費(fèi)曉鋒

（山西省安裝集團(tuán)股份有限公司，山西太原 030032）

1 HDPE 管的基本類型

1.1 雙壁波紋HDPE 管

雙壁波紋HDPE 管是一種具有雙重結(jié)構(gòu)的管子，在管子的內(nèi)側(cè)具有兩個(gè)彼此平行布置的內(nèi)波紋層，而在其兩頭各構(gòu)成一外管。鋼管的外表面是聚乙烯膜，而在鋼管的內(nèi)面是PVC 膜或聚丙烯膜。這種材料具有很好的抗拉性和很好的耐久性。另外，這種新型的聚乙烯管材還能有效的解決普通的聚乙烯管材在使用過(guò)程中易出現(xiàn)的開(kāi)裂等問(wèn)題，從而提高管材的使用壽命，減少維護(hù)費(fèi)用。此外，該構(gòu)造的彎矩半徑小，易于在狹窄的場(chǎng)地中進(jìn)行鋪裝，因此可用于城市公路、地下管道等領(lǐng)域。雙壁瓦楞高密度聚乙烯管材的優(yōu)點(diǎn)：①具有更大的直徑，可以按照用戶的要求進(jìn)行長(zhǎng)短調(diào)節(jié)，以適應(yīng)用戶的需要[1]。②該管道是由多個(gè)堆疊的形式組成，也就是由兩個(gè)或更多的塑料薄膜來(lái)分隔管子，這樣就能有效地降低應(yīng)力集中的現(xiàn)象。③因?yàn)樗膹?qiáng)度高于一般的塑膠，所以它對(duì)管道的耐撞性有了一定的改善。④這種鋼管具有一定的防水功能，可以避免雨水進(jìn)入排水管內(nèi)。但是，它的使用也有一定的局限性。首先，要根據(jù)城區(qū)的地勢(shì)和地區(qū)的地質(zhì)情況來(lái)進(jìn)行管道的設(shè)計(jì)，并對(duì)管道類型進(jìn)行合理的選擇。其次，在選擇原材料時(shí)，應(yīng)注重選擇高質(zhì)量的原材料，認(rèn)真選擇原材料。⑤加強(qiáng)對(duì)項(xiàng)目建設(shè)的各個(gè)階段的管理，確保項(xiàng)目的質(zhì)量和進(jìn)度。同時(shí)，還要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的物資輸送、施工等環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的監(jiān)督，以保證整體施工的順利進(jìn)行。

1.2 纏繞強(qiáng)化HDPE 管

與雙壁型高密度聚乙烯管材相比，雙壁型高密度聚乙烯管材具有較大的直徑、較高的拉伸強(qiáng)度、較好的壓縮作用。這是因?yàn)檫@兩種鋼管都是可以抗壓的熱塑性高強(qiáng)材料。兩種材料中，前者更加堅(jiān)韌，更加穩(wěn)定，也更加安全。在實(shí)踐中，HDPE 與常規(guī)的兩層PE 相比，具有較大的優(yōu)勢(shì)，如成本較低，便于使用和維修等。就鋼管的生產(chǎn)而言，由于其制作過(guò)程比較容易，所以其加工與成形也比較容易。但在城市給水系統(tǒng)中，HDPE 管道是一種既能有效地改善城市給水系統(tǒng)存在的問(wèn)題，又節(jié)省了一大筆投資的新型管道，是非常有價(jià)值的。在我國(guó)，高密度聚乙烯管材種類繁多，但以單、多層為主。通常情況下，為防止出現(xiàn)漏水的情況，應(yīng)采取雙層防水措施。但在工程實(shí)踐中，因缺少相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)局部滲漏無(wú)法進(jìn)行修復(fù)的情況，從而影響了管道的正常排水作用，甚至引發(fā)了安全事故。將HDPE 管埋在地下，可以起到對(duì)管道進(jìn)行防護(hù)作用，減少管道損壞，保證人們的生活質(zhì)量[2]。在施工過(guò)程中，要注意施工作業(yè)的具體情況。針對(duì)各地區(qū)的生態(tài)特點(diǎn)，制訂了適合的生態(tài)保護(hù)規(guī)劃。同時(shí)，應(yīng)根據(jù)管道的埋設(shè)深度，盡量減少管道的埋設(shè)深度。如此一來(lái)，可以將無(wú)謂的傷亡降到最低。在施工技術(shù)上，采取了新技術(shù)，以達(dá)到更好的效果。在此基礎(chǔ)上，對(duì)管線鋪設(shè)方法進(jìn)行了優(yōu)化，并盡可能地采用機(jī)械操作，提高了工作的效率。同時(shí)，還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)建筑工人的業(yè)務(wù)素質(zhì)的培養(yǎng)，提高他們的業(yè)務(wù)素質(zhì)。纏繞強(qiáng)化HDPE 管如圖1 所示。

圖1 纏繞強(qiáng)化HDPE 管

2 市政給排水施工中HDPE 管的施工應(yīng)用現(xiàn)狀

在城市給排水工程中使用的HDPE 管是一種內(nèi)壁上有光滑的表面，外壁上有環(huán)形的波紋結(jié)構(gòu)，它可以根據(jù)管道的尺寸和管壁的不同，將其分成兩種類型，分別是雙壁波紋管和纏繞增強(qiáng)管。雙壁波紋管的管壁橫斷面為兩層，針對(duì)該種管材，采用高密度聚乙烯一次擠壓法將其外層的波浪形和外層的平滑內(nèi)層一次擠壓成形。它在市政排水施工管道中的運(yùn)用，擁有環(huán)剛度高、韌性強(qiáng)以及質(zhì)量輕等優(yōu)點(diǎn)。但是，由于受生產(chǎn)工藝的限制，管道材料產(chǎn)品口徑最大只為DN1200mm，這在一定程度上限制了其的應(yīng)用推廣。而纏繞增強(qiáng)管則是以高密度聚乙烯為原材料制成的長(zhǎng)方形管體，因?yàn)槠涑尚芜^(guò)程采用卷焊方式，所以被稱為卷焊。由于其獨(dú)特的成型技術(shù)，使其與一般的雙壁型波紋管相比，其產(chǎn)品直徑可達(dá)到3000mm。但是由于管線的聯(lián)接多采用熱熔膠條聯(lián)接，所以費(fèi)用比較高。另外，其制造費(fèi)用也比較高，當(dāng)制品的內(nèi)圈硬度和內(nèi)圈的內(nèi)圈尺寸都一樣時(shí)，其消耗的原料要多于兩層內(nèi)圈的內(nèi)圈。但目前國(guó)內(nèi)對(duì)HDPE管材的相關(guān)研究還處于初級(jí)階段，其在工程建設(shè)中的運(yùn)用還有待進(jìn)一步提高。有關(guān)建設(shè)者不僅要在生產(chǎn)加工上持續(xù)提高成形技術(shù)，還要從施工實(shí)踐上加強(qiáng)HDPE管施工工藝應(yīng)用的熟練性，從而在目前的市政給排水施工中發(fā)揮出其應(yīng)有的作用。只有這樣，城市給水、污水工程的建設(shè)，才能在可持續(xù)的條件下，將其應(yīng)用到實(shí)際中，并在現(xiàn)代化的經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，以低耗高效的施工技術(shù)和方法，深入推進(jìn)城鎮(zhèn)化的發(fā)展。

3 HDPE 管施工技術(shù)要點(diǎn)

3.1 測(cè)量放樣

在鋪設(shè)管道過(guò)程中，排水管道的干管道需沿道路路緣進(jìn)行鋪設(shè)，管道的鋪設(shè)需沿苗圃內(nèi)道路完成。為保證排水管道鋪設(shè)的順直度和標(biāo)準(zhǔn)度，在進(jìn)行管道鋪設(shè)之前，必須配備專業(yè)測(cè)量人員，落實(shí)前期的測(cè)量放樣工作，對(duì)溝槽開(kāi)挖進(jìn)行全面勘察，明確是否存在地下管道、通信線纜或電力線纜。經(jīng)過(guò)全面勘查確認(rèn)無(wú)誤后，才可依據(jù)工程設(shè)計(jì)要求及標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行管道高程放樣。與此同時(shí)，還需借助石灰粉完成HDPE 管道溝槽開(kāi)挖控制線的明確標(biāo)識(shí)，進(jìn)而保證排水管道的安裝進(jìn)度與標(biāo)準(zhǔn)要求相符。

3.2 熱熔擠出焊接工藝

在眾多的連接方法中，熱熔擠壓焊接方法和熱溶對(duì)接方法均是利用聚乙烯的熱融性，加熱并融化后，通過(guò)外部力量將其連接起來(lái)。然而，目前該技術(shù)多以直接加熱方式為主，即通過(guò)焊口的熱氣對(duì)電極進(jìn)行加熱，而擠壓出來(lái)的流體通過(guò)范德華力作用來(lái)充填間隙，經(jīng)降溫后以塑性方式將兩根管子進(jìn)行對(duì)接。高密度聚乙烯塑料管的熱擠壓焊接工藝如圖2 所示。與傳統(tǒng)的熱熔對(duì)接焊方法比較，在焊接過(guò)程中添加多余的電極，無(wú)須專用的焊接設(shè)備，且焊接口小巧、操作簡(jiǎn)便；聯(lián)結(jié)速度快，費(fèi)時(shí)少，更適合于城鎮(zhèn)建設(shè)。熱熔擠塑焊可以與熱縮膠條連接法聯(lián)合使用，以增強(qiáng)其連接的強(qiáng)度，由于缺少對(duì)該技術(shù)的材質(zhì)和施工技術(shù)的規(guī)范，該技術(shù)并沒(méi)有得到廣泛的使用，因此對(duì)該技術(shù)的施工方式以及產(chǎn)品的品質(zhì)進(jìn)行了深入的研究，可以為該技術(shù)的進(jìn)一步推廣使用提供基礎(chǔ)和支持[3]。

圖2 HDPE 塑鋼管熱熔擠出焊縫工藝

3.3 HDPE 管道基礎(chǔ)施工

基礎(chǔ)建設(shè)的品質(zhì)是HDPE 給水排水管道在使用中的重要組成部分，地基建設(shè)的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)建筑物的安全，同時(shí)也關(guān)系到整個(gè)建筑物的安全，同時(shí)也關(guān)系到整個(gè)建筑物的安全。所以，在HDPE 供水管線的安裝和建設(shè)中，一定要嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖進(jìn)行。在施工過(guò)程中，必須確保每個(gè)步驟都在可控范圍內(nèi)，特別是管道與檢測(cè)井的聯(lián)結(jié)點(diǎn)和管道的交界處。高密度聚乙烯管材因其防腐能力強(qiáng)，不容易受到侵蝕，所以其主體材料一般是聚乙烯管材。但是由于這種塑料自身有一些缺點(diǎn)，例如，它的密度很大，很容易發(fā)生膨脹和變形，并且很容易隨著時(shí)間的推移而造成損壞。還需要采取一些防護(hù)措施。在對(duì)預(yù)留溝道的寬度進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)按具體要求選取適當(dāng)?shù)臏系篱g隔（通常為2.5～3.5m）。同時(shí)，對(duì)溝道的寬度進(jìn)行了適當(dāng)?shù)倪x擇。并且，對(duì)混凝土的材質(zhì)性能及施工技術(shù)進(jìn)行綜合分析，以避免混凝土裂縫的產(chǎn)生。另外，灰石配合比對(duì)混凝土的強(qiáng)度也有很大的影響[4]。HDPE 管道結(jié)構(gòu)如圖3 所示。

圖3 HDPE 管道結(jié)構(gòu)

3.4 熱熔連接

此工程的HDPE 管材主要選用熱熔連接的方式。在完成前期下管工作后，需在明確熱熔施工順序的基礎(chǔ)上，在機(jī)架卡瓦內(nèi)放置HDPE 管材，并對(duì)管材兩端端口界面的污物進(jìn)行全面清理，對(duì)熱熔管材的高度進(jìn)行合理調(diào)整，保證其和熱熔連接管材高度處于同一水平位置。與此同時(shí)，還需借助卡瓦完成兩段管材的固定工作，合理控制熱熔界面的距離，通常其距離需保持在25～30mm。此外，相關(guān)技術(shù)人員還需在明確HDPE 管材熱熔參數(shù)的基礎(chǔ)上，完成銑刀的調(diào)整，并將兩段管材的焊接界面慢慢合攏，在適當(dāng)增加其壓力的基礎(chǔ)上，讓熱熔界面出現(xiàn)連續(xù)切屑。此時(shí)便可撤掉壓力，在等待2～3min 之后退出機(jī)架，關(guān)閉銑刀電源。在此過(guò)程中還需嚴(yán)格控制熱熔切屑的厚度，將其保持在0.5～1.0mm。而切屑工作結(jié)束后，需將銑刀取出，并將熱熔兩段的管材及時(shí)合攏。此時(shí)還需全面檢查管材中心線的對(duì)齊程度，保證管材錯(cuò)位量不超出10%。在合攏兩段管材時(shí)，應(yīng)盡量縮小管材之間的縫隙，其最大縫隙寬度也需保持在固定范圍內(nèi)。若其縫隙寬度與標(biāo)準(zhǔn)要求不符，則需重復(fù)切屑工作，保證熱熔接縫精度符合標(biāo)準(zhǔn)。在確保HDPE 管接縫寬度達(dá)到要求后，需借助移動(dòng)機(jī)架夾具完成切屑界面拖拉力的檢測(cè)，并對(duì)數(shù)值進(jìn)行詳細(xì)記錄。在開(kāi)展熱工施工過(guò)程中，首先要合理設(shè)定預(yù)熱加熱板的溫度值，并在機(jī)架內(nèi)放入加熱板，在參考實(shí)際拖拉力的基礎(chǔ)上，明確加熱板工藝參數(shù)施加壓力，保證熱熔界面兩端最小卷邊與規(guī)定寬度一致，并在此時(shí)將壓力減小到規(guī)定值范圍內(nèi)，然后完成加熱。加熱2～3min 之后可推開(kāi)活動(dòng)架將加熱板取出，并將HDPE 管材快速合攏，此時(shí)的切換時(shí)間應(yīng)不超過(guò)30s，以防止管材溫度下降導(dǎo)致熱熔質(zhì)量受損。完成HDPE 管材熱熔工作后，需將其冷卻5min左右，隨后可卸除所施加的卡瓦級(jí)壓力，并將熱熔完成的HDPE 管材取出。而對(duì)于HDPE 管材熱熔連接過(guò)程中常見(jiàn)的內(nèi)翻邊現(xiàn)象，此工程采取的應(yīng)對(duì)措施主要是利用專用內(nèi)翻邊切除設(shè)備，直接切除內(nèi)翻邊部位。在切除內(nèi)翻邊時(shí)，必須先對(duì)刀頭進(jìn)行折疊，并利用加長(zhǎng)桿將切割機(jī)刀頭直接伸入HDPE 管材熱熔連接區(qū)域，然后需旋轉(zhuǎn)長(zhǎng)桿并打開(kāi)刀頭，直接將內(nèi)翻邊部位切割。在此過(guò)程中需注意的是，管材冷卻之后，內(nèi)翻邊區(qū)大多會(huì)出現(xiàn)硬化，此時(shí)人工旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)刀頭，在切割過(guò)程中也面臨著較大的難度。因此，內(nèi)翻邊的切割工作必須在熱熔完成或者2min 內(nèi)進(jìn)行[5]。熱縮帶連接工藝尺寸如圖4 所示。

圖4 熱縮帶連接工藝尺寸

3.5 溝槽回填

在密閉性試驗(yàn)結(jié)果符合標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，溝槽回填工作便可進(jìn)行。此時(shí)所用的回填細(xì)砂也需超出HDPE管材頂部500mm，還需進(jìn)一步夯實(shí)回填細(xì)沙層，保證其壓實(shí)度超出90%。在完成驗(yàn)收和檢查工作后，地面標(biāo)高和回填素填土需保持一致，隨后需進(jìn)一步夯實(shí)整平溝槽，并完成多余填土的轉(zhuǎn)移。溝槽回填如圖5 所示。

圖5 溝槽回填

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)HDPE 管在城市給水和排水工程中的應(yīng)用進(jìn)行深入探討是十分有意義的，可以有利于工程的發(fā)展。隨著社會(huì)和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高密度聚乙烯的建筑技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)展，但是它還有著許多有待改進(jìn)的地方，需要加快技術(shù)的發(fā)展，才能跟上時(shí)代的需要，才能保證人們的生命財(cái)產(chǎn)安全，并保證城市的可持續(xù)發(fā)展。