，其外壁上缠有一圈加强肋（随着管径加大增强肋的高度 也增加，一般都在30mm 以上），检查井井壁厚度一般为200mm ，通常有 23 个加强肋浇 注在井壁里面。当管道直接
19、放在检查井底板上（详见：图13 HDPE 管与混凝土检查井底 板连接示意），如果先浇筑检查井底板再安装管道然后浇筑检查井墙身，在浇筑时混凝土 很难进入两肋之间的空隙以及管道与检查井底板之间的空隙，再加上空间不够，振捣不到 这些部位，从而易于形成一些细小的缝隙，造成渗水情况的发生。按照规范要求，管道与 井室连接处应加密封橡胶圈，此处认为密封橡胶圈对于PVC管之类外壁无肋的管道可以起 到作用，但对于HDPE管来说，胶圈缠绕到螺旋肋上并不能起到密封的作用。应将检查井 底板与墙身在 HDPE 管道安装稳固后同步浇筑（详见：图14 HDPE管与混凝土检查井连接 示意），并采用小直径的混凝土振动捧进行混凝
20、土振捣，既保证管道与检查井之间的部位 以达到密实、饱满，又避免钢筋混凝土检查井二次浇筑形成施工缝，造成惨漏。 图 13 HDPE管与混凝土检查井底板连接示意 . . 图 14 HDPE管与混凝土检查井连接示意 4.7 优势 1）安装进度快， HDPE 缠绕结构壁管材质质量轻，便于安装，接口电熔焊接采用工具 机械化，操作简单快捷，比钢筋混凝土管材和铸铁管安装速度提高23倍。 2）HDPE缠绕结构壁管材整体性好，强度高，使用寿命长，接口连接采用电熔焊接技 术，使接口处两段管完全熔为一体，实现接口零渗漏。近期全国各地道路路面坍塌事故频 繁发生，主要是因为道路下水道的渗漏导致路基砂土流失，造成路基沉降
21、，最终发生路面 坍塌。南昌市九龙湖市政路网工程部分道路已经建成通车一年多，经实地检查，下水道排 水顺畅，无堵塞现象，路面排水管道位置无下沉、裂缝等现象。 5. 结束语 HDPE 缠绕结构壁管作为一种新型管材，有其独特的技术优势， 我们在施工中一方面要 使其发扬出自身的有利特点，实现安装轻便、连接无渗漏的初衷，另一方面还要根据实际 遇到的问题，积极探讨更合理的解决方式，找到新材料与施工实际的最佳契合点，达到工 程合格并高效地移交的最终目的。 参考文献 1 埋地用聚乙烯(PE) 结构壁管道系统第 2 部分聚乙烯缠绕结构壁管材GB/T 19472.2-2004 2 埋地聚乙烯排水管管道工程技术规程 CECS 164:2004 3 市政排水用塑料检查井 CJ/T 326-2010 4 标准图集06MS201-3排水检查井 5 HDPE 管生产厂家相关资料 . .