超大口徑PE管在城市供水工程中的設(shè)計施工要點

于 海 濤

(廣東省建筑設(shè)計研究院,廣東 廣州 510150)

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超大口徑PE管在城市供水工程中的設(shè)計施工要點

于 海 濤

(廣東省建筑設(shè)計研究院,廣東 廣州 510150)

結(jié)合近期完成的幾個大口徑PE管道項目經(jīng)驗，從管道參數(shù)、管道連接、警示帶、示蹤線等方面，分析了PE管道的設(shè)計要點，緊接著探討了其施工要點，為以后類似的工程施工提供參考。

PE管，超大口徑，熱熔連接，管道安裝

1 概述

PE給水管具有管材穩(wěn)定整體性好、重量輕，易施工，水力條件好、管道綜合性能好、維護(hù)管理量少、地基適應(yīng)能力強，工期保障度高等優(yōu)點，近年來在給水工程中的應(yīng)用增長迅猛，已成為給水管道工程的主要材料之一[1]。但PE管存在不耐高溫、管道縱向伸長率較大、機械強度低等問題，在設(shè)計施工時需要充分考慮，以確保PE管道的設(shè)計施工達(dá)到最佳的水平，減少后續(xù)安全隱患。

筆者近年來在廣州市花都區(qū)完成了多個PE給水管道的設(shè)計施工項目，管道直徑最大達(dá)到DN1 400，在廣東省城市供水領(lǐng)域采用如此大口徑PE管道的項目較為少見。本文結(jié)合項目設(shè)計施工中的經(jīng)驗，對PE管道的設(shè)計施工要點進(jìn)行探討，為以后類似的工程施工提供參考。

2 設(shè)計要點

1)管道參數(shù)。PE管材的材料等級分為PE32,PE40,PE63,PE80,PE100，在給水中使用最多的是PE80和PE100，目前供水領(lǐng)域?qū)λ|(zhì)要求高，PE管采用混料生產(chǎn)造成管材質(zhì)量難以控制，因此管材要求應(yīng)為PE100的純原料，不允許添加混料。PE管材及管件的規(guī)格、質(zhì)量等指標(biāo)必須符合GB/T 13663—2000給水用聚乙烯管(PE)管材的要求。

標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)：管材的公稱外徑與公稱壁厚的比值，影響管材的公稱壓力，需要根據(jù)管道設(shè)計壓力進(jìn)行選擇。

環(huán)剛度：聚乙烯(PE)給水管材的環(huán)剛度只與其標(biāo)準(zhǔn)尺寸比(SDR)有關(guān)和PE料的彈性模量有關(guān)，與其管徑無關(guān)。使用同一等級的PE(例如PE100)時，無論管材的公稱直徑是多少，只要其SDR值相同，其環(huán)剛度就相同，為確保管道質(zhì)量，一般環(huán)剛度的選擇不低于10 kN/m2。

2)管道連接。PE管之間連接通常采用熱熔連接，PE管與鋼管或者鋼管附件之間采用法蘭連接，PE管道之間連接應(yīng)采用同一品牌、同一批次、規(guī)格參數(shù)相同的管材和管件，確保管材、管件性能一致和熱熔連接可靠。

3)PE管道與閥門連接。PE管與閥門直接連接時，需設(shè)置伸縮器(伸縮量不小于200 mm)，一般采用兩端法蘭限位壓盤式伸縮器，其安裝于閥門等設(shè)備管路一側(cè)，以便于安裝，拆卸及維修保養(yǎng)，同時對于長距離管道因溫差引起的熱脹冷縮起到緩解作用。

4)警示帶。PE管敷設(shè)后必須沿管道走向連續(xù)敷設(shè)警示帶，距管頂不小于0.30 m處，警示帶應(yīng)鋪設(shè)在管道的正上方，不得埋入路基和路面里；警示帶的內(nèi)容一般包括：設(shè)備權(quán)屬單位名稱、警示用語、聯(lián)系電話、設(shè)計壓力等級等。

5)示蹤線。PE管敷設(shè)時，應(yīng)在管頂同時隨管道走向敷設(shè)示蹤線，示蹤線宜采用2 mm×2.5 mm雙線單芯銅線，外有絕緣良好的保護(hù)層，在銅線接頭處采用雙線纏繞錫焊工藝，保證導(dǎo)電性能。外絕緣處用膠帶包扎，并用熱收縮套封固，封固長度必須大于膠帶包扎端20 mm。

3 施工要點

1)安裝流程。安裝工藝流程如圖1所示。

2)熱熔連接。熱熔連接過程由熱熔對接焊機完成，通常分為六個階段：裝夾校正階段、端頭刨平階段、加熱熔融階段、加熱板取出階段、對接階段、冷卻階段。

裝夾校正階段：根據(jù)所焊制的管材、管件選擇合適的卡瓦夾具，夾緊管材，為刨平做好準(zhǔn)備。

端頭刨平階段：刨平所焊管段、管件端面雜質(zhì)和氧化層，保證兩對接端面平整、光潔、無雜質(zhì)。

加熱熔融階段：熔融溫度一般在210 ℃～230 ℃之間為宜，加熱板加熱時間冬夏有別，以兩端面熔融長度為1 mm～2 mm為佳，卷邊寬度以2 mm～4 mm為宜，必須始終處于熔融壓力下。接觸面熔融后迅速讓兩熱融端面相粘并加壓，為保證熔融對接質(zhì)量，切換周期越短越好。

對接階段：兩焊管段端面要完全對中，錯邊越小越好，錯邊不能超過壁厚的10%。否則，將影響對接質(zhì)量。

加熱板取出階段：將加熱板拿開，勿碰撞熱熔焊口，防止變形。

冷卻階段：保持對接壓力不變，讓接口緩慢冷卻，冷卻時間長短以手摸卷邊生硬，感覺不到熱為準(zhǔn)，冷卻好后松開卡瓦，移開對接機，重新準(zhǔn)備下一接口連接。

3)管溝開挖及復(fù)測。溝槽開挖寬度必須滿足設(shè)計要求，開挖寬度一般根據(jù)管道直徑確定，DN400以上開挖寬度一般不小于管道直徑D+1 000 mm，當(dāng)管材、管件在槽底連接或者管道與附件連接的位置，應(yīng)適當(dāng)加寬。

大口徑PE管溝槽開挖較深，應(yīng)分層開挖，人工開挖且地下無水時，溝底預(yù)留值宜為0.05 m～0.10 m；機械開挖有地下水時，溝底預(yù)留值不小于0.15 m，土層由人工開挖至設(shè)計高程，整平；管道地基承載力需要達(dá)到設(shè)計要求，否則需要按照設(shè)計要求進(jìn)行地基處理。

基礎(chǔ)開挖至設(shè)計標(biāo)高，復(fù)測無誤后，可進(jìn)行基底墊層的施工，一般土質(zhì)較好地段，槽底只需鋪一層中粗砂墊層，其厚度為0.2 m，壓實度應(yīng)不小于95%。

4)管道安裝。熱熔連接管道應(yīng)分段在槽邊進(jìn)行連接后，以彈性敷管法移入溝槽。

管道安裝前，應(yīng)檢查溝槽內(nèi)是否有積水，如果溝內(nèi)有積水，必須全部排盡后，再放管。

在管道鋪設(shè)過程中，若PE管被刮傷，刮傷深度超過1 cm,則將其切除。

5)溝槽回填。PE管道的回填質(zhì)量是控制管道豎向變形的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[2]。

回填時應(yīng)先填實管底，再同時回填管道兩側(cè)，然后回填至管頂0.5 m處。溝內(nèi)有積水時，必須全部排盡后，再行回填。

回填必須從管兩側(cè)同時用中粗砂回填，并且逐層人工夯實，每層厚度約200 mm，管道胸腔回填密實度不應(yīng)小于95%。

管頂以上0.5 m范圍內(nèi)一般采用粗砂、碎石屑，最大粒徑小于40 mm的砂礫回填，密實度不小于90%。

當(dāng)回填土超出管頂0.5 m時，可用小型機械夯實，每層松土厚度應(yīng)為0.25 m～0.4 m，但不得在管道上方行駛。

6)其他注意事項。在施工前管材運輸時，應(yīng)將PE管放置在平地車上，直管應(yīng)設(shè)有支撐，逐層疊放整齊，并用非金屬繩固定牢靠，管材、管件在運輸途中，應(yīng)有遮蓋物，避免暴曬雨淋。

在管材運抵工地后，應(yīng)整齊擺放,堆成3層，不得劇烈碰撞，避免接觸尖銳物件。為防止管道熱脹冷縮造成的橫向應(yīng)力，炎熱天氣安裝時，應(yīng)盡可能在夜間21：00至清晨9：00階段，此時大氣溫度低，使管道適當(dāng)收縮后回填和最后接口碰頭，并且必須分層夯實。

4 結(jié)論與建議

1)PE管具有獨特的優(yōu)越性能，城市供水工程中使用PE管具有良好經(jīng)濟(jì)和社會效益，值得在供水管網(wǎng)中推廣應(yīng)用。

2)PE管的選材及設(shè)計對后續(xù)管道安全運行影響較大，需要根據(jù)項目特點科學(xué)確定設(shè)計方案，以確保后續(xù)的運營安全。

3)PE管道的施工過程要求較高，需要對施工人員加強技術(shù)培訓(xùn)，特別是在溝槽開挖及回填方面的質(zhì)量，是控制管道豎向形變的關(guān)鍵。

[1] 蒲紅波.PE給水管施工常見故障及解決辦法[J].給水排水，2008,34(12):99-100.

[2] 樊 波.大口徑聚乙烯管道施工豎向變形控制探討[J].給水排水，2013,39(5):91-93.

The design and construction key points of large caliber PE pipe in city water supply engineering

Yu Haitao

(Guangdong Architectural Design and Research Institute, Guangzhou 510150, China)

Combining with the recent completion of several large caliber PE pipeline project experience, from the pipeline parameters, pipeline connections, warning tape, trace line and other aspects, analyzed the design key points of PE pipeline, then discussed its construction key points, provided reference for similar engineering construction.

PE pipe, large caliber, hot melt connection, pipeline installation

1009-6825(2017)16-0137-02

2017-03-24

于海濤(1985- )，男，碩士，工程師

TU991

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