陳英杰，秦德營，熊 青

（深圳市寶龍?zhí)┙ㄔO(shè)工程有限公司 深圳 518172）

0 引言

目前，國家已將“節(jié)能減排”作為國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略來抓，投入重金進行城市污水處理。在城市污水處理項目中排水管道的選擇至關(guān)重要，直接關(guān)系到污水處理的效果。過去，國家對排污管網(wǎng)的重視程度不夠，95%以上的排水管道系統(tǒng)使用的管材是混凝土管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管，因此類管材施工過程比較復(fù)雜，管道接頭數(shù)量多，接頭難以完全密封，防滲漏處理得不到保證，易損壞和老化，隨著時間的推移累積會造成路基下沉，污水滲漏導(dǎo)致土壤污染、水污染等；在雨水季節(jié)導(dǎo)致雨水內(nèi)滲，枯水季節(jié)污水外流，無法很好的收集污水。因此采用重量輕，抗壓性好，耐腐蝕的新型環(huán)保管材已經(jīng)勢在必行［1］。

1 應(yīng)用概況

塑料管材生產(chǎn)技術(shù)水平日新月異，其優(yōu)越性能與傳統(tǒng)管材相比已漸漸被接納。2002年，建設(shè)部發(fā)布的文件《消除落后產(chǎn)品，推廣使用新型建筑材料》已明確指出直徑小于1 200 mm 的雙壁塑鋼纏繞管是埋地排水管的首選，而中空壁纏繞管、玻璃夾砂管和聚乙烯纏繞增強管可用于直徑1 200 mm 以上［2］。建設(shè)部于2004年3月18日發(fā)布的《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)：建設(shè)部公告第218號》［3］，明確表示對排水工程中用到的鑄鐵管和水泥管進行限制使用甚至淘汰使用。在我國的市政工程建設(shè)過程中，新型塑料管材的應(yīng)用發(fā)展非常迅速，其綜合成本與傳統(tǒng)管材相比會更加低廉。

在眾多的塑料管道中應(yīng)選擇哪種管道取決于不同地區(qū)的資源情況、技術(shù)要求和城市規(guī)劃等條件。但綜合來看，HDPE 塑鋼纏繞管的優(yōu)勢更加明顯，其已被我國發(fā)達(dá)城市及世界大多數(shù)國家廣泛使用［4］，美國甚至為此專門成立聚乙烯塑鋼纏繞管協(xié)會（CPPA）。

2 技術(shù)特點

HDPE 塑鋼纏繞管在工程實際應(yīng)用中具有的優(yōu)越性能很多，如：重量輕、柔性好耐沖擊、耐酸堿腐蝕、不易破碎、運輸方便、施工簡單、可縮短施工期等，這些特性是目前其他管材所不能比擬的。

2.1 抗壓性能好

HDPE 塑鋼纏繞管的外壁為環(huán)形的波紋狀結(jié)構(gòu)，極大地增強了管道的環(huán)形剛度，從而提高管道抵抗土壤負(fù)荷的能力。另外其自身屬于柔性管，可以和周邊土體緊密聯(lián)系，作為一個共同體一起承受荷載，因此在同等條件下可以滿足更高的設(shè)計使用要求。目前，國內(nèi)外使用該管材的成功案例已經(jīng)證實了這一點［5］。

2.2 施工便捷

⑴重量輕。HDPE 塑鋼纏繞管的重量只有相同規(guī)格混凝土管重量的1/8，是目前所有埋地管材中最輕的材質(zhì)之一，可極大降低運輸費用和安裝時的吊裝費用。

⑵長度長。其通用規(guī)格為6 m，可根據(jù)工程需要定制長度，最長可達(dá)到12 m。

⑶接頭少，連接方便。因為HDPE 塑鋼纏繞管的質(zhì)量比水泥管的輕得多，且HDPE 塑鋼纏繞管的單個管件長度為至少6 m，而水泥管最長管長為2.5 m，所以施工難度降低很多，管道接頭大幅減少，工期也同步縮短。

2.3 內(nèi)壁摩阻小

因為材質(zhì)的原因，HDPE 塑鋼纏繞管的內(nèi)壁相比其他管材而言更加光滑，各種管材摩阻系數(shù)K 值對比如表1所示。

表1 管材摩阻系數(shù)K值Tab.1 Friction Coefficient K of Pipe

另外，HDPE 塑鋼纏繞管因為其化學(xué)成分多為塑料材質(zhì)，所以材料分子自身不帶電荷，也不會吸附污水中帶有電荷的雜質(zhì)，所以管道內(nèi)壁也不容易形成水垢，進而影響排水效果，所以塑鋼纏繞管的排水流量同比其他管材具有更大優(yōu)勢。在管徑相同的前提下，HDPE 塑鋼纏繞管的水流量至少是其它材質(zhì)管道的1.25 倍。

2.4 密封性能良好

HDPE 管道密封性能好，可最大程度地解決管口滲漏問題，同時妥善解決了污水滲漏對周邊環(huán)境的影響。

2.5 耐極限溫度，抗沖擊性能好

HDPE 塑鋼纏繞管在惡劣條件下也能正常工作，其受溫度影響較小，在嚴(yán)寒如-30 ℃，酷暑如60 ℃下均可正常工作。

另外，其抗沖擊性能相比剛性的混凝土管和金屬管更好［6］。

2.6 化學(xué)性能穩(wěn)定

其化學(xué)分子無極性，大多數(shù)化學(xué)介質(zhì)對它們沒有破壞作用，因此化學(xué)性能優(yōu)異。通常環(huán)境中的土壤、酸堿因子和電力等不會損壞管道，也不易產(chǎn)生細(xì)菌和結(jié)垢。

2.7 物理性能優(yōu)越

HDPE 塑鋼纏繞管道自身材質(zhì)的特點，決定了它具有良好的撓曲性，因此它的抗震性能也特別好。因為它可以根據(jù)地基不同程度的不均勻沉降而出現(xiàn)適當(dāng)?shù)男巫?，所以它也是目前抗震性能最好的管道材料之一。在地面沉降或地震時，HDPE 管可產(chǎn)生形變而不斷裂。這明顯優(yōu)于PVC 管、水泥管和鑄鐵管等［7］。

2.8 綠色環(huán)保無污染，壽命長

HDPE 塑鋼纏繞管主要是由聚乙烯構(gòu)成，這種原材料耐腐蝕，并且對環(huán)境無污染。

3 工藝原理

HDPE 塑鋼纏繞管輕巧有韌性。相比傳統(tǒng)的排水管，其便于吊裝作業(yè)，搬運也更便捷。就施工而言，是一種高效的管材。因城市居住空間狹窄，人群比較集中，傳統(tǒng)管材因其體積龐大，施工繁瑣，導(dǎo)致工程進度緩慢，事故頻發(fā)。HDPE 塑鋼纏繞管的使用可以克服傳統(tǒng)管道的缺點，達(dá)到理想的施工效率和經(jīng)濟效益［8］。

4 施工流程及操作要點［9］

HDPE 塑鋼纏繞管的施工流程為：施工準(zhǔn)備→管溝開挖→下管→管道對接→與檢查井連接→閉水試驗→溝槽回填→下一工序。

4.1 施工準(zhǔn)備

管道進場后，由甲方及監(jiān)理對施工單位進場的管材及配件進行檢查驗收，檢查管材各證書（出廠合格證、檢驗報告等）是否齊全，管材是否滿足要求，并抽樣送檢，送檢合格后方可投入使用。

4.2 管溝開挖

⑴人工配合機械自下游向上游方向開挖。如管溝較深，為保證施工安全，溝槽邊坡應(yīng)以1∶0.25 進行放坡或支護后開挖。

⑵當(dāng)機械挖至離設(shè)計槽底20 cm 左右時停止作業(yè)，改用人工開挖整平。以確保溝槽底部的土壤不受干擾，且精確挖掘槽底的高度和寬度，防止過度挖掘。如果發(fā)生超挖時，必須按規(guī)范要求對地基進行加強處理。

⑶溝槽挖土余方，隨挖隨運，及時外運至業(yè)主指定地點，溝槽邊1.5 m 范圍內(nèi)不得堆土，以減輕溝槽壁的側(cè)壓力。開挖基坑的土方，在場地有條件堆放時，一定要留足回填用的好土。

⑷地下水豐富的地區(qū)，在槽底開挖的同時同步設(shè)置集水井進行集中排水，并沿槽底一側(cè)設(shè)置排水溝以保證槽底不被浸泡。

⑸在開挖過程中如遇松軟土或擾動土?xí)r，應(yīng)及時采用人力插釬法測定其深度，報監(jiān)理工程師及甲方工程師會同設(shè)計單位處理。

⑹不得掩埋測量標(biāo)志、警示標(biāo)志、管道閘閥、消防栓、雨水口及各種井蓋，不得妨礙其正常使用。

⑺應(yīng)在行人和車輛通過的地方設(shè)置安全標(biāo)志，如護欄和警示燈。

4.3 下管

⑴管道安裝前，應(yīng)對溝槽的深度、槽底的寬度、壓實度分別進行檢查，并確保溝槽內(nèi)無任何雜物，檢查合格后方可進行下一步施工。

⑵每一節(jié)管材下管安裝前均應(yīng)進行質(zhì)量檢查，不合格的應(yīng)當(dāng)標(biāo)記后另行處理，合格的方可下管安裝。

⑶對于直徑≤500 mm 的管材宜采用人工作業(yè)，由地面人員將管材遞送至溝槽內(nèi)的管材施工人員，嚴(yán)禁將管材由地面滾入溝槽內(nèi)，對于直徑＞500 mm 的管材應(yīng)采取吊裝作業(yè)，但禁止串心吊裝。

4.4 管道對接

⑴將兩根待連接管道調(diào)整到合適高度后，進行水平固定。

⑵將管道口銜接位置清理整潔、干凈。

⑶將第1 塊PE 材料的熱收縮帶中心對準(zhǔn)管道連接部位中央放置，然后將熱收縮帶內(nèi)層塑料薄膜撕掉后緊密貼合。

⑷輕微烘烤第1 塊熱收縮帶使其收縮后與管口粘合，待后續(xù)施工。

⑸參照第1 塊熱收縮帶的放置方法將第2 塊熱收縮帶貼合完成后用卡銷固定。

⑹固定完成后，熱收縮帶通過火焰噴燒，使其完全粘粘合在管材上，完成焊接作業(yè)。

4.5 與檢查井連接

⑴將待連接管道的外表面清理干凈后，均勻地涂抹一層聚氯乙烯粘接劑，趁粘接劑凝固之前在管道壁上撒一層干粗砂，凝結(jié)約15 min，使管道外表面形成粗糙的中介層，中介層長度以20～30 cm 為宜。然后用水泥砂漿將管道砌入檢查井內(nèi)，如圖1所示。

圖1 管道與檢查井連接Fig.1 Pipeline Connection with Inspection Well

⑵管道基礎(chǔ)墊層須與檢查井底板砂石墊層平順相接。如管道位于地下水位較高或軟土地基或低洼的地區(qū)時，應(yīng)采用長約0.5～0.8 m 的短管與檢查井相連，然后接1 根或多根長2.0 m 以內(nèi)的短管，再與標(biāo)準(zhǔn)管道連接，具體如圖2所示。

⑶管道穩(wěn)定措施

為了防止管道接口施工時管道軸線偏移，應(yīng)使用砂包堆放在已鋪設(shè)管的兩側(cè)，接口施工完成后，復(fù)核已鋪管道的軸線及標(biāo)高，有偏差的及時調(diào)整。

圖2 軟土地基與檢查井連接Fig.2 Connection between Soft Soil Foundation and Inspection Well

4.6 閉水試驗

⑴管道與檢查井施工完畢后做閉水試驗。

⑵做閉水試驗前應(yīng)先備好充足水源，選定排水位置，試驗過程中不得污染環(huán)境，然后確保管道及檢查井的觀感質(zhì)量已合格，溝槽內(nèi)無明顯積水，管道還未回填。預(yù)留的管洞已封堵無漏水現(xiàn)象，嚴(yán)密并且牢固地封堵管道兩端，尤其是下游的封堵，應(yīng)先計算其承受的壓力，必要時可以用磚砌封堵。

⑶應(yīng)在每2 個檢查井之間做閉水試驗，如果管道封堵是用磚砌，則必須養(yǎng)護到必要強度后再進行試驗。

⑷根據(jù)《埋地硬聚乙烯排水管道工程技術(shù)規(guī)程：CECS 122：2001》［10］的要求，管道內(nèi)注水應(yīng)超過 24 h 方可進行檢測。

4.7 溝槽回填

以上所有工序檢測合格后開始進行回填，在管道兩側(cè)分層對稱回填，每層回填厚度約30 cm。

⑴回填前，管道的基礎(chǔ)混凝土必須達(dá)到設(shè)計強度，回填時應(yīng)從每節(jié)管道中部向兩邊緩慢進行，禁止將回填物直接砸向管道接口，回填過程中拆除管道支撐時，要密切注意檢查溝槽邊坡的穩(wěn)定性及鄰近所有建筑物、構(gòu)筑物及其他物品的安全。

⑵為了在回填過程中保護管道，回填之初應(yīng)采用人工回填，當(dāng)人工回填高度超過管頂70 cm 以后，方可使用機械回填。

⑶夯實回填：機械回填每30 cm 厚度進行分層夯實，回填及夯實按照路基填土的要求進行。

⑷溝槽應(yīng)沿排水方向由高向低分層進行回填，溝槽應(yīng)清理干凈，無積水，無雜物，嚴(yán)禁回填石塊、磚頭及其他有棱角的硬物質(zhì)，也禁止回填淤泥和有機物等。

⑸為確保管道及集水井等構(gòu)筑物的位置不發(fā)生偏移，回填必須從兩側(cè)同時進行對稱回填，如果有必要，需對管道和集水井等采取限位保護措施。

5 質(zhì)量控制［11］

根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求，施工質(zhì)量控制主要以下幾點：

5.1 質(zhì)量管理要點

⑴仔細(xì)查看施工圖紙，充分領(lǐng)會設(shè)計者意圖，對比研讀所有相關(guān)技術(shù)規(guī)范，爭取在施工前解決重大技術(shù)難題，以便開工后工作能有條不紊的進行。

⑵施工前項目管理人員應(yīng)將施工意圖、施工工藝、工作技巧、工作重點、難點、質(zhì)量要求等，詳細(xì)詳盡地向每一位作業(yè)人員做好交底，并要求施工班組長做好施工記錄，有問題及時上報、及時處理解決。

⑶工程用到的所有材料進場前必須先接受檢驗，主要檢查材料數(shù)量、合格證、出場檢測報告等是否合格，對不合格的材料一律禁止入場，然后按要求進行抽樣送檢。

⑷HDPE 塑鋼纏繞管施工中質(zhì)量控制要點如下：HDPE 塑鋼纏繞管應(yīng)鋪設(shè)在未受干擾的土基或回填壓實符合要求的地基上。鋪設(shè)時宜沿直線進行，如需用柔性接口進行折線敷設(shè)，則每個接口處相對轉(zhuǎn)角應(yīng)小于 1.5°。

2條或以上管道在同一個溝槽內(nèi)施工時，需符合管道同槽鋪設(shè)設(shè)計和施工的相關(guān)規(guī)定。

HDPE 塑鋼纏繞管管道在穿越有障礙的構(gòu)筑物（如鐵路、高級道路路堤等）時，應(yīng)設(shè)置剛性材料制作的保護套管。套管的內(nèi)徑尺寸應(yīng)大于塑鋼纏繞管外徑尺寸至少20 cm，套管與管道的端部空隙用填料封堵嚴(yán)實。

當(dāng)設(shè)計溝槽槽底高程低于地下水位時，施工過程中應(yīng)采取降水措施，以防溝槽遭地下水浸泡，造成邊坡失穩(wěn)。當(dāng)?shù)叵滤唤抵敛鄣鬃畹忘c以下0.5 m 左右時方可安裝管道。管道安裝完成后開始回填時，降水措施不得提前停止，直至回填完成。

為給施工人員預(yù)留工作面，在挖溝槽時槽底凈寬度應(yīng)按管道外徑加0.6～1.0 m 為宜。

為了不擾動基底，溝槽開挖時，應(yīng)嚴(yán)格控制開挖深度。開挖至基底標(biāo)高以上20 cm 時應(yīng)停止機械施工。在管道鋪設(shè)前用人工清理至設(shè)計標(biāo)高。如果發(fā)生超挖現(xiàn)象，不得使用原土回填，應(yīng)該用10～15 mm天然級配的砂石或中、粗砂換填并整平夯實。

雨季時，為了更高質(zhì)量地施工，應(yīng)盡量縮短溝槽開挖的長度，做好降排水等防止溝槽浸泡的措施。一旦有泡水情況出現(xiàn)，應(yīng)立即排除積水，然后將受泡后軟化的淤泥土層清理干凈，換填中粗砂或碎石料等，再按地基要求進行妥當(dāng)處理。

溝槽開挖時，應(yīng)將開挖出的土按優(yōu)劣分類堆放，優(yōu)質(zhì)土以備回填時使用。應(yīng)堆放在坡頂1 m 以外位置，以免受土壓力的影響而造成溝槽邊坡失穩(wěn)。

槽底埋有不易清除的大石塊、磚頭等雜物時，應(yīng)清理干凈后換填天然級配砂石料后在面層鋪上沙土整平夯實，以便更好地維持HDPE 塑鋼纏繞管的使用壽命，另外，槽底不得遭受浸泡。

5.2 關(guān)鍵工序控制標(biāo)準(zhǔn)

5.2.1 溝槽開挖

溝槽的開挖線路和深度必須嚴(yán)格按照施工圖紙的要求進行，在沒有相關(guān)變更手續(xù)或者相關(guān)主管部門同意的前提下嚴(yán)禁自行改動，必須按圖施工。由于HDPE 管道的質(zhì)量較輕，柔性也較好，所以在地形條件較好時，為了減小溝槽的開挖寬度，可以先在地面上對一定長度的管道進行預(yù)制連接，然后統(tǒng)一下管回填?？梢圆捎眯D(zhuǎn)挖機等對比較狹窄的溝槽進行開挖。HDPE 管道管頂?shù)淖钚「餐梁穸纫?guī)定如下：⑴車行道下方管道頂部埋深大于0.9 m；⑵人行道下方管道頂部埋深大于0.75 m；⑶居住區(qū)、綠化帶等下方管道頂部埋深大于0.6 m；⑷在有凍土地段，管道頂部埋深需在冰凍線以下。

管道溝槽的開挖寬度，不僅要考慮管道的規(guī)格尺寸，還要考慮施工過程中人工和使用機械所需要工作面的作業(yè)寬度，確定好槽底寬度后，根據(jù)放坡要求進而確定溝槽的開挖寬度。

不僅如此，從經(jīng)濟方面考慮，還需注意溝槽土石方的開挖費用以及換填材料等費用。

5.2.2 溝槽底的要求

⑴除去特殊的設(shè)計要求，HDPE 管道多用于重力排水系統(tǒng)，因此溝槽底的坡度必須達(dá)到設(shè)計及規(guī)范的要求。

⑵對于土壤地質(zhì)較差、相對不太穩(wěn)定的地段（如沙土地段或濕粘土地段等），因為其支撐強度較小，所以溝槽開挖時，應(yīng)當(dāng)在設(shè)計要求開挖深度的基礎(chǔ)上再深挖10～15 cm，用符合要求的材料進行換填，然后夯實，夯實的密實度不得低于95%，只有這樣才能有效防止溝槽基礎(chǔ)的不均勻沉降，保證HDPE 管道基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

⑶在巖石地段開挖時，為了保護HDPE 管道，避免其與巖石棱角直接接觸，也應(yīng)當(dāng)在設(shè)計要求開挖深度的基礎(chǔ)上再深挖10～15 cm，換填及夯實要求同上。

5.2.3 管道的連接要求

⑴對需要進行焊接的每一個部件都固定牢固，在焊接的過程中確保其穩(wěn)定性。

⑵利用專用旋刀設(shè)備將斷面加工成潔凈、平行的對接平面。

⑶根據(jù)熱收縮帶制造商推薦的溫度和時間來給熱收縮帶加熱，加熱過程中應(yīng)嚴(yán)格控制火候。

5.2.4 回填與夯實要求

HDPE 管道的回填材料分以下幾種：

⑴直徑為5～40 mm 的棱角碎石，應(yīng)因地制宜，宜選用當(dāng)?shù)厝菀兹〉貌⑶耶a(chǎn)量較大的材料，如碎石、碎礦渣等。

⑵直徑不大于40 mm 的粗砂及礫，宜采用形態(tài)不粘連呈粒狀的砂礫，無論是干砂礫還是砂礫均可，砂礫中也可以含有少量不同等級的砂礫或粉末。

⑶細(xì)砂或細(xì)砂與粘土的混合物等。

回填時，應(yīng)先用人工在管道兩側(cè)進行對稱回填，待回填至管道頂部0.7 m 以上后，再使用機械從管道軸線的兩端同時開始對稱回填，然后用小型機械分層夯實，以達(dá)到設(shè)計要求的壓實度。

夯實應(yīng)至少從距離管頂0.5 m 以上的地方開始，每 30 cm 夯實 1 次。

溝槽的最終回填可以使用土，也可以選用其他適合的材料，但無論選用什么材料，其中不得含有直徑超過20 cm 的大石塊、磚塊或其他粘結(jié)土、凍土等。

6 應(yīng)用實例

6.1 工程概況

6.1.1 簡介

本項目屬于某區(qū)排水溝渠遷改工程，是對某區(qū)排水管網(wǎng)進行改造，主要改造內(nèi)容有新建雨污管道、原管道清淤、道路的破壞恢復(fù)等。項目開工日期為2015年 10月 12日，竣工日期為 2015年 12月 10日，總工期為60 d。

6.1.2 場地地形地貌

本項目主要建設(shè)內(nèi)容為：對該片區(qū)的排水溝渠進行改遷施工。施工時需對現(xiàn)混凝土結(jié)構(gòu)進行拆除等，同時場內(nèi)較為狹小，臨時設(shè)施布置用地緊缺。周圍交通干道發(fā)達(dá)，交通條件便利，地下管線錯綜復(fù)雜，交通疏解難度較大。

6.2 HDPE塑鋼纏繞管施工（見圖3～圖5）

圖3 施工準(zhǔn)備及鋼板樁支護施工Fig.3 Construction Preparation and Steel Sheet Pile Support Construction

圖4 管道鋪設(shè)及管口對接Fig.4 Pipe Laying and Pipe Butt Joint

圖5 熱熔連接及管道回填Fig.5 Hot Melt Connection and Pipeline Backfill

7 結(jié)論與展望

在污水集中處理項目中，管道的選擇至關(guān)重要，關(guān)系到污水收集的效果。如污水不能較好地收集，集中處理的設(shè)備再先進都沒有實際意義，再多的資金投入都不能獲得好的經(jīng)濟及社會效益。HDPE 塑鋼纏繞管由于具有良好的水力特性、較強的地基適應(yīng)性、較高的抗衰抗腐蝕性，不但安裝方便、施工簡單、施工周期大為縮短，減少施工人員在溝槽（基坑）的作業(yè)時間，最大限度地降低施工安全風(fēng)險，還可降低工程綜合造價，其綜合性能遠(yuǎn)高于其它材質(zhì)的施工工藝，實踐證明該施工技術(shù)是大直徑雨污水管道的首選［12］。