嚴(yán)文雄 詹宇凡 湯玉強(qiáng) 曹紅軍 李朝輝

（中建五局三公司市政分公司,湖南 長(zhǎng)沙410000）

高密度聚乙烯（HDPE）管最初由德國(guó)研究者所發(fā)明,最早于1980 年應(yīng)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(yùn)方便等優(yōu)勢(shì)而迅速被廣泛應(yīng)用于市政給排水工程[1]。此外,HDPE 管材具有眾多施工技術(shù),為大規(guī)模的排水工程提供了便捷的施工條件[2]。HDPE 管材根據(jù)生產(chǎn)工藝的不同又可分為HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁（B 型管）、HDPE 雙壁波紋管、HDPE 塑鋼纏繞增強(qiáng)管、HDPE 中空壁管（A 型管）。其中,HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁（B 型管）因其生產(chǎn)技術(shù)從德國(guó)克拉公司引進(jìn),而俗稱(chēng)克拉管,也以該類(lèi)型管材性能最優(yōu),使用也最為廣泛。本文以文化小區(qū)為研究對(duì)象,進(jìn)行HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁管（B 型管）的連接技術(shù)對(duì)比分析,以期為后續(xù)小區(qū)雨污分流改造工程的管道連接確定最優(yōu)的連接方式。

1 工程概況及施工難點(diǎn)

1.1 工程概況

本工程是沅江市政府落實(shí)習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于“把修復(fù)長(zhǎng)江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置,共抓大保護(hù)、不搞大開(kāi)發(fā)”生態(tài)發(fā)展理念的重要舉措。本文的研究對(duì)象小區(qū)排水管長(zhǎng)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(jié)構(gòu)壁-B 型管,管徑為DN300,環(huán)剛度等級(jí)為SN8,單節(jié)管長(zhǎng)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(shè)方式為地埋式。

1.2 施工難點(diǎn)

本施工區(qū)域均為洞庭湖回填建成的小區(qū),地表水系發(fā)育,地下水位高,對(duì)管道施工影響大；工程地質(zhì)差且多為達(dá)不到地基承載力設(shè)計(jì)要求值的土質(zhì)；該小區(qū)巷道窄、人流量大、施工區(qū)域多為鄰近居民住房,對(duì)精細(xì)化、專(zhuān)業(yè)化施工管理要求高,同時(shí)對(duì)施工質(zhì)量要求高。因此,為了保證施工質(zhì)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(qū)管網(wǎng)工程施工過(guò)程中的首要考慮目標(biāo)。

2 HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁-B 型管連接技術(shù)

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(shè)備要求高,實(shí)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(jié)構(gòu)壁-B 型管可行性分析

HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁-B 型管,俗稱(chēng)克拉管,是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多具有完整國(guó)標(biāo)體系（GB/T19472.2-2017） 的塑料排水管材。HDPE-B 型管與其他類(lèi)型管材相比具有產(chǎn)品規(guī)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(chǎn)環(huán)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(shè)防烈度可達(dá)9 度等優(yōu)勢(shì)[4]。

表1 幾大類(lèi)型管材可偏轉(zhuǎn)角度對(duì)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(nèi)部熔接位置需沿管道鑲嵌呈環(huán)狀的電熔絲,外露電熔絲需固定,防止管材在運(yùn)輸及搬運(yùn)過(guò)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(xiàn)場(chǎng)施工

圖4 電熱熔現(xiàn)場(chǎng)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(nèi)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(nèi),并使用配套的緊固鋼帶緊固、擰緊；通過(guò)專(zhuān)用的熔接設(shè)備,設(shè)定焊接參數(shù)加熱電熔絲,利用電熔絲產(chǎn)生的熱量,使承插口連接部位的管內(nèi)壁熔化,在樹(shù)脂熔脹壓力作用下連接界面兩側(cè)的樹(shù)脂分子重新繞結(jié),在熔接過(guò)程中需不定時(shí)的緊固管材,熔接完成后,接頭處自然冷卻,達(dá)到一定強(qiáng)度后從而實(shí)現(xiàn)管節(jié)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(duì)接方式是滑動(dòng)方式,專(zhuān)用橡膠圈的質(zhì)量與接口處的密封性有著密切的聯(lián)系,在安裝橡膠圈前,需逐個(gè)檢查橡膠圈的質(zhì)量,并且必須拉伸均勻橡膠圈,不能出現(xiàn)扭曲及翻轉(zhuǎn)[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(zhuān)用橡膠圈。連接前,承口、插口工作面及專(zhuān)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(shí),在承口端內(nèi)表面及插口端外表面涂刷潤(rùn)滑劑（現(xiàn)場(chǎng)施工可使用洗潔精）；將兩根管材管端對(duì)正（軸線平直）,固定住承插連接管材,防止側(cè)向移動(dòng),標(biāo)出插入深度線,采用手拉葫蘆對(duì)拉將插口管材插入承口,保證插入深度達(dá)到標(biāo)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(zhuān)用橡膠圈

圖7 涂抹洗潔精潤(rùn)滑

圖8 手拉葫蘆拉緊現(xiàn)場(chǎng)施工

3 現(xiàn)場(chǎng)施工對(duì)比分析

現(xiàn)場(chǎng)以施工工效、施工質(zhì)量、操作技術(shù)含量、受外部環(huán)境影響程度等為評(píng)價(jià)指標(biāo),對(duì)HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)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(jìn)行對(duì)比分析。每施工一個(gè)接口的兩種連接方式的對(duì)比結(jié)果如表2 所示：口在施工過(guò)程中因搬運(yùn)及溝槽回填時(shí)的擾動(dòng)而松動(dòng)。因此,采用橡膠圈密封連接時(shí),本工程在外部額外增加熱收縮套進(jìn)行剛性連接,以解決已連接的接口在施工過(guò)程中因搬運(yùn)及溝槽回填時(shí)的擾動(dòng)而松動(dòng),同時(shí),可進(jìn)一步提高閉水試驗(yàn)的合格率。承插電熱熔連接的接口會(huì)出現(xiàn)滲水,針對(duì)該問(wèn)題,本工程同樣采用外加熱收縮套進(jìn)行二次保護(hù),試驗(yàn)結(jié)果表明,電熱熔+熱收縮套連接方式可以避免接口滲水問(wèn)題（圖9）。

表2 兩種連接方式對(duì)比分析

圖9 熱收縮套連接

4 施工注意事項(xiàng)

為了確保管節(jié)之間的接口連接質(zhì)量可靠,在施工中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（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(shí),不得使用帶有腐蝕性的潤(rùn)滑劑（如：黃油）、橡膠圈的質(zhì)量需逐個(gè)檢查及清理附著物,并且必須拉伸均勻橡膠圈,不能出現(xiàn)扭曲及翻轉(zhuǎn)。（3）采用承插電熱熔連接時(shí),施工環(huán)境溫度不能低于5℃,環(huán)境溫度過(guò)低將會(huì)導(dǎo)致電熔時(shí)間變長(zhǎng)且受熱不均勻；在自然冷卻過(guò)程中不宜對(duì)管材進(jìn)行移動(dòng)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(guò)程中,需不定時(shí)的緊固管材；下雨天時(shí),不得外露電熱熔作業(yè)。（4）承插電熱熔連接對(duì)操作人員的技術(shù)要求高,電熔時(shí)間不足或過(guò)長(zhǎng)均會(huì)導(dǎo)致接口質(zhì)量不合格；若無(wú)專(zhuān)業(yè)操作人員操作時(shí),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(zhǎng)度大約為一節(jié)小拇指長(zhǎng)度為宜）判斷電熔連接是否到位。（5）熱收縮套施工時(shí),接口管材表面需清理干凈,不得有殘留水；熱收縮套加熱應(yīng)從中間往兩邊加熱熔接,防止留有空氣影響連接質(zhì)量；溝槽內(nèi)需保持無(wú)水狀態(tài),且熱收縮套加工區(qū)域底部需掏空,以便管材底部熱收縮套熱熔到位。

5 結(jié)論

HDPE 纏繞結(jié)構(gòu)壁-B 型管的應(yīng)用在本管網(wǎng)工程中取得了良好的工程效果。通過(guò)施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)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(duì)比分析,發(fā)現(xiàn)橡膠圈密封連接方式在施工工效、接口連接質(zhì)量、受外部環(huán)境影響程度上均要優(yōu)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(yōu)化。從施工效率、施工質(zhì)量、外部環(huán)境影響、地下水位及地質(zhì)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(yōu)。