HDPE管材的特點和應用分析

連樂強

摘要:HDPE管是一種新型管材,其各方面指標都優于現在常用的傳統排水管材,代表了未來排水管材的發展方向。隨著科技水平的提高,新型管材的成本將進一步降低,將全面替代傳統管材。

關鍵詞:HDPE管;市政工程;應用

1 前言

高密度聚乙烯(HDPE)重壁管材是具有國際先進水平的新型綠色環保建材產品,是國家建設部以塑代鋼、以塑代水泥的重點推廣產品,對節約能源、減少污染、保護環境具有重要意義。大口徑高密度聚乙烯雙重壁管材是采用低壓高密度(HDPE)聚乙烯為原料,由于采用特殊的生產工藝和結構設計大大增大管道的法向強度和環向剛度。即使對于管徑較大的管材,也能很好的承擔覆士壓力和交通荷載。這種管道具有連接可靠、耐腐蝕、韌性、彈性好、使用壽命長、施工方便等一系列優點。

2 HDPE管的性能特點和應用范圍

HDPE管具有優異的化學穩定性,優良的耐候性,并具有良好的綜合機械性能,其主要特點有:(1)抗壓能力強。HDPE管外壁呈環形波紋狀結構,大大增強了管材的環行剛度,從而增強了管道對土壤負荷的抵抗力。(2)摩阻系數小。通過能力強。HDPE管的內壁摩阻系數為0.O09,而鋼筋混凝土管的內壁摩阻系數為0.013。因此,HDP~管比同口徑的其他管材可通過更大的流量。換言之,同流量情況下,可采用口徑較小的HDPE管。(3)施工便捷。由于HDPE管重量輕,搬運和連接都很方便,因而施工速度快。在工期緊和施工條件差的情況下,其優勢更加明顯。(4)化學穩定性佳,使用壽命長。HDPE分子沒有極性,所以化學穩定性好,一般使用環境的土壤、電力、酸堿等因素不會使管道損壞。在埋地情況下,HDPE管使用年限可達5O年以上。(5)適當的撓曲度。HDPE管屬柔性管材,可抵御一定程度的地基不均勻沉降,管道接口嚴密,無滲漏。

主要應用于:市政給排水:是代替鑄鐵管、水泥管的理想管材;大型水利工程:輸水、排污、引水排毒管道;煤炭工業:輸煤工程、各類通風系統;化學工業;化學容器,特別是腐蝕性液體的貯存、輸送;無承載力地帶專用管線:沙漠、沼澤、湖區用流體輸送;周圍腐蝕環境下的管道鋪設;襯管、穿管工程的應用。

3 HDPE管的分類

3.1 HDPE雙壁波紋管

雙壁波紋管是由HDPE同時擠出的波紋外壁和一層光滑內壁一次熔結擠壓成型的,管壁截面為雙層結構,其內壁光滑平整,外壁為等矩排列的具有梯形中空結構的管材。具有優異的環剛度和良好的強度與韌性,重量輕、耐沖擊性強、不易破損等特點,且運輸安裝方便。管道主要采用橡膠圈承插連接(也可采用熱縮帶連接)。由于雙壁波紋管的特殊的波紋管壁結構設計,使得該管在同樣直徑和達到同樣環剛度的條件下,用料(HDPE)最省。但受到生產工藝限制,目前國內能生產的最大口徑也只有DN1200,使得其推廣受到-定的限制。

3.2 HDPE中空纏繞結構壁管

它是一種以HDPE為原料生產矩形管坯,經纏繞焊接成型的一種管材。由于其獨特的成型工藝,可生產口徑達3000mm的大口徑管材,這是其他生產工藝難以完成甚至于無法完成的。此種管材與雙壁波紋管在性能上基本一致,管道連接主要采用熱熔帶連接方式,連接成本較雙壁波紋管略高;另外,該管的一個主要缺點是在同樣直徑和達到同樣環剛度下,一般要比直接擠出的雙壁波紋管耗費更多的原材料,因此,其生產成本較高。

4 具體施工方法

由于HDPE管為新型管材,沒有統一的相關標準供參考,結合生產廠家提供的資料和施工實踐,談一談纏繞結構壁管熱收縮套連接的做法,供參考。

工藝流程:溝槽開挖-施工排水一管道基礎施工 試驗一回填

4.1 溝槽開挖

挖開挖溝槽應根據施工現場環境、槽深、地下水位高低、土質情況、施工設備及季節影響等因素綜合考慮選定。

程,禁止超挖。如果局部超挖或發生擾動,可換填粒徑10-15ram天然級配砂石料或中、粗砂并夯實。溝底如有易滑除的塊石、碎石、磚等堅硬物體時,應鏟除至設計標高以下0.2m,然后鋪上天然級配砂石料,面層鋪上砂土整平夯實。

4.2 施工排水

地下水位高于開挖溝槽槽底高程的地區,施工時應采取降低地下水位的措施,防止開挖后溝槽失穩;降低地下水位的方法,應根據該地區土層的滲透能力、降水深度、施工設備條件等選定;地下水位應降至槽底最低點以下0.3-0.5m,溝槽內不得積水,嚴禁在水中施工;臨近建筑物的地方,降低地下水位時,應采取預防措施,防止施工對建筑物產生影響。(5)管道敷設完成后,進行回填土作業時,不得停止降低地下水。待管道坑定固結后,方可停止降低地下水。

4.3 管道基礎

槽底土基應符合下列要求:槽底土基的承載力較高(承載力>80KPa)時,可直接采用。但要求槽底連續平整,原狀土不能被擾動。槽底土基的承載力較低(承載力80KPa>承載力≥50KPa)時,原土需經降水固結或采取其它的方法處理后方可作為管道土基進行下道工序施工。槽底土基的承載力較差(承載力<50KPa)不能成槽時,可采用礫石砂進行處理。要求礫砂層厚度不得小于250mm,并應夯實拍平。施工中應防止礫石在溝底兩側擠出以影響地基處理效果;在管道下方、槽底基層上做200mm厚砂墊層;管道基礎應夯實且表面平整,其密實度按輕型擊實試驗標準不得低于90%;管道基礎在接口部位的凹槽,應在鋪設管道時隨鋪隨挖,凹槽長度L按管徑大小采用,宜為0.4-0.6m,凹槽深度h宜為0.05-0.10m,凹槽寬度h宜為管道直徑的1.1倍。接口完成后,凹槽隨即用砂回填密實;下管安裝前,應對開潛后的槽寬、基礎表面標高、檢查井等作業項目分別進行檢查,溝槽內應無污泥雜物,基面無擾動、檢查合格后才可進行下一步工序的施工。

4.4 管道安裝

HDPE纏繞增強管道施工環境溫度宜在40℃;管道配管可用電鋸切割,但端面必須垂直平整,不應有損壞;管道連接采用熱收縮帶連接,施工操作如下:文熱收縮帶連接時應清潔對齊管材的兩端表面,保證連接部位的干凈,然后將需要連接的管兩端水平對齊;將熱收縮帶套在管材的-端,并用加熱工具對管材連接處進行預熱;把PE密封帶放在預熱連接處粘合起來;將熱收縮帶移至連接處,使管材連接縫位于熱收縮帶的中心位置,并加以固定;用加熱工具對熱收縮帶先從中心部位上下均勻加熱,再左右向外進行加熱。加熱以熱收縮帶收縮緊貼在管壁,表面變色點為灰色且兩邊有少許粘膠流出為宜,加熱時不可集中過分加熱,以防燒穿熱收縮帶;進行冷卻,冷卻時間約為15rain;為防接口合攏時已敷設管道軸線位置移動,需采取穩管措施。具體方法可在編織袋內灌滿黃砂。封口后壓在已敷設管道的頂部。具體數量視管徑大小而異。管道接合后,應復核管道的高程和軸線使其符合要求;管道安裝作業中,必須保證溝槽排水暢通,嚴禁水泡溝槽。雨季施工應采取防止管材漂浮措施。管道安裝結束尚未填土時。一旦遭到水淹,應進行管中心線和管底高程復測及外觀檢查,如發生為宜、漂浮和拔口現象,應返工處理。

4.5 管道閉水試驗

管道鋪設完成并經檢查合格后且在回填前,應進行管道的閉水性試驗;做閉水試驗時應確保溝槽內無積水;試驗管段所有敞口應堵嚴,不得有滲水現象。管道閉水檢驗采用抽查方式,一般為四節檢查井井段抽查一節;閉水檢驗規定為向管道充水保持上游管頂以上2m水頭的壓力,外觀檢查不得有漏水現象。

4.6 溝槽回填

從管底基礎至管頂以上0.7m范圍內,必須用人工回填,嚴禁用機械推土回填。回填先從管底與基礎結合部位開始,沿管腔兩側同時對稱分層回填并夯實,每層回填高度宜為0.15-0.20m,管頂以下宜用粗砂回填,管頂以上范圍內,宜回填砂土或接近最佳含水率的素土。管頂0.7m以上部分回填土,可采用機械回填,但必須從管線兩側同時回填并夯實,可使用機械碾壓。

5 結論

目前,隨著全國各地城市基礎建設投資力度的不斷加大,新型管道生產企業的不斷涌現以及生產能力的不斷擴大必然會在全國掀起“管道革命”的熱潮。建設部即將出臺政策法規,在全國范圍內禁止使用水泥管作為排水、排污管道。因此,市場對復合管材的需求將急劇增大。