市政施工技術中HDPE管應用的關鍵問題及要點分析

金雨 羅學敏

市政施工技術中HDPE管應用的關鍵問題及要點分析

金雨 羅學敏

HDPE管作為一種新型的材料已經被廣泛地應用到市政施工中，但在具體的應用中仍存在許多問題，需要我們從技術上進行分析和改善。

一、HDPE管概念簡述

HDPE管是高密度聚乙烯管的英文縮寫，是一種結晶度高、非極性的熱塑性樹脂管材，其內壁光滑平坦，外壁呈環狀波紋型結構。

HDPE管具有其他塑料管材不可比擬的優良特性，十分適合城市給排水管道建設。

城市排水管道中水質結構復雜，對管道的耐腐蝕性要求很高。HDPE管化學成分十分穩定，除了濃硝酸、二甲苯、四氯化碳等強氧化劑，可以耐得住絕大多數的生活和化工用品，具有良好的抗腐蝕性。

同時HDPE管具有一定的抗壓性和絕緣性，非常適用于給排水管道地下埋管建設的特點。另外HDPE管材耐低溫，可在-40F的溫度下正常使用。

與傳統的管材相比，HDPE管內壁光滑，對水流的阻力非常的小，可有效節約水資源。且材料本身自重輕，方便貯存和運輸，可極大地加速施工進程，縮短工期。

二、HDPE管在市政施工中存在的關鍵性問題分析

1.材料原因易損壞

HDPE管極易發生環境應力開裂現象，是HDPE管損壞的最主要原因。由于HDPE管的形態和結構的影響，其對環境應力十分敏感。例如HDPE的分子量、分子鏈的支化度、結晶度，片晶間距等等均是影響HDPE管的環境應力能力的因素。溫度對HDPE的結晶情況影響極大，低溫可以使HDPE形成低聚集的結晶區，相反，溫度高則形成高聚集的結晶區。低結晶區的管材韌性高，高結晶區的管材則呈現剛性強的特點。結晶程度分布不均，使得管材的力學性能不平衡，對環境應力的承受程度也就不同，造成HDPE管的環境應力開裂。在生產運輸和貯存過程中，常因為人為處置不當造成材料損壞，例如夏季溫度高時，管材暴曬在陽光下，管內空氣流通差，易發生變形；在堅硬不平的地面上滾動，容易使管材產生劃痕或裂紋等。

2.接頭處理復雜易漏水

城市地下給排水管道排列交錯復雜，受管道的流通方向及地勢高低影響，常形成多向或者異形的接頭形狀，因此對接頭的處理要求也十分的復雜，目前的主要處理方式有電熱熔帶連接、承插式連接、法蘭連接等。施工過程中處理不當，易發生管道漏水現象。例如承插式連接方式，容易受施工現場環境潔凈程度的影響，連接所用橡膠圈上不能有任何附著物，否則會造成膠圈不能貼緊內壁，產生漏水點。同時，嚴格把控材料的收縮率，確保橡膠圈正確到位，避免發生扭曲或者異位。輕微的扭曲都會導致管道連接處的非嚴密性對接，形成滲漏；選取電熱熔帶的連接方式時，對施工環境溫度及施工規范要求嚴格，施工溫度不得低于5℃，過低的環境溫度，不利于材料在電阻的熱作用下熔化，且在材料自然冷卻時間內不能施加任何的外力或移動，否則易造成材料變形；部分區域的管道口徑較大，接口底部的熱熔帶也相應增加，乙炔噴頭的火焰很難觸及到熱熔帶表面，致使熱熔帶底部焊接不扎實，帶體脫落，影響接口質量。電熔接口被浸泡或者帶水作業也會對接口的完工質量產生影響。

管道接頭施工過程中，工人還容易受到涵洞內的光線影響。有些涵洞內光線不足，工人的視線受到限制，造成對橡膠圈或者承插口的清理不完全，殘留附著物；或者進行電熱熔連接時不能準確掌握電熔時間，影響工程質量。

3.土壤因素易出現變形問題

我國城市地下給排水管道的主要施工環境的土質為粘土層或硬土層，這兩種土層對HDPE管造成的影響較小，材料不易變形。但部分地區土壤以砂卵石、流砂土為主，這些土質最大的特點是土壤松散、持力性能差，且極易透水。飽水的砂土，當遇到觸動時易發生流動，形成流砂，在地下水的作用下，土基變得極其不穩定，嚴重失穩情況下極易對剛性接口的管道造成沖擊，使接口產生縫隙，流砂通過管道流走，造成管道周圍土壤稀松，管材持力不均，發生下沉，造成水管變形，形成我們俗稱的“沉管”現象。一處管道發生變形后，使管道的整體荷載能力發生變化，變形的管道受壓能力變弱，對連接管道造成連鎖創傷。當某處變形后，水流的正常流通就會受到影響，水流匯集于一處，對兩個管道接口處形成巨大壓力，極易使管道發生爆裂。

三、市政施工技術中HDPE管應用的重點策略分析

1.改善材料管材的剛度

環剛度是影響HDPE管材荷載能力和抗環境應力的關鍵因。HDPE管材的環剛度受材料的外在構成結構和內在的物質結構共同影響。從管材的外部構成結構考慮，可以對管材進行內外壁加厚處理，但這種處理方法減少了管材內部的流通空間，加大了原材料的用量和生產運輸成本，不利于實際施工的進行，所以對管材從外部結構上進行改變是極為有限的。從材料的內在物質結構考慮，HDPE管柔性特質的形成是基于高聚乙烯樹脂本身的分子結構和結晶方式的，這是無法改變的。那么在以高聚乙烯樹脂為主要材料的前提下，通過加入其它力學性能好的材料，是加強HDPE管環剛度的有效途徑。加入的材料需要通過具體實驗，確定合理比值，在管材的柔韌性、加工性及環剛度之間取得平衡。

2.合理選擇接口方式，提升接口穩定

HDPE管材進入我國城市管道施工領域較晚，技術水平不夠完善，工人施工經驗不足。正確的選擇接口處理方式，提高接口穩定性，是提升HDPE管材施工質量的關鍵。承插式連接、電熱熔帶連接等接口方式都有其優點和缺點，部分連接方式對施工環境的溫度、光線等條件有明確的要求，應根據實際情況來合理選擇。

承插式連接方式是目前HDPE管道接口的主流連接方式，該種方式是一種柔性接口方式，可以有效減少地基不勻稱下降的影響。目前的承插口連接主要運用橡膠圈進行密封連接，相較于熱縮套連接，減少了接口松動的可能性。施工前確定水流的流向，分別將管道的插口順水，承口逆水放置，按照先下游后上游的順序進行連接；要嚴格檢查承口與插口、承口內壁，膠圈要確保干凈，附著物對膠圈的密封性有明顯影響，易造成管道漏水。另外，要保證橡膠圈的順滑和平整，并在承口內壁和橡膠圈外延涂抹潤滑劑，以確保橡膠圈均勻完好地卡在槽內。

根據施工現場情況，部分管道連接是不能采用溶解性粘合劑進行管道連接的，尤其是遇到管道與三通、彎頭、異徑接頭連接的時候，對管道接口的工藝要求很高，此時電熔帶連接方式是最為有效的。電熔帶連接技術是我國發展時間最長，技術也相對成熟的一種連接方式，焊接設備與方式較以前也發生了巨大的變化。通過鋼塑管過渡進行連接，能有效加強管體與管材之間的一體化，保證管道的密封性，防止泄露，同時施工過程中要根據季節變化控制熱熔后的冷卻時間，冬季時間為10分鐘，夏季應在此基礎上延長一倍。

四、結語

綜上所述，HDPE管在現代城市管道建設中應用廣泛，其性能良好，具有比其他塑料管材明顯的優勢。只有對HDPE管材的進一步改良，優化材料性能，選擇合理的施工方式，才能充分滿足城市給排水管道建設的需求，加速城市的發展。

（作者單位：金雨，浙江金華中瑞園林建設有限公司；羅學敏，浙江金華興達建設有限公司）