HDPE- B 型管連接技術對比分析

嚴文雄 詹宇凡 湯玉強 曹紅軍 李朝輝

（中建五局三公司市政分公司,湖南 長沙410000）

高密度聚乙烯（HDPE）管最初由德國研究者所發明,最早于1980 年應用,憑借其具有較好的耐沖擊性、耐腐蝕性、耐老化、柔韌性好、搬運方便等優勢而迅速被廣泛應用于市政給排水工程[1]。此外,HDPE 管材具有眾多施工技術,為大規模的排水工程提供了便捷的施工條件[2]。HDPE 管材根據生產工藝的不同又可分為HDPE 纏繞結構壁（B 型管）、HDPE 雙壁波紋管、HDPE 塑鋼纏繞增強管、HDPE 中空壁管（A 型管）。其中,HDPE 纏繞結構壁（B 型管）因其生產技術從德國克拉公司引進,而俗稱克拉管,也以該類型管材性能最優,使用也最為廣泛。本文以文化小區為研究對象,進行HDPE 纏繞結構壁管（B 型管）的連接技術對比分析,以期為后續小區雨污分流改造工程的管道連接確定最優的連接方式。

1 工程概況及施工難點

1.1 工程概況

本工程是沅江市政府落實習近平總書記關于“把修復長江生態環境擺在壓倒性位置,共抓大保護、不搞大開發”生態發展理念的重要舉措。本文的研究對象小區排水管長度約1.33km,包括新建污水管、新建雨水管,管材均采用HDPE 纏繞結構壁-B 型管,管徑為DN300,環剛度等級為SN8,單節管長6m,管道連接方式采用承插式橡膠圈密封連接和承插式電熱熔連接兩種連接方式,管道鋪設方式為地埋式。

1.2 施工難點

本施工區域均為洞庭湖回填建成的小區,地表水系發育,地下水位高,對管道施工影響大；工程地質差且多為達不到地基承載力設計要求值的土質；該小區巷道窄、人流量大、施工區域多為鄰近居民住房,對精細化、專業化施工管理要求高,同時對施工質量要求高。因此,為了保證施工質量、如何提高施工工效、做到施工面的隨挖隨安隨填減少施工及居民出行安全隱患,已成為該小區管網工程施工過程中的首要考慮目標。

2 HDPE 纏繞結構壁-B 型管連接技術

PE 管常用的連接方式有熱熔連接、電熱熔連接、承插橡膠圈密封連接三種連接方式。其中熱熔連接方式較適用于管徑小于150mm 的管,較大管徑的熱熔設備要求高,實際施工操作不方便[3]。管徑大于150mm 的管可采用承插電熱熔和承插橡膠圈密封兩種連接方式。

2.1 HDPE 纏繞結構壁-B 型管可行性分析

HDPE 纏繞結構壁-B 型管,俗稱克拉管,是國內為數不多具有完整國標體系（GB/T19472.2-2017） 的塑料排水管材。HDPE-B 型管與其他類型管材相比具有產品規格范圍廣（DN200～DN4000）、配有成套的檢查井及管件、唯一一種DN1200 以上能生產環剛度≥20kN/m2的塑料管材、允許變形量大（3%）、柔韌性更佳（11.76°/根）、抗震設防烈度可達9 度等優勢[4]。

表1 幾大類型管材可偏轉角度對比

2.2 承插電熱熔連接工藝

承插式電熱熔的HDPE-B 型管的兩端需加工成一端承口,一端插口,其中管道承口內部熔接位置需沿管道鑲嵌呈環狀的電熔絲,外露電熔絲需固定,防止管材在運輸及搬運過程中電熔絲損壞。

圖1 成品承口電熔絲示意圖

圖2 緊固鋼帶

圖3 手拉葫蘆拉緊現場施工

圖4 電熱熔現場施工

電熔連接前,需將承口、插口部位清理干凈,不得殘留水分,確保承插口熔接位置內干燥、潔凈；清理完畢后,利用手拉葫蘆將插口端管緩慢拉緊插入承口端管內,并使用配套的緊固鋼帶緊固、擰緊；通過專用的熔接設備,設定焊接參數加熱電熔絲,利用電熔絲產生的熱量,使承插口連接部位的管內壁熔化,在樹脂熔脹壓力作用下連接界面兩側的樹脂分子重新繞結,在熔接過程中需不定時的緊固管材,熔接完成后,接頭處自然冷卻,達到一定強度后從而實現管節之間的連接[5]。

2.3 承插橡膠圈密封連接工藝

橡膠圈與承口端對接方式是滑動方式,專用橡膠圈的質量與接口處的密封性有著密切的聯系,在安裝橡膠圈前,需逐個檢查橡膠圈的質量,并且必須拉伸均勻橡膠圈,不能出現扭曲及翻轉[6]。

承插式橡膠圈連接方式的HDPE-B 型管的兩端外部均需加工成螺紋圈狀,一端承口,一端插口,其中插口需配備成套的專用橡膠圈。連接前,承口、插口工作面及專用橡膠圈須用抹布擦拭干凈,以便保證橡膠圈密封連接量；清理完畢后,將橡膠密封圈套入插口端部的同時,在承口端內表面及插口端外表面涂刷潤滑劑（現場施工可使用洗潔精）；將兩根管材管端對正（軸線平直）,固定住承插連接管材,防止側向移動,標出插入深度線,采用手拉葫蘆對拉將插口管材插入承口,保證插入深度達到標記處；管道承插連接后,需檢查承插深度是否滿足插入深度要求,接頭處管材是否有損壞。

圖5 成品橡膠圈承插管示意圖

圖6 配套專用橡膠圈

圖7 涂抹洗潔精潤滑

圖8 手拉葫蘆拉緊現場施工

3 現場施工對比分析

現場以施工工效、施工質量、操作技術含量、受外部環境影響程度等為評價指標,對HDPE 纏繞結構壁-B 型管的承插橡膠圈密封連接和承插電熱熔連接方式進行對比分析。每施工一個接口的兩種連接方式的對比結果如表2 所示：口在施工過程中因搬運及溝槽回填時的擾動而松動。因此,采用橡膠圈密封連接時,本工程在外部額外增加熱收縮套進行剛性連接,以解決已連接的接口在施工過程中因搬運及溝槽回填時的擾動而松動,同時,可進一步提高閉水試驗的合格率。承插電熱熔連接的接口會出現滲水,針對該問題,本工程同樣采用外加熱收縮套進行二次保護,試驗結果表明,電熱熔+熱收縮套連接方式可以避免接口滲水問題（圖9）。

表2 兩種連接方式對比分析

圖9 熱收縮套連接

4 施工注意事項

為了確保管節之間的接口連接質量可靠,在施工中應注意以下事項：（1）管材端口需保持清潔、干燥。（2）采用承插橡膠圈密封連接時,不得使用帶有腐蝕性的潤滑劑（如：黃油）、橡膠圈的質量需逐個檢查及清理附著物,并且必須拉伸均勻橡膠圈,不能出現扭曲及翻轉。（3）采用承插電熱熔連接時,施工環境溫度不能低于5℃,環境溫度過低將會導致電熔時間變長且受熱不均勻；在自然冷卻過程中不宜對管材進行移動或施加外力；電熔接口處的溝槽水量不宜浸泡管材下表面；電熔過程中,需不定時的緊固管材；下雨天時,不得外露電熱熔作業。（4）承插電熱熔連接對操作人員的技術要求高,電熔時間不足或過長均會導致接口質量不合格；若無專業操作人員操作時,可以從接口外表面管材的表面溫度（60-70℃之間）或者焊口處熔體溢出情況（溢出長度大約為一節小拇指長度為宜）判斷電熔連接是否到位。（5）熱收縮套施工時,接口管材表面需清理干凈,不得有殘留水；熱收縮套加熱應從中間往兩邊加熱熔接,防止留有空氣影響連接質量；溝槽內需保持無水狀態,且熱收縮套加工區域底部需掏空,以便管材底部熱收縮套熱熔到位。

5 結論

HDPE 纏繞結構壁-B 型管的應用在本管網工程中取得了良好的工程效果。通過施工現場對承插電熱熔連接和承插橡膠圈密封連接兩種管材連接方式的對比分析,發現橡膠圈密封連接方式在施工工效、接口連接質量、受外部環境影響程度上均要優于電熱熔連接方式。兩種連接方式配合熱收縮套使用,連接性能均能得于優化。從施工效率、施工質量、外部環境影響、地下水位及地質條件等因素考慮,采用承插橡膠圈密封+熱收縮套連接方式最優。