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高密度聚乙烯双壁波纹管在市政工程中的应用

更新时间  2021-06-11 08:31 阅读

  排水管材作为排水系统的重要组成部分,其性能的优劣将直接影响排水系统的可靠性及安全性。HDPE双壁波纹管材是以高密度聚乙烯为原料的一种新型轻质管材,一方面它具有平滑的内壁,对液体流动的阻力小;另一方面它重量轻,管节长(接头少),铺设安装便捷,连接方便,对管沟和基础的要求较低。下面介绍了HDPE双壁波纹管的技术性能,论述了其主要施工技术。

  1、HDPE双壁波纹管的性能我国埋地管道中管材多选用铸铁管及混凝土管,以混凝土管为主,特别是在北方地区,雨污水管道的施工多选择钢筋混凝土管。HDPE双壁波纹管属化学管材,价格比混凝土管偏高,加上产品的问世时间相对较短,在很多地区不被采用。但经过综合比较后,人们发现HDPE双壁波纹管因其优异的性能便捷的施工,使工程的综合造价降低了,其前景非常乐观,被人们认为将是混凝土管和铸铁管的更新换代产品。

  1.1抗外压能力强双壁波纹管是由HDPE同时挤出的波纹外壁和一层光滑内壁,一次熔结挤压成型的,管壁截面为双层结构,内壁光滑平整,外壁为等距排列的具有梯形中空结构的管材。所以该种管材属“柔性管道”,它独特的波纹管壁结构设计,大大增强了管材的环刚度,从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力,使其和周围土壤共同承受负载。刚性管对地基基础的要求高,且重量大,施工工具及人力多,很难适应较复杂的地理环境。HDPE管道为一次熔结挤压成型,抗地质沉降能力强,对基础要求低,管道可弯曲性良好;但由于HDPE双壁波纹管(外壁无金属增强)环刚度最高只能达到8kN/m2的等级,管径最大只能在1200mm以下,这种管材一般只用于管道支线,而不宜用于主干道管材。而HDPE金属增强螺旋波纹管,因其将钢的刚性和塑料的柔性两者巧妙的结合,有效解决了上述两种管材存在的或没有柔性或刚性不足的问题,其同等长度管道的重量仅为混凝土管的10%。因此,在同等条件下HDPE双壁波纹管不需要有和“刚性管道”———混凝土管相同的刚度和强度。

  1.2摩阻系数小,流量大HDPE双壁波纹管内壁光滑,管内液体流动阻力明显小于混凝土管。经对管道的水力性能调查,钢筋混凝土管的粗糙系数为0.013~0.014,HDPE双壁波纹管的粗糙系数为0.009~0.01。实践证明,在同样坡度条件下,采用直径较小的HDPE双壁波纹管就可以达到要求的流量;在同样的直径下,采用HDPE双壁波纹管可以减小坡度,从而减少铺设长度。

  1.3抗腐蚀性强,使用寿命长排污管道中排出的生活污水常常带有腐蚀性,或呈酸性或呈碱性。由于HDPE分子没有极性,除少数的强氧化剂外,大多数化学介质对其不起破坏作用。一般使用环境的土壤、电力、酸碱因素都不会使该管道破坏,不滋生细菌,不结垢,其流通面积不会随运行时间增加而减少。

  1.4施工方便HDPE双壁波纹管重量轻,搬运和连接都很方便,管径小于900mm的管道采用承插口方式连接,管径大于900mm的管道采用热熔方式连接。HDPE双壁波纹管管道施工快捷、维护简单,在工期紧和施工条件差的情况下,其优势较混凝土管更加明显。

  2、HDPE双壁波纹管在污水管道中的应用2.1工程概况什邡市北京产业园区位于什邡市东南部的洛水镇与双盛镇交界处,是什邡市重要的规划园区。目前,园区内道路基础设施和管网设施已基本完成,该工程为北京产业园区路网设计中蓝天大道至污水处理厂D1400~1600污水干管工程,与石亭江顺行至双盛镇新建污水处理厂,全长1895m。

  2.2施工技术管道基础该工程开槽深度5~8m,属深槽作业。工程范围内土体多为碎石、漂石,管道施工跨越整个雨季,地处范围内地下水位较高,开槽施工较困难,开槽时间相对较长,占用整体施工工期较多。沟槽开挖全部为机械施工,沟槽底面设计标高以上预留20cm人工开挖并找平。钢筋混凝土管道基础施工时,根据管径的不同及沟槽地基情况,需设置不同厚度的砂石基础(C1、C2)和混凝土平基基础。HDPE管道则无需进行砂石基础(C1、C2)及混凝土平基的施工,只铺设不小于200mm的中粗砂基础,管道基础的支撑角根据地基土质、管道埋深、地下水位等因素来确定,但不得小于设计管道基础支撑角(2a)+30°的要求,大大减少了施工工期。沟槽开挖时,测量人员应精确给出槽底开挖高程,确保砂石基础的厚度,以砂石基础顶面高程为基准,控制管道的流水面高程。管道基础在接口部位要设置凹槽以便进行接口操作,一般槽宽0.4~0.6m,深0.05~0.1m,长为管道直径的1.1倍,接口部位施工完毕后,凹槽处需立即用砂石回填密实。

  下管与安装1)管材经过检验、合格后,运至槽边,按设计排管,核对管节、检查井位置。由于HDPE双壁波纹管管节较长(9~10m),轴向可略为挠曲,所以对沟槽的直顺度和平整度要求略低于混凝土管道相关要求,对该工程地质条件而言,给施工带来了很大的便利。管道长短的调整,可用手锯切割,端口断面应与管轴线垂直,且修饰平整,不得有损坏。

  2)该工程管材采用HDPE金属增强螺旋波纹管,设计管径为1400~1600mm。管道接口均采用热熔连接方法,并由厂家技术人员现场进行技术指导。采用热熔连接,通电时连接电缆线不得受力。通电完成后取走电熔设备,使管道接口处自然冷却。自然冷却期间,要保留加紧带和支撑环,并不得移动管道。

  3)管道安装完毕后采用钢套箍和钢钎将管道固定,以防止管道中心、高程在回填压实过程中发生位移。

  4)管道敷设后,因意外原因发生局部破损时,必须进行修补或更换。当管外壁局部破损时,可由厂家进行处理。当管道内壁破损时,必须切除破损管道,更换合格管材,采用哈夫件等形式连接。管道因采用热熔连接,管道密封性好、不漏水,有利于污水管道的闭水,大大提高了污水管道闭水试验的合格率。

  管道与检查井连接该工程HDPE双壁波纹管用于污水管道中,为保证管道闭水试验合格率,管道连接及管道进井施工为该污水管道施工的重点。为保证检查井井壁与管道连接良好,管道与井壁连接处砂浆必须饱满密实,沿管道中心的井壁外侧必须浇筑不少于1.5倍管道内径的C15混凝土或砖砌保护体,检查井井底基础也要相应延伸,该方法称为中介层法。

  沟槽回填该管道属柔性管道,且管道直径较大(均大于800mm),回填前,在管道内部设竖向和横向支撑,支撑采用方木,方木两端与管道接触部位均垫5cm厚木板,避免损坏管壁。回填前检查管道有无损伤或变形,在管基有效支撑角范围内采用中、粗砂回填。管底至管顶50cm范围内,必须人工回填,管顶50cm以上可采用机械回填,但分层回填厚度控制在20cm以内。为最大限度地减少管道变形,尤其是接口部位的变形,人工回填分层厚度控制在15~20cm,层层夯实,尽量将管道变形控制到最小,柔性管道回填到设计标高后,在(12~24h内测量并记录管道变形率,变形率控制在3%以内(规范要求)。

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