淺議鋼帶增強聚乙烯波紋管在市政排水管道的應用

鋼（gāng）帶增強聚乙烯（HDPE）螺旋波紋（wén）管是（shì）近年來新開發的一種柔性埋地管材，具有環剛度高、防腐性（xìng）能好、連接強度（dù）高、產品執行標（biāo）準先進（jìn）、埋地深度較其他塑料管材更深、良好的地質適應性等（děng）特（tè）點。鋼（gāng）帶（dài）增強聚乙烯螺旋波紋管是（shì）以高密度聚乙烯為基體，用表麵塗敷粘接樹脂的鋼帶成型為波形作為主要支撐結構，並與聚乙烯（xī）材（cái）料纏繞複合成整體的雙壁螺旋波（bō）紋管。它既具（jù）有塑（sù）料管的柔韌性，又具有金屬管的剛性，且環剛度高、抗（kàng）外壓能力強，重量輕、耐腐蝕、抗磨損、過流能力大、密封性能好、使（shǐ）用壽命長、運輸安裝方便，施工速度快。用作埋（mái）地排水管道時，該管材具有良（liáng）好的使用性能，但（dàn）在設計、施工上有（yǒu）著不同於其它排水管材的（de）特殊要求。

1  鋼帶增強聚乙烯波紋管（guǎn）道的特點
鋼帶增強聚（jù）乙烯螺旋波紋管是把連續鋼帶壓成近似“^”型的螺旋鋼（gāng）肋，再（zài）將其纏繞在內外兩層熱熔接的聚乙（yǐ）烯間而形成的。其將鋼（gāng）材（cái）的高強度、高剛（gāng）度和聚乙烯的柔韌性、耐腐性、耐磨性有機地結合在一起。
1.1  強度和剛度
鋼帶增強聚乙烯（xī）螺（luó）旋波紋管屬於結構壁（bì）管道，且含有高強度鋼帶，利用鋼帶的（de）高彈性（xìng）模量(通（tōng）常為（wéi）聚乙烯的 192 倍)，並根（gēn）據其結構設計和（hé）製作（zuò）特點的（de）不同，鋼帶增強聚乙（yǐ）烯螺（luó）旋波紋管特別是大口徑管（guǎn）道的（de）環剛度可以很容易達到 8kN/㎡、12.5 kN/㎡ 、16 kN/㎡。
1.2  水力特性
由於鋼帶增強聚（jù）乙烯螺旋波紋管內壁（bì）為聚乙（yǐ）烯材料，因此（cǐ），它具有常規塑（sù）料管內壁光滑、粗糙度小、高通流能力的（de）特點；同等（děng）條件下，相同口（kǒu）徑塑料管較鋼（gāng）筋（jīn）混（hún）凝土排水（shuǐ）管通流（liú）能力、流速要高近 20％。
1.3  耐腐、耐磨性
管道的結（jié）構設計中，鋼（gāng）肋是完全被（bèi）內外聚乙烯覆蓋的（de），接觸被輸送液體和周圍土壤及地下水的內外表麵都有一（yī）定厚度的聚乙烯層，因此，鋼帶增強（qiáng）聚乙烯螺旋波紋管的耐腐蝕和耐磨損性能（néng）是有保證（zhèng）的。
1.4  綜合經濟（jì）性
鋼帶（dài）增強聚乙烯螺旋波紋管具有較（jiào）高的綜合性價比（bǐ）。一方麵，管道本身結構的設計特點能非常顯著地節約材料成本；另一方麵（miàn），我國（guó）擁有（yǒu）該管道生產設備的（de）自主知識（shí）產權，使設備投資較國外設備大大降低；再加（jiā）上（shàng）管道質量輕、運輸安裝方便及施工速度快等特點，使得該管道，尤（yóu）其是較大直徑管道，具有較高的綜合經濟性（xìng）。
2  鋼帶增強聚乙烯（xī）波紋管道設計要點
2.1  管道性能參數的選取
管道性能參數的選取應根據不同的使用條件並結合管材的特點區別對待。最重要的設（shè）計參數為環剛度和允許變形（xíng）率。鋼帶增強聚乙烯螺（luó）旋波（bō）紋管產品（pǐn）齊全，覆蓋了DN/ID300-2000 的各種規格，環剛度分為 SN8、SN12.5、SNl6三個等級，管道豎向直徑的允許變形率不應大於（yú） 5％。
2. 2  基礎設計
鋼帶增強（qiáng）聚乙烯螺旋波紋管（guǎn）屬柔性管材，應采用土弧基礎。管底基礎層設計應根據不同地基條件采（cǎi）取相應的措施：對於一般土（tǔ）質，應在管底以下原狀土地基或經回填夯實的地基上鋪設一層厚度（dù）為 100 mm 的中粗砂（shā）基礎層。當（dāng）地基土質較差時，可采用鋪墊厚度不小於 200 mm 的砂礫基礎層，也可分兩層鋪設(下層（céng）用粒徑為（wéi）5~32mm的碎（suì）石，厚度100-150mm；上層鋪中粗砂，厚度不（bú）小於 50 mm)。對於軟土地基，或因施工等原因擾動了地基原狀土從（cóng）而影響到地基承載力時，必須先對地基進行加固處理，在達到規定的地基承載力要求後，再鋪設中粗砂基礎，基礎密實度應達到 85％-90％。對於土弧基礎支承角範圍內的（de）腋角部位（wèi），必須采（cǎi）用中粗砂或砂礫回填密實。其密實度應達到 95％。
2.3  管道連接
鋼帶（dài）增強（qiáng）聚乙烯螺（luó）旋波紋管的管端口麵形式（shì）通常（cháng）分為螺旋形和垂直軸線的平麵形兩種，相應管材的連接方式、方法應根（gēn）據其端口（kǒu）麵（miàn）形式分別確定。目前，國內生產的（de）主要為螺旋形端口。已經在工程（chéng）中廣泛應用的螺旋端口的連接（jiē）方法為熱熔擠出焊（hàn）接、電熔帶連接、熱（rè）收縮管(帶)連接和卡箍連接等剛性連接方式。在設計中，一般多采用兩種或多種方法的組合連接，以保證（zhèng）連接的安全可（kě）靠（kào），特別是在重要的工程或大口徑管（guǎn）道連接時。如當管（guǎn）徑>800 mm 時，可采取內外雙麵熱熔擠出焊接或內（nèi）熱熔擠出（chū）焊接+外電熔帶或熱收縮（suō）帶（dài）連接的組合方式；也可采取熱收縮管(帶)+卡箍的組合連接方式，既提升了管道連接（jiē）的可靠性（xìng），又能保證連接的機械強度。
2.4  管道與檢查井連接
管道與檢查井連接時，應采用柔性連（lián）接。當（dāng）管道（dào）敷設（shè）在軟土地（dì）基或不均勻（yún）地層上時，管道與檢（jiǎn）查井連接可采用過渡段。過（guò）渡段應由不（bú）少於（yú）兩節的（de）短管柔性連接組成，每節短管（guǎn）長 600—800 mm，總長可（kě）取 1 500～2 000 mm；柔性連接可采用承插式、套筒（tǒng）式橡膠密封圈（quān）接口。過（guò）渡段也適用於管道與構築物進出水管道（dào）的連接。
3  鋼帶增強（qiáng）聚乙烯波（bō）紋管在市政排水管道的應用
3.1  施（shī）工（gōng）準備
施工前對挖（wā）掘機、起重機等各種施（shī）工機械全麵檢查，經調試處於性能良好狀態。
3.2  溝槽開（kāi）挖及基礎（chǔ）夯實
首先（xiān）打（dǎ）井降水（shuǐ），使地下水位降至（zhì）槽底以下 50cm。開挖溝槽，應嚴格控製（zhì）基底高程，不得擾動基底原狀土層。基底設計標高（gāo）以上 0.2～0.3m 的原狀土，應在鋪管前人工（gōng）清理至設計標高。如遇超挖或發生擾動，嚴禁用土回填（tián），可換填10-15mm 天然級配石料或最大粒徑小於 40mm 的碎石，並整平夯實。槽底如有尖硬物體必須清除，用砂（shā）石回填處理。管道在（zài）敷設、回（huí）填的全過程中槽（cáo）底無積（jī）水。溝槽完（wán）成後及時作砂石基礎，基礎厚度為 200mm 的中（zhōng）粗砂，使用平板振搗夯壓實，檢（jiǎn）測壓實度全部（bù）達到（dào）規範（fàn）要求（qiú）後再進行後續施工。
3.3  管道（dào）連接及安裝（zhuāng）
管道連接采用電熱熔帶連接的方式。電熱熔（róng）帶焊接方法是（shì）利用鑲嵌（qiàn）在連接處接觸麵的電熱元件通電後（hòu）產生的高溫連接方法，是剛性連接。它是采用一條內壁鑲嵌有電阻絲的聚乙烯電熔帶。每根鋼帶增強聚乙烯螺旋波（bō）紋（wén）管（guǎn）長度為 12m，使用一台 16T 吊車將管道由下遊向上遊依次安放，吊（diào）裝時有兩個支撐吊點，保證起放平穩。采用電熱熔帶連接前，檢查鋼帶增強聚乙（yǐ）烯螺旋波紋（wén）管和電熱熔帶（dài）表麵無（wú）損傷，管道內無雜物。在焊接處開挖深（shēn） 30cm、寬 50cm 的操（cāo）作坑。水平對（duì）齊管道（dào），然（rán）後用電（diàn）熱帶將管道要連接的（de）部分緊緊圈住，外麵再用耐熱帶緊固。電熔帶長度大於管（guǎn）材波穀周長（zhǎng）的 1.25倍，電壓采用 220V，流 13-14A，熱熔時間 15 分鍾左右。管材波穀的聚乙烯熱熔連接（jiē）完成（chéng）後，再對管材波峰斷（duàn）開處進行焊接連接。焊（hàn）接結束充分冷卻後移動管材。
3.4  管道與（yǔ）檢查井連接
管道與檢查井（jǐng）連（lián）接時，采用剛性連接，連接部位的寬度不小於（yú） 2 個螺距。在檢查井井壁與插入（rù）管端的連接（jiē）處，填實水泥砂漿，且管（guǎn）端圓截麵無扭曲變（biàn）形。管（guǎn）道與檢查井連接完畢（bì）後（hòu），在管端連接部位的內外井壁做防水層（céng），防止滲漏。
3.5  管道閉（bì）氣試驗檢測
采用閉氣試（shì）驗檢驗管道的嚴密性（xìng），試驗結果滿足《給（gěi）水排水管道工程施工及驗收規範》GB50268—2008 規定的要求。
3.6  回填
溝槽回（huí）填從管道、檢查井兩側同時對稱進行，人工回填（tián），確保管道（dào）和檢查井不產生位移。從管底基礎至管（guǎn）頂以上0.15m 範圍內，采用中砂分層回填夯實。管頂 0.15m 以上溝槽用素土分（fèn）層回填夯實，壓實度檢測符合要求後在進行後續施工。
4  提高鋼帶增強（qiáng）型聚乙（yǐ）烯波紋管管道鋪（pù）設施工質（zhì）量
4.1  熱熔擠出焊接連接
熱熔擠出焊接連接的結構，它是通過專用擠（jǐ）出焊接工具及擠出焊條將待連（lián）接兩管端加（jiā）熱，使其（qí）聚乙烯（xī）材料熔融後而凝固成整體的連接方法。熱熔擠（jǐ）出焊接連接是目前最常用的連接方（fāng）式。該方式的要點是必須使用帶熱風（fēng）裝置的擠出焊機和與管材（cái）材（cái）質相同的聚乙烯焊條。焊（hàn）接時要求金屬斷開部位盡可能對齊，盡可能（néng）減少接口間隙。管徑大於 800mm 的管材，應進行內外雙麵焊接，特別是在波（bō）峰（鋼帶斷開處）部位必須進行內（nèi）外雙麵焊接。焊接時熱風（fēng）裝置必須將待焊部位的聚乙烯（xī）預熱，預熱溫度應控製在（zài）能使擠出（chū）的熔融聚乙烯能夠與管材融為一體的範（fàn）圍內。所（suǒ）有焊接斷麵必須飽滿，不（bú）能有漏焊和斷口。所有焊接工藝及操作，應按管材生產廠經過定型驗證後提供的焊接工藝及操作要求，由經過培訓考核的焊工進行熱熔擠出焊接連接施工。
4.2  熱收縮管（帶 ）連接
熱收縮管（帶）連接的結構。它是通過對熱收縮管（帶）進行火焰加熱，使其收（shōu）縮後內表麵的（de）熱熔膠與管材外表麵粘接成一體，熱收（shōu）縮管（帶）冷卻固化形成恒定的包緊力的連接（jiē）方（fāng）法。熱收（shōu）縮管（帶）連（lián）接所采用的熱收縮管（帶）由製管廠配套供應。而熱收縮管（帶）目前尚無國家和行（háng）業標準，但要求其外觀應平整、無（wú）氣泡、夾渣（zhā）或裂口，其基材（cái）可由聚乙烯經交聯後製成；外表麵噴塗有示溫塗料；內表麵塗有（yǒu）熱熔（róng）膠。在此還應特別提出，為（wéi）保證接口的質量，熱（rè）收（shōu）縮管應（yīng）選用（yòng）經交聯的（de）、圓管擴脹定型的無縫管，不宜采用由交聯帶材搭接的有縫管。熱收縮管用於（yú） DN1000mm 以上的鋼帶增強聚乙（yǐ）烯螺旋波紋管（guǎn）連接時，一般宜與熱熔擠出焊連接結合（hé）使用。
4.3  管道運輸和貯存
工程所用排水管材（鋼帶增強聚乙烯螺（luó）旋波紋管）由（yóu）廠家生產並負責運輸，運至現場可暫時沿管線方向擺放在溝槽一側，管節（jiē）的（de）運輸和貯存應注意：運輸（shū）過程中（zhōng）必須墊穩、綁牢，以免破損；起吊管節時，采（cǎi）用專用的吊具，裝卸時（shí）應輕裝輕放；管節安裝（zhuāng）前，將管、管件按施工設計的規定擺放，擺放的位置應便於起吊及運送（sòng），並（bìng）且必（bì）須墊穩；管節的（de）現場（chǎng）貯存量應（yīng）做（zuò）到適中：既不影響施（shī）工進度，又不能（néng）太多，以（yǐ）免長時間在陽光（guāng）下曝（pù）曬。
4.4  管道安裝與鋪設（shè）
管基（jī）質量檢驗合格後即可進行管道安裝（zhuāng），下管前必須按產品標準逐節進行外觀檢驗，不（bú）符（fú）合產品標準者，嚴禁下管鋪設。管節下入（rù）溝槽時，不得與（yǔ）槽壁及槽下的管道相互碰撞，溝內運管不得擾動地基。鋪設過程中注（zhù）意：將管節安放到事先（xiān）測定的位置，並檢查墊層與（yǔ）管道接觸是否均勻，接觸不均勻的應進行調整；檢（jiǎn）查管道的中心線（xiàn）及兩端標高，用吊車吊起管節（jiē）並進行適當調整；測量並記（jì）錄管節的標高及中心位置。
4.5  管道基礎及（jí）地基處理
（1）管道基礎采用（yòng）土弧基礎，當土質情況較（jiào）好（hǎo）時，在地（dì）基上鋪設（shè）一層厚度（dù）為 100mm 的中粗砂墊層；土質較差（chà）時，可采用（yòng）鋪墊厚（hòu）度不小於 200mm 的砂礫（lì）墊層。
（2）在土弧基礎的腋角部（bù）位，必須采用中粗砂夯實，壓實度不小於 95%，回填材料應符合設（shè）計要求。
（3）管（guǎn）道溝槽地基處理宜采用複合地基處（chù）理方法，不能采用剛（gāng）性地基處理方法。
4.6  管道與檢查井連接
（1）管道與混凝土或磚砌檢查井連接時，采用剛性連接，連接部位（wèi）的長度宜為 2 個～4 個螺距。（2）檢查井砌築時管（guǎn）道敷設到位，井底墊層必須振搗密實。磚（zhuān）砌檢查（chá）井砌築時嚴格按“三一”砌築法砌築。檢查井內外壁抹灰嚴格按（設計要求進行（háng））五遍防水抹灰法施工，井壁（bì）與管道連接處砂漿摻入（rù） 5%的膨脹粉封堵密實。檢查井（jǐng）抹灰前，在檢查井與墊（diàn）層的內壁（bì）處用 C20 細混凝土（tǔ）澆築圓角，振搗密實，抹灰時一次成形，抹灰完（wán）成後（hòu），加強抹灰麵的養護。
5  施工注意事項
管道敷設前，施工單位應編（biān）製施工組（zǔ）織設計，熟悉現場情（qíng）況，了解設計管線沿途已有的平麵及高程控（kòng）製點分布情況；根據管道平麵和（hé）已有控（kòng）製點（diǎn），並結合實際地形，做好實測數據整理，繪製實測草圖；並根據管頂的最大覆土（tǔ），對管材環（huán）剛度進行複驗（yàn），對溝槽及其兩側原（yuán）狀土情（qíng）況進行核對。
5.1  溝槽及（jí）開挖要求
溝槽（cáo）開挖前，應（yīng）根據（jù）設計給定的水準點及坐標控製點進行測量、定位、放線，引臨時水準（zhǔn）點及控（kòng）製樁，經複核認證批準後方可進行溝槽開挖。溝槽開挖要嚴格控製挖深及管道中心線。機（jī）械開（kāi）挖時留（liú） 200—300mm 的餘量，由人工清槽至設計槽底高程位置，並將裏程樁引至槽底。如遇超挖或發生擾動，可填天然級配砂石料，其最大粒徑（jìng）不大於 40mm，並整平夯實，且密實度不應低於 95％。
5.2  溫度影響
由於聚乙烯管（guǎn）道的線膨脹係（xì）數（shù）為 0．2mm／(m•℃)，鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管的線膨脹係數可采用相同參數（shù），可見溫差對管道（dào）的安裝（zhuāng）、使用安全性非常重要。排水管道在溝槽回填土完成後（hòu）長期使（shǐ）用過程中，管道（dào）內外（wài）介質（zhì）的環（huán）境溫（wēn）差比較小，但在施工（gōng）敷設過程中經常出現較大溫差，因（yīn）此在施工敷設時，應盡可能（néng）采取減小溫度對其影響的措施，如：1)選擇與管道在長期使用過程中（zhōng）的環境溫度相近的季節和時間段施工。2)管道連接及管道與構築物等的（de）連接采（cǎi）取柔性連接形式，如承插密封（fēng）圈連接。3)管道采用剛性連接時，采取對（duì）管道及（jí）時覆土的措（cuò）施。即待（dài）管道敷設完成後，除接口部位外露以外，立即進行溝（gōu）槽回填，且管道兩側和管頂以上的回填高度不小於 500mm。
5.3  地下水影響
管道埋設在地表水或地下水以下時，應根據設計條件進行（háng）管道結構的（de）抗浮穩定計（jì）算。當溝（gōu）槽開挖遇有地下水時，需設置（zhì）排水（shuǐ）溝（gōu）、集水（shuǐ）坑，及時做（zuò）好溝槽內地下水的排水降水工作，保證地下水位降至（zhì）槽底 500mm 以下；且管道在（zài）敷設、回填的（de）全部過程中，槽底不得積水或受凍，必須（xū）在工程不受地下水影響，管道達到抗浮要求時，才可停止降低地下水。在高地下水位（wèi）的軟（ruǎn）土地基上敷設管（guǎn）道時，可在管道基礎層和溝槽回填土內鋪（pù）設土工布對（duì）管道的橫向和縱（zòng）向進行加固；在高地下水位的（de）管段。可在管頂和兩側的（de）回填土內（nèi）鋪設（shè）土工（gōng）布；在地下水流動區（qū）域段內可能發生細顆粒土流動和轉（zhuǎn）移時，可沿溝槽底和兩側邊坡上鋪設土工布。
5.4  管道修補（bǔ）
管道在安裝過程中出現較小麵（miàn）積的（de）局部損壞時（shí），可采用焊槍和熱收縮管（guǎn）(帶)進行（háng）修補，但當破損超（chāo）過一（yī）定（dìng）範圍時(損壞處（chù）直徑>60mm或環向裂縫超過管周長的1／12或是管道的（de）管身破壞)，應切除破損管段，采取換管措施。管道切斷後，在波（bō）峰的鋼帶斷口部位，應采用（yòng）擠出焊接或用聚乙烯片材進行斷口密封和防腐處理（lǐ）。
6  結語
鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管在我國誕生以來，就（jiù）以環剛度高、耐腐抗磨好、材料消耗少及綜合（hé）造價低的突出優勢在全國（guó）各地得到（dào）迅速推廣，隻要根據管道的特性並結合工程特點，通過科（kē）學合理的（de）設計及施工，必將發（fā）揮其良好的使用性能.