在眾多的塑料管(guǎn)道(dào)中應選擇哪種管道取(qǔ)決於不同地區的資源(yuán)情況、技(jì)術要求和城(chéng)市規劃等條件。但綜合來看(kàn),HDPE 塑鋼纏繞管的優(yōu)勢更加明顯,其已被我國發達城市及(jí)世界大多數國家廣泛使用【4】,美國甚 至為此專門(mén)成立(lì)聚乙烯塑鋼(gāng)纏繞管協會(CPPA)。
2 技術特點
HDPE 塑鋼纏繞管在工程實際(jì)應用中具有的優越性能很多,如:重量輕、柔性好耐衝擊、耐酸堿腐蝕、不易破碎、運輸方便、施工簡單、可縮短施工期等,這些特(tè)性是目(mù)前其他管材所不能比擬的。
2.1 抗壓性(xìng)能好 HDPE塑鋼纏繞管的外壁為環形的波紋狀結構, 極大地(dì)增強(qiáng)了管道的環形剛度,從而提高管道抵抗土壤負荷的能力(lì)。另外其自身屬於柔性管,可以和周邊土體緊密聯係,作為一(yī)個共同體一起承(chéng)受荷載,因此在同等條件下可以(yǐ)滿足更高的設計使用要求。目前(qián),國內外使用該管材的成功案(àn)例已經證實了這(zhè)一點【5】。
2.2 施工便捷
1.重量輕(qīng)。HDPE 塑鋼纏繞管的重量隻有相同規 格混凝土管重量的 1/8,是目前所有(yǒu)埋地管材中較(jiào)輕(qīng)的 材質(zhì)之一,可極大降低運輸費用和(hé)安裝時的吊裝費用。
2.長度長。其通用(yòng)規格(gé)為 6 m,可根據(jù)工程需要 定製長度,最長可達到 12 m。
3. 接頭少,連(lián)接方(fāng)便。因為 HDPE 塑鋼纏繞管的質量比水(shuǐ)泥管的輕得多,且 HDPE塑鋼纏繞管的單個 管件(jiàn)長(zhǎng)度為至(zhì)少 6 m,而水泥管最長管長為 2.5 m,所以施工難度降低(dī)很多,管道接頭大幅減少,工期也同 步縮(suō)短。 2.3 內壁摩阻小 因(yīn)為材質的(de)原因,HDPE 塑鋼(gāng)纏繞管的內壁相比 其他管材(cái)而言更加光滑,各種管材摩阻係數 K 值對比 如表 1 所(suǒ)示。
另外,HDPE 塑鋼纏繞管因為其化學成分多為塑料材(cái)質,所以材料分子自身不帶電荷,也不會吸附汙 水中帶(dài)有電(diàn)荷的雜質,所以管道內壁也不容易形成水 垢,進而影響排水效果,所以塑鋼纏繞管的排水流量 同比其他管材具有更大(dà)優勢。在管(guǎn)徑相同的(de)前提下, HDPE 塑鋼(gāng)纏繞管的水流量至少(shǎo)是其它材質管道的 1.25 倍。
2.4 密封性能良(liáng)好
HDPE 管(guǎn)道密封性能好,可大大程度地解決管口滲漏問題,同時妥善解決了汙(wū)水滲漏對周邊環(huán)境的影響。
2.5 耐極限溫度,抗衝擊性能好(hǎo) HDPE 塑鋼纏繞管在(zài)惡劣(liè)條件下也能正常工作,
其受溫度影響較小,在嚴寒如(rú)-30 益,酷(kù)暑如 60 益下(xià) 均可正常(cháng)工作(zuò)。 另外,其抗衝擊性能相(xiàng)比剛性(xìng)的混凝(níng)土管和金屬 管更好【6】。
2.6 化學性能穩定 其化(huà)學分子無極性,大多數化學介質對它們沒有破 壞作用,因此化學性能優異。通常環境中的(de)土壤(rǎng)、酸堿因 子和電力等不(bú)會損壞管道,也不易產生細菌(jun1)和結垢。
2.7 物理性能優(yōu)越 HDPE 塑(sù)鋼纏繞管道自身材質的特點,決定了它具有良好的撓曲性,因此它的抗震(zhèn)性能也特別好。因 為它可以根據地基不同程度的不均勻沉降而出現適 當(dāng)的形(xíng)變,所以它(tā)也是目前抗(kàng)震性能較好的管道材料 之一。在地(dì)麵沉降或地震時,HDPE 管可產生形變(biàn)而不斷裂。這明顯優於 PVC 管、水泥管和鑄鐵管等(děng)【7】。
2.8 綠色環保無(wú)汙染,壽命長 HDPE 塑鋼纏繞管主要是由聚乙烯構成,這種(zhǒng)原(yuán) 材料耐腐蝕,並且對環境無汙染。
3 工藝原理(lǐ)
HDPE 塑鋼纏繞管輕巧有韌性。相比傳(chuán)統的排水 管,其便於吊裝(zhuāng)作(zuò)業,搬運也更便捷。就施工而言,是一種高效的管材。因(yīn)城市居住空間狹窄,人(rén)群比較集(jí)中,傳統管材因其體積龐大,施工繁瑣,導(dǎo)致工程進度(dù) 緩慢,事故頻(pín)發。HDPE 塑鋼纏繞管的使用可以(yǐ)克服傳(chuán) 統管(guǎn)道的缺點,達到理想的施工效率和經濟效益【8】。
4 施工流程及操作要點(diǎn)【9】
HDPE 塑(sù)鋼纏繞管的施工流程為:施工準(zhǔn)備→管(guǎn) 溝開挖→下管→管(guǎn)道(dào)對接→與檢查井連接→閉水試(shì) 驗→溝槽回填→下一工序。
4.1 施工準備
管道進場後,由甲(jiǎ)方及(jí)監理對施工單位進場的管 材及配件進行檢查驗收,檢查管(guǎn)材各證書(出廠合格證、檢驗報告等)是否齊全,管材是否滿足要求,並抽樣送檢,送檢(jiǎn)合格後方可投入使用。
4.2 管溝開挖
1. 人工(gōng)配合(hé)機械自下遊向上遊方向開挖。如管溝較深,為保(bǎo)證施工安全,溝槽(cáo)邊坡應以 1:0.25 進行放坡或(huò)支(zhī)護後開挖。 2. 當機(jī)械挖至離設計槽(cáo)底 20 cm 左右時停止作業,改用人工開挖整平。以確(què)保溝槽底部的土壤不受(shòu)幹擾,且精確挖掘槽底的高度和寬度,防止過度挖掘。如果發生(shēng)超挖時,必須按(àn)規範(fàn)要求對(duì)地基進行加強(qiáng)處理。
3.溝槽挖土餘方,隨挖隨運,及時外運至業(yè)主指定地點(diǎn),溝槽邊 1.5 m 範圍內不得堆土,以減(jiǎn)輕溝槽壁的(de)側壓力(lì)。開挖基坑的土方,在場地有條件堆放時,一定要留足回填用(yòng)的好土。
4. 地下水豐富的地區,在槽底開挖的同時同步 設置集水井進行集中排(pái)水,並沿槽底一側設置排水溝以保證槽底不(bú)被浸泡(pào)。
5.在開挖過程中(zhōng)如遇鬆軟土或擾動土時,應(yīng)及時采用人力插釺法測定其深度,報監理工程(chéng)師(shī)及甲方工程師會同設(shè)計單位處理。
6. 不得掩埋測(cè)量標誌、警示標誌、管道閘(zhá)閥、消 防栓、雨水口及各種井(jǐng)蓋,不得妨礙其正常(cháng)使(shǐ)用。
7. 應在行人(rén)和車輛通過的地方設置安全標誌, 如護欄和警示燈。
4.3 下管
1. 管道安裝前,應對溝槽的(de)深度、槽底的寬度、 壓實度分別進行檢查,並確保溝槽(cáo)內無任何(hé)雜(zá)物,檢查(chá)合格後方可進行下一步施工。 2. 每一節管材下管安裝前均應進行質量檢查,不合(hé)格(gé)的應當(dāng)標記後另行處(chù)理,合格的方可(kě)下管安(ān)裝。
3. 對於直徑≤500 mm 的管材宜采(cǎi)用人工作(zuò)業, 由(yóu)地麵人員將管(guǎn)材(cái)遞送至(zhì)溝槽內的(de)管材施工(gōng)人(rén)員,嚴禁將管材由地麵滾入溝(gōu)槽內,對於直徑>500 mm 的管 材(cái)應采取吊裝作業(yè),但(dàn)禁(jìn)止串心吊裝。
4.4 管道對接
1. 將兩根待連接管道調整到合適高度後,進行水平固定。
2. 將管道口銜接位置清理整潔(jié)、幹淨。
3. 將第 1 塊 PE 材料的熱收縮帶中心對準管道連接部(bù)位中央放置,然後將熱收(shōu)縮帶內層塑料薄膜撕 掉後緊密貼合。
4. 輕微烘烤第 1 塊熱收縮帶使其收縮後與管口 粘(zhān)合,待後續施(shī)工。
5. 參(cān)照第(dì) 1 塊熱收縮帶的放置方法將第 2 塊熱 收縮帶貼合完成後用卡銷固定。
6. 固定完成後,熱收縮帶通過火焰噴燒,使其(qí)完 全粘粘合在管(guǎn)材上,完成焊接作業。
4.5 與檢查井連接
1. 將待連接管道的外表麵清理幹淨後,均勻地 塗(tú)抹一層聚氯(lǜ)乙(yǐ)烯粘接劑,趁粘接劑凝固之前在管道 壁上撒一層幹粗砂,凝結約 15 min,使管道外(wài)表麵形(xíng) 成粗糙的(de)中介(jiè)層,中介層長度以 20~30 cm 為宜。然後 用水泥砂(shā)漿將管道砌入檢查井內。
2. 管道基(jī)礎墊層須與檢查井底板砂石(shí)墊層(céng)平順相接。如管(guǎn)道位於地下水位較(jiào)高或軟土地基(jī)或低窪的 地區時,應采用長約 0.5~0.8 m 的短管與檢查(chá)井相連, 然後接 1 根或多根長 2.0 m 以內的短管,再與標準管 道連接。
3. 管道穩定措施 為了防止管道接口(kǒu)施工時管道軸線偏移,應使用砂包堆(duī)放在已鋪設管的兩側(cè),接口施工完成後,複核 已鋪管道的軸線及標高,有偏(piān)差的及時調整(zhěng)。
4.6 閉水試驗
1. 管道與(yǔ)檢查井施(shī)工完畢後做(zuò)閉水試驗。
2. 做(zuò)閉水試驗前應先備好充足水源,選定排水位置,試驗過程中不得汙染(rǎn)環境(jìng),然後確保管道及檢 查井的觀感質量已合格,溝槽內無明(míng)顯積水,管道還 未回填。預留的管洞已封堵無漏水現象,嚴密並且牢 固地封堵管道兩(liǎng)端,尤其是下遊的封堵,應先計(jì)算其 承受的壓力,必要時可以用磚砌(qì)封堵。
3. 應在每 2 個檢(jiǎn)查井之間做閉水(shuǐ)試(shì)驗,如果管道 封堵是(shì)用(yòng)磚砌,則必須養護到必要強(qiáng)度後再進行(háng)試驗(yàn)。 尤 根據《埋地硬聚乙(yǐ)烯排水管道工(gōng)程技術規程:CECS 122:2001》【10】的要求,管道內注水應超過 24 h 方可進行(háng)檢測。
4.7 溝槽回填
以上所有工序檢測合格後開始進行回填,在管道 兩側分層對稱回填,每層回填厚度約 30 cm。
1. 回填(tián)前,管道的(de)基礎混凝土必須達到設計強 度,回填(tián)時應(yīng)從每(měi)節管道中部(bù)向兩邊緩慢進(jìn)行,禁(jìn)止將回填物直接砸向管道接口,回填過程中拆除管(guǎn)道支(zhī) 撐時,要密切注意檢查溝槽邊坡的穩(wěn)定性及鄰近(jìn)所有(yǒu)
建築(zhù)物(wù)、構築物及(jí)其他物品的安全。
2. 為了在(zài)回填過程中保護管道,回(huí)填之初應(yīng)采 用人工回填,當人工回填高度超過管頂 70 cm 以後,方可使用機械回填。
3. 夯實(shí)回填(tián):機械回填每 30 cm 厚度進行分層 夯實,回填及夯實按照路基填土的要求進(jìn)行。
4. 溝槽應(yīng)沿排水(shuǐ)方向由高向低分層進行(háng)回填,溝 槽應清理幹(gàn)淨,無積水,無雜(zá)物,嚴(yán)禁回(huí)填石塊、磚頭(tóu)及(jí) 其他有棱角的硬(yìng)物質,也禁止回填淤(yū)泥和有機物等。
5. 為確保管道及集水井等構築物的位置不發生 偏移,回填必須從(cóng)兩側同時進(jìn)行對(duì)稱回填,如果有(yǒu)必
要,需對管道和集水井等采取限位保護措施。
5 質量控製【11】
根據相關規範要求,施工質量控製主要以下幾點(diǎn):
5.1 質量管理(lǐ)要點
1. 仔細查看施工圖紙,充分領會(huì)設計者(zhě)意圖,對 比研讀所有相關技術規範,爭取在施工前解決重大技 術難題,以便開工後(hòu)工作能有條不紊的進行。
2. 施工前項目管理人員應(yīng)將施工意圖、施工工藝、工作技巧、工作重點、難(nán)點、質(zhì)量要求等,詳細詳盡 地向每一位(wèi)作業人員做好交(jiāo)底,並要求施(shī)工班組長做 好施工記(jì)錄,有問題(tí)及時(shí)上報、及時處理解決。
3. 工程用到的所有材料進場前必須(xū)先接(jiē)受檢 驗,主要檢查材(cái)料數量、合格證、出場檢測報告等是否 合格,對不(bú)合格的材料一律(lǜ)禁止入場,然(rán)後按要求進 行抽樣送檢。
4. HDPE 塑鋼纏繞(rào)管施工中質(zhì)量控製要點如下: HDPE 塑鋼纏繞管應鋪設在未受幹擾的土基或回填壓 實符合要(yào)求的地基上。鋪設時宜沿直(zhí)線進(jìn)行,如需用(yòng)柔性接口進行折(shé)線敷設,則(zé)每個(gè)接口處相對轉(zhuǎn)角應(yīng)小 於 1.5°。
2 條或以上管道在同一個溝槽內施工時,需符合 管道同槽鋪設(shè)設計和施工的相(xiàng)關規定。
HDPE 塑鋼纏繞管管道在穿越有障礙的構築物 (如鐵路、高級道路路堤等)時,應設置剛性材料製作 的保護套管。套管的內徑尺寸(cùn)應大於塑鋼纏繞(rào)管(guǎn)外徑 尺(chǐ)寸至少 20 cm,套管與管道的端部(bù)空隙用(yòng)填料(liào)封堵 嚴實。
當設(shè)計溝(gōu)槽槽底高(gāo)程(chéng)低(dī)於(yú)地下水(shuǐ)位時,施(shī)工過程 中應采取降水措施,以防(fáng)溝槽遭地下水浸泡,造成邊(biān) 坡失穩(wěn)。當地下水位降至(zhì)槽底最(zuì)低點以下 0.5 m 左右
時方可安裝管道(dào)。管道安裝(zhuāng)完成後開始回(huí)填時,降水 措施不得提前停(tíng)止,直至回填(tián)完成。
為給施工人員預留工作麵,在(zài)挖溝槽時(shí)槽底淨寬度應按管道外徑加 0.6耀1.0 m 為宜。
為了不擾動(dòng)基底,溝槽開挖時,應嚴格控製開(kāi)挖深 度。開挖至基底標高以上 20 cm 時(shí)應停止機械施工。
在(zài)管道鋪設(shè)前用人工清理至(zhì)設計標高。如果發(fā)生超挖 現象(xiàng),不(bú)得使用原土回填,應該用 10耀15 mm 天然級(jí)配 的砂石或中、粗砂換填並整平夯實。
雨季時,為了更高(gāo)質量地施工,應盡量縮短溝(gōu)槽開 挖的長度,做好降排(pái)水等(děng)防止溝槽浸泡的措(cuò)施。一旦有 泡水情況出現,應立即排除積水,然後將受(shòu)泡後軟化的(de) 淤(yū)泥土層清理(lǐ)幹淨,換填(tián)中粗砂或碎石料等,再按地基 要(yào)求進行妥(tuǒ)當處理。
溝槽開挖時,應將開挖出的土按優劣分類堆放, 優質土(tǔ)以備回(huí)填時使用。應堆放在坡頂 1 m 以外(wài)位 置,以免(miǎn)受土壓力的影響而造成溝槽邊坡失穩。
槽(cáo)底埋有不易(yì)清(qīng)除(chú)的大石塊、磚頭等雜物時,應 清理幹淨(jìng)後換(huàn)填(tián)天(tiān)然級(jí)配砂石料(liào)後(hòu)在麵層(céng)鋪上沙土 整平夯實,以便更好地維持 HDPE 塑鋼纏繞管的(de)使用壽命,另外,槽底不得(dé)遭(zāo)受浸泡。
5.2 關鍵工序控製標準
5.2.1 溝槽開挖
溝(gōu)槽的開挖線路和深度必須嚴格(gé)按照施工(gōng)圖紙的要求進行,在沒有相關變(biàn)更手續或者相(xiàng)關主管(guǎn)部門 同意的前(qián)提下嚴禁自行(háng)改動,必須按圖施工。由於HDPE 管道的質量較輕,柔性也較好,所以(yǐ)在地形條件較好時,為了減(jiǎn)小溝槽的開挖(wā)寬度,可以先(xiān)在地麵(miàn)上(shàng)
對一定長度的管道進行預製連接,然後(hòu)統一下管(guǎn)回 填。可以采用旋(xuán)轉挖(wā)機(jī)等(děng)對比較狹窄的溝槽(cáo)進行開 挖。HDPE 管道管頂的最小覆土厚度規(guī)定如下:1.車行 道下方管道頂部埋深(shēn)大於 0.9 m;2.人行道(dào)下方管道 頂(dǐng)部埋深大於 0.75 m;3.居住區、綠化帶等下方管道(dào) 頂部埋深大於(yú) 0.6 m;4.在(zài)有凍土地段,管道頂部埋深 需在冰(bīng)凍線以(yǐ)下。
管道溝槽的開挖寬度,不僅要考慮管道的規(guī)格尺 寸,還要考慮施工過程中(zhōng)人工和使用機械所需(xū)要工作麵的作業(yè)寬(kuān)度,確定好槽底寬度後,根據放坡要求進 而確定溝槽的開挖(wā)寬度。
不僅如此,從經濟方麵(miàn)考慮,還需注意溝槽土石方 的開挖費用(yòng)以及換填材料等費用。
5.2.2 溝槽底的要求
1. 除去特殊的設計要求,HDPE 管道多用於(yú)重力 排水係統,因此溝槽底的坡度必須達到(dào)設計及(jí)規範(fàn)的 要(yào)求。
2. 對於土壤地(dì)質較差、相對不(bú)太穩定的地段(如(rú)沙土(tǔ)地段(duàn)或濕粘土地段等(děng)),因為其支撐強度較小,所以溝槽開挖(wā)時,應當在設計要求開挖深度(dù)的基礎上再深挖 10~15 cm,用符合要求的材料進行換填,然後夯實,夯實的密實度不得低於 95%,隻有這樣才能有(yǒu)效 防止溝槽基礎的不均(jun1)勻沉降,保證 HDPE 管道基礎的 穩定性。
3. 在岩石地段開挖(wā)時,為了保護 HDPE 管道,避 免(miǎn)其與岩石棱角直(zhí)接(jiē)接觸,也(yě)應當在設計要(yào)求開挖深 度的基礎(chǔ)上再深挖 10~15 cm,換填(tián)及(jí)夯實要(yào)求同上。
5.2.3 管道的連接要求
1. 對需要進行(háng)焊接的每一個部件都固定牢固, 在焊接的過程中(zhōng)確保其(qí)穩(wěn)定性(xìng)。
2. 利用專用旋刀設備將斷麵加工成潔(jié)淨、平行的對(duì)接平麵(miàn)。
3. 根據熱收縮帶製造商推薦的(de)溫度和時間來給 熱收縮帶加熱,加熱過程中應嚴格控製火候。
5.2.4 回(huí)填與夯實要求
HDPE 管道的回填(tián)材(cái)料(liào)分以下(xià)幾種:
1. 直徑為 5~40 mm 的(de)棱角碎石,應因地製宜,宜 選(xuǎn)用當地容易取得並且(qiě)產量較大的材料,如碎石、碎(suì) 礦渣等。
2. 直徑不大於 40 mm 的粗砂及礫(lì),宜采用形態不粘連呈粒(lì)狀的砂礫,無(wú)論是(shì)幹砂礫還是砂礫均可, 砂礫中也可以含有少量不同等級的砂礫或粉末。
3. 細砂或細砂與粘(zhān)土的混合物等。
回填時,應先用人工在管(guǎn)道兩側進行(háng)對稱回填, 待回填至管道頂部 0.7 m 以上後,再使用機械從管(guǎn)道(dào) 軸線的兩端同時開始對稱(chēng)回填,然後用小型(xíng)機械分層 夯實,以達到設計要求的壓實度。
夯實應至少從距(jù)離管頂 0.5 m 以上的地(dì)方開始, 每 30 cm 夯實 1 次。
溝槽的最終回填可以使用土,也可以選用其他適 合的材料,但無論選用什麽材料,其(qí)中不得含有直徑超過 20 cm 的大石塊、磚塊或其他(tā)粘結土、凍土等(děng)。
6 應用實例
6.1 工程概況
6.1.1 簡介
本項目屬於(yú)某區排水溝渠遷改工程,是對某區(qū)排 水(shuǐ)管(guǎn)網進行改造,主要改造內容有新建雨汙管道、原 管道清淤、道路(lù)的破(pò)壞恢複等。項目開(kāi)工日期為 2015年 10 月 12 日,竣(jun4)工日期為 2015 年 12 月 10 日(rì),總工 期為 60 d。
6.1.2 場地地形地貌
本項目(mù)主要建設(shè)內容為:對該片區的排水溝渠(qú)進 行改遷施工。施工時需對現(xiàn)混凝土結構進行拆除等,同時場內較為狹小,臨時設施布置用(yòng)地緊。周圍交 通幹道發達,交通條件便利,地(dì)下管線錯綜複雜,交(jiāo)通 疏解難度較(jiào)大。
7 結論與展望在汙水集中處理項目中,管道(dào)的選擇(zé)至關重要,
關係到(dào)汙水收集的效果。如汙水不能較好地收集,集 中(zhōng)處理的設備再先進都沒(méi)有實際意義,再(zài)多(duō)的資金投 入都不能獲得好的經(jīng)濟(jì)及社會效益。HDPE 塑鋼纏繞 管由於具有良(liáng)好的水力特性、較強的地基適應性、較高的抗衰抗腐蝕性,不但安裝方便、施工簡單(dān)、施(shī)工周期大(dà)為縮短,減少施工人員在溝槽(基坑)的作業時 間,最大(dà)限度地降低施工安全風險,還可降低工程綜 合造(zào)價,其綜合性能遠高(gāo)於其它材質的施工工藝,實 踐證明該施工技術是大(dà)直徑雨汙水管道的首選