排水管材作為排水系統(tǒng)的重要組成部分,其性能的優(yōu)劣將直接影響排水系統(tǒng)的可靠性及安全性。HDPE雙壁波紋管材是以高密度聚乙烯為原料的一種新型輕質(zhì)管材,一方面它具有平滑的內(nèi)壁,對液體流動的阻力?。涣硪环矫嫠亓枯p,管節(jié)長(接頭少),鋪設安裝便捷,連接方便,對管溝和基礎的要求較低。下面介紹了HDPE雙壁波紋管的技術(shù)性能,論述了其主要施工技術(shù)。
1、HDPE雙壁波紋管的性能
我國埋地管道中管材多選用鑄鐵管及混凝土管,以混凝土管為主,特別是在北方地區(qū),雨污水管道的施工多選擇鋼筋混凝土管。HDPE雙壁波紋管屬化學管材,價格比混凝土管偏高,加上產(chǎn)品的問世時間相對較短,在很多地區(qū)不被采用。但經(jīng)過綜合比較后,人們發(fā)現(xiàn)HDPE雙壁波紋管因其優(yōu)異的性能便捷的施工,使工程的綜合造價降低了,其前景非常樂觀,被人們認為將是混凝土管和鑄鐵管的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
1.1抗外壓能力強雙壁波紋管是由HDPE同時擠出的波紋外壁和一層光滑內(nèi)壁,一次熔結(jié)擠壓成型的,管壁截面為雙層結(jié)構(gòu),內(nèi)壁光滑平整,外壁為等距排列的具有梯形中空結(jié)構(gòu)的管材。所以該種管材屬“柔性管道”,它獨特的波紋管壁結(jié)構(gòu)設計,大大增強了管材的環(huán)剛度,從而增強了管道對土壤負荷的抵抗力,使其和周圍土壤共同承受負載。剛性管對地基基礎的要求高,且重量大,施工工具及人力多,很難適應較復雜的地理環(huán)境。HDPE管道為一次熔結(jié)擠壓成型,抗地質(zhì)沉降能力強,對基礎要求低,管道可彎曲性良好;但由于HDPE雙壁波紋管(外壁無金屬增強)環(huán)剛度最高只能達到8kN/m2的等級,管徑最大只能在1200mm以下,這種管材一般只用于管道支線,而不宜用于主干道管材。而HDPE金屬增強螺旋波紋管,因其將鋼的剛性和塑料的柔性兩者巧妙的結(jié)合,有效解決了上述兩種管材存在的或沒有柔性或剛性不足的問題,其同等長度管道的重量僅為混凝土管的10%。因此,在同等條件下HDPE雙壁波紋管不需要有和“剛性管道”———混凝土管相同的剛度和強度。
1.2摩阻系數(shù)小,流量大HDPE雙壁波紋管內(nèi)壁光滑,管內(nèi)液體流動阻力明顯小于混凝土管。經(jīng)對管道的水力性能調(diào)查,鋼筋混凝土管的粗糙系數(shù)為0.013~0.014,HDPE雙壁波紋管的粗糙系數(shù)為0.009~0.01。實踐證明,在同樣坡度條件下,采用直徑較小的HDPE雙壁波紋管就可以達到要求的流量;在同樣的直徑下,采用HDPE雙壁波紋管可以減小坡度,從而減少鋪設長度。
1.3抗腐蝕性強,使用壽命長排污管道中排出的生活污水常常帶有腐蝕性,或呈酸性或呈堿性。由于HDPE分子沒有極性,除少數(shù)的強氧化劑外,大多數(shù)化學介質(zhì)對其不起破壞作用。一般使用環(huán)境的土壤、電力、酸堿因素都不會使該管道破壞,不滋生細菌,不結(jié)垢,其流通面積不會隨運行時間增加而減少。1.4施工方便HDPE雙壁波紋管重量輕,搬運和連接都很方便,管徑小于900mm的管道采用承插口方式連接,管徑大于900mm的管道采用熱熔方式連接。HDPE雙壁波紋管管道施工快捷、維護簡單,在工期緊和施工條件差的情況下,其優(yōu)勢較混凝土管更加明顯。
2、HDPE雙壁波紋管在污水管道中的應用
2.1工程概況什邡市北京產(chǎn)業(yè)園區(qū)位于什邡市東南部的洛水鎮(zhèn)與雙盛鎮(zhèn)交界處,是什邡市重要的規(guī)劃園區(qū)。目前,園區(qū)內(nèi)道路基礎設施和管網(wǎng)設施已基本完成,該工程為北京產(chǎn)業(yè)園區(qū)路網(wǎng)設計中藍天大道至污水處理廠D1400~1600污水干管工程,與石亭江順行至雙盛鎮(zhèn)新建污水處理廠,全長1895m。
2.2施工技術(shù)
2.2.1管道基礎該工程開槽深度5~8m,屬深槽作業(yè)。工程范圍內(nèi)土體多為碎石、漂石,管道施工跨越整個雨季,地處范圍內(nèi)地下水位較高,開槽施工較困難,開槽時間相對較長,占用整體施工工期較多。溝槽開挖全部為機械施工,溝槽底面設計標高以上預留20cm人工開挖并找平。鋼筋混凝土管道基礎施工時,根據(jù)管徑的不同及溝槽地基情況,需設置不同厚度的砂石基礎(C1、C2)和混凝土平基基礎。HDPE管道則無需進行砂石基礎(C1、C2)及混凝土平基的施工,只鋪設不小于200mm的中粗砂基礎,管道基礎的支撐角根據(jù)地基土質(zhì)、管道埋深、地下水位等因素來確定,但不得小于設計管道基礎支撐角(2a)+30°的要求,大大減少了施工工期。溝槽開挖時,測量人員應精確給出槽底開挖高程,確保砂石基礎的厚度,以砂石基礎頂面高程為基準,控制管道的流水面高程。管道基礎在接口部位要設置凹槽以便進行接口操作,一般槽寬0.4~0.6m,深0.05~0.1m,長為管道直徑的1.1倍,接口部位施工完畢后,凹槽處需立即用砂石回填密實。
2.2.2下管與安裝1)管材經(jīng)過檢驗、合格后,運至槽邊,按設計排管,核對管節(jié)、檢查井位置。由于HDPE雙壁波紋管管節(jié)較長(9~10m),軸向可略為撓曲,所以對溝槽的直順度和平整度要求略低于混凝土管道相關(guān)要求,對該工程地質(zhì)條件而言,給施工帶來了很大的便利。管道長短的調(diào)整,可用手鋸切割,端口斷面應與管軸線垂直,且修飾平整,不得有損壞。2)該工程管材采用HDPE金屬增強螺旋波紋管,設計管徑為1400~1600mm。管道接口均采用熱熔連接方法,并由廠家技術(shù)人員現(xiàn)場進行技術(shù)指導。采用熱熔連接,通電時連接電纜線不得受力。通電完成后取走電熔設備,使管道接口處自然冷卻。自然冷卻期間,要保留加緊帶和支撐環(huán),并不得移動管道。3)管道安裝完畢后采用鋼套箍和鋼釬將管道固定,以防止管道中心、高程在回填壓實過程中發(fā)生位移。4)管道敷設后,因意外原因發(fā)生局部破損時,必須進行修補或更換。當管外壁局部破損時,可由廠家進行處理。當管道內(nèi)壁破損時,必須切除破損管道,更換合格管材,采用哈夫件等形式連接。管道因采用熱熔連接,管道密封性好、不漏水,有利于污水管道的閉水,大大提高了污水管道閉水試驗的合格率。
2.2.3管道與檢查井連接該工程HDPE雙壁波紋管用于污水管道中,為保證管道閉水試驗合格率,管道連接及管道進井施工為該污水管道施工的重點。為保證檢查井井壁與管道連接良好,管道與井壁連接處砂漿必須飽滿密實,沿管道中心的井壁外側(cè)必須澆筑不少于1.5倍管道內(nèi)徑的C15混凝土或磚砌保護體,檢查井井底基礎也要相應延伸,該方法稱為中介層法。
2.2.4溝槽回填該管道屬柔性管道,且管道直徑較大(均大于800mm),回填前,在管道內(nèi)部設豎向和橫向支撐,支撐采用方木,方木兩端與管道接觸部位均墊5cm厚木板,避免損壞管壁?;靥钋皺z查管道有無損傷或變形,在管基有效支撐角范圍內(nèi)采用中、粗砂回填。管底至管頂50cm范圍內(nèi),必須人工回填,管頂50cm以上可采用機械回填,但分層回填厚度控制在20cm以內(nèi)。為最大限度地減少管道變形,尤其是接口部位的變形,人工回填分層厚度控制在15~20cm,層層夯實,盡量將管道變形控制到最小,柔性管道回填到設計標高后,在(12~24h內(nèi)測量并記錄管道變形率,變形率控制在3%以內(nèi)(規(guī)范要求)。
3、優(yōu)勢
1)相對混凝土管道施工而言,HDPE雙壁波紋管施工大大減少了施工工期。其獨有的優(yōu)越性能,克服了混凝土管道的種種弊端,使施工更加快捷、維護工作更加簡單。尤其在工期相對緊張和施工條件較差的情況下,其優(yōu)勢更加突出。該工程由于受拆遷影響,2010年8月1日施工隊伍進入施工現(xiàn)場,于2010年10月10日完工,比合同工期提前了21d完成了任務。該工程開槽施工難度大,開槽施工時間相對較長,而HDPE雙壁波紋管獨特的施工工藝大大減少了施工工期,使該工程提前完成了施工任務。
2)鋼筋混凝土管容易受化學腐蝕,使用壽命小于≤30年,且因性能影響很容易發(fā)生問題,后期的維護成本很高。HDPE雙壁波紋管抗地質(zhì)沉降能力強,耐酸堿等化學物腐蝕,使用壽命大于30年,經(jīng)調(diào)查最低生產(chǎn)工藝指標都遠遠高于現(xiàn)行的產(chǎn)品國家標準,所以采用這種管材不必擔心管材質(zhì)量不穩(wěn)定。
3)采用HDPE雙壁波紋管施工,保證了該工程的施工工期。其良好的密封接口、獨特的連接方式,大大提高了污水管道閉水試驗的合格率。HDPE雙壁波紋管不但解決了混凝土管道施工的弊端,其簡便的施工技術(shù)也被更多的人所接受。目前,HDPE雙壁波紋管的推廣和應用正處在上升勢態(tài),其必將會被更廣泛地應用于(市政)排水管道的施工中。但柔性管道易變形,控制管道變形、保證管道接頭質(zhì)量是施工的難點和重點。
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