馬子恒

中國(guó)電建市政建設(shè)集團(tuán)有限公司 天津 300384

引言

當(dāng)前，我國(guó)城市化發(fā)展進(jìn)程的加快，同時(shí)也推動(dòng)了供水系統(tǒng)的發(fā)展進(jìn)程，自來(lái)水管道的規(guī)格以及類(lèi)型變得越來(lái)越多，PE管材是自來(lái)水中一種新興材料，由于其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已被廣泛應(yīng)用在供水系統(tǒng)中，為此，文章主要是對(duì)PE管材在市政供水管網(wǎng)中的應(yīng)用展開(kāi)了研究和探討。

1 PE管道的性能特點(diǎn)

PE管材首次使用于20世紀(jì)40年代。第一代聚乙烯管級(jí)樹(shù)脂較低，擠出聚乙烯管在長(zhǎng)期靜水壓強(qiáng)度試驗(yàn)中有脆性損壞。第二代樹(shù)脂為PE80，在第一代樹(shù)脂的基礎(chǔ)上共聚單體的含量增加了，大大提高了聚乙烯管的抗環(huán)境應(yīng)力開(kāi)裂能力。第三代樹(shù)脂為PE100，PE100樹(shù)脂具有較高的密度和剛度，形狀也發(fā)生了很大的改變，當(dāng)前城市供水采用PE80和PE100及高密度聚乙烯管。因?yàn)镻E分子沒(méi)有極性，有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，無(wú)衰減，銹蝕和電化學(xué)腐蝕，它可以抵抗各種化學(xué)介質(zhì)，并且土壤中的化學(xué)物質(zhì)不會(huì)成為管道中的障礙。此外，它不會(huì)繁殖細(xì)菌，并且流量面積不會(huì)隨當(dāng)前操作時(shí)間的增長(zhǎng)而降低。它是一種環(huán)保產(chǎn)品。聚乙烯管道系統(tǒng)主要是熱熔對(duì)接連接，關(guān)節(jié)沒(méi)有泄漏。接頭的強(qiáng)度高于管體的強(qiáng)度，與其他管道連接方便，因?yàn)榫垡蚁┕懿木哂兄亓枯p，操作方便和連接，施工速度快，安裝成本低，維護(hù)簡(jiǎn)單，在施工期緊密和施工條件不佳，其優(yōu)勢(shì)更加明顯。由PE管道制成的管道的內(nèi)表面是光滑的，并且曼寧系數(shù)為0.009，其水傳動(dòng)容量比其他直徑的其他管道更高。換句話說(shuō)，在傳送相同量的水的情況下，可以使用具有相對(duì)小直徑的PE管，并且PE管可以在軸向方向上略微偏轉(zhuǎn)。在工程中，可以通過(guò)改變管道的方向來(lái)繞過(guò)障礙物。它可以直接鋪設(shè)在沒(méi)有管件的略微非直槽中，并且在一定程度上不受不均勻的地面沉降的影響。與鋼管相比，PE管的耐磨性是鋼管的4倍。德國(guó)測(cè)試表明，HDPE的耐磨性甚至比鋼管高出幾倍[1]。

2 聚乙烯（PE）管的優(yōu)越性

水的質(zhì)量已成為公眾日益關(guān)注的問(wèn)題，水管的防腐性對(duì)水質(zhì)有著很大影響。首先比較球墨鑄鐵管、鋼管和PE管的內(nèi)外防腐性能。球墨鑄鐵管具有良好的防腐性能，但鑄鐵管的管身不得直接與飲用水接觸。水泥砂漿內(nèi)襯是國(guó)內(nèi)外最常見(jiàn)的給水管道內(nèi)襯涂層，鋼管管體無(wú)防腐功能，需進(jìn)行防腐處理?，F(xiàn)在一般外防腐為環(huán)氧煤瀝青，內(nèi)防腐為水泥砂漿，鋼管焊接完成后，必須完成焊接接頭的內(nèi)外防腐處理。施工現(xiàn)場(chǎng)，PE管內(nèi)外均采用高密度聚乙烯，雙面防腐，耐酸、耐堿、耐化學(xué)藥品性好，耐土壤電化學(xué)腐蝕性能好。球鐵和鋼管通常內(nèi)襯水泥砂漿，但管網(wǎng)的砂漿內(nèi)襯被水中的酸腐蝕，引起腐蝕脫鈣（掉砂），污染水質(zhì)。溶解在水中的碳酸鹽和鈣的水解鹽（胺鹽、鎂鹽等）會(huì)同時(shí)引起水的堿化。碳酸鹽含量低，緩沖能力差，會(huì)去除水泥砂漿中的石灰。內(nèi)襯水泥。價(jià)值上升。 PE管內(nèi)壁采用工程塑料，衛(wèi)生無(wú)毒，不易結(jié)垢，細(xì)菌不繁殖。這種工程塑料也廣泛用于水處理設(shè)備，可以有效防止水質(zhì)的二次污染。然而，在某些情況下，塑料會(huì)在水中溶解和反應(yīng)，導(dǎo)致化學(xué)物質(zhì)從塑料中泄漏并污染流經(jīng)塑料管的水，水會(huì)滲入溶解的反應(yīng)產(chǎn)物和未反應(yīng)的成分或雜質(zhì)。此外，塑料管中的聚合物和基體樹(shù)脂分子會(huì)因開(kāi)裂、氧化和位移等因素而改變，從而通過(guò)不可逆地改變管的特性而導(dǎo)致污染。埋在土壤中的塑料管道會(huì)受到土壤中污染物（甲醇、甲苯、除草劑等）的侵蝕，通過(guò)管壁滲入管道，造成水污染。相比較而言，PE管本身具有優(yōu)良的防腐性能，而傳統(tǒng)的金屬管一般需要進(jìn)行二次防腐處理。

2.1 耐腐蝕，使用壽命長(zhǎng)

鋼管最大的缺點(diǎn)是容易腐蝕。在實(shí)際使用中，泄漏問(wèn)題通常由管道引起。大量水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，管道水質(zhì)的主要原因是油輪嚴(yán)重腐蝕。聚乙烯管道的耐腐蝕性解決了這些問(wèn)題，但它不僅延長(zhǎng)了管道的使用壽命，而且保證了供水質(zhì)量。管道施工技術(shù)中廣泛采用了電阻管施工技術(shù)。排水管通常埋深，并且上部有一個(gè)結(jié)構(gòu)，使用后很難維護(hù)，聚乙烯管實(shí)際上解決了這些問(wèn)題，成為一種適合替代鋼管結(jié)構(gòu)的管道[2]。

2.2 韌性、撓性好

眾所周知，結(jié)節(jié)式鑄鐵管的連接方式是插座型，對(duì)管道溝槽的施工高度有很高的要求。在結(jié)算不均勻的情況下，管道連接處通常是漏水頻繁的地方。作為一種具有優(yōu)異韌性的管，聚乙烯（PE）管道可以很好地抵抗管道溝槽底部的不均勻沉降，并且具有良好的地震性能。它最適合在地震易發(fā)地區(qū)使用。此外，聚乙烯（PE）管具有柔性繞組，可有效地減少大量連接管接頭。在施工期間，也可以使用聚乙烯（PE）管的韌性特性。按照施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，管舌可以在彎曲半徑內(nèi)調(diào)節(jié)，這大大降低了施工難度并節(jié)省了管道配件。聚乙烯（PE）管受到有限抗性項(xiàng)目的約束力。由于其卓越的韌性和靈活性，它不僅可以節(jié)省管道，而且還減少了彎頭的水頭。

3 PE管道的施工技術(shù)

3.1 鋪設(shè)方式

對(duì)使用PE管的加壓供水系統(tǒng)，槽的水平精度不是很高。如果槽的底部很直，則無(wú)須在土壤中找平。如果是未攪拌的槽底層，則更好，但如果溝槽底部已被攪拌或在開(kāi)挖過(guò)程中必須攪拌，其壓實(shí)度應(yīng)至少達(dá)到周?chē)盥駡?chǎng)的壓實(shí)度。通常，所有規(guī)格的PE管都能在管溝底部容納少量局部均勻分布，如果回填物中有尖銳的石塊或硬頁(yè)巖，則可能存在應(yīng)力集中區(qū)，損壞管道表面。對(duì)于頁(yè)巖和松散巖土開(kāi)采，為有效避免與松散巖石接觸，必須為PE管提供均勻的溝床。通常，溝底的開(kāi)挖深度應(yīng)超過(guò)設(shè)計(jì)深度至少150mm，然后填充適當(dāng)?shù)奶盥癫牧现林付ǜ叨龋簩?shí)至90%或更高，對(duì)于不穩(wěn)定土壤，如濕黏土或具有低載體的濕土或砂土力，管溝的開(kāi)采深度大于100～150mm，然后用指定或原始開(kāi)挖材料回填，才可以有效地確保PE管的均勻支撐。非開(kāi)挖施工技術(shù)是指在無(wú)地表?xiàng)l件下，對(duì)各種地下公用管道進(jìn)行探訪、勘探、鋪設(shè)（或更換，或維護(hù)）的技術(shù)或方法。非開(kāi)挖技術(shù)具有對(duì)周?chē)h(huán)境無(wú)影響、對(duì)交通和施工無(wú)影響、施工成本低、工期短、對(duì)地表無(wú)明顯破壞等社會(huì)效益。可廣泛應(yīng)用于各種市政、河流、高速公路、鐵路及各種交通條件下市政給排水管道的敷設(shè)、更換和維修。水平定向鉆井施工方法主要用于跨越河流，湖泊，建筑物和其他水域和遠(yuǎn)程供水管道的建設(shè)。按照設(shè)計(jì)的鉆孔軌跡（通常是電?。┎捎枚ㄏ蜚@孔。鉆孔技術(shù)鉆孔近似水平的先導(dǎo)孔，然后在鉆柱的末端交換后孔鉆頭和公差線的直徑，縮回管道并固定管道[3]。

3.2 連接方式

熱熔焊接是一種使用熱熔焊料的加熱管端。在管熔化后，應(yīng)快速黏合以保持恒定的壓力并冷卻以達(dá)到焊接的目的。用鋼管和閥門(mén)連接PE管，應(yīng)使用鋼弗洛雷斯?？梢栽赑E管末端和相應(yīng)的塑料支撐環(huán)之間使用熱熔焊接，鋼管的端部連接到金屬法蘭，然后鋼管焊接的相關(guān)規(guī)定應(yīng)該使用，法蘭可以完成PE管和鋼管之間的連接。法蘭連接也適用于PE管和PE管之間的互連。一般情況下，不需要在PE支撐環(huán)之間密封PE支撐環(huán)，但有必要在大尺寸和高壓工作條件下添加密封環(huán)。當(dāng)PE支撐環(huán)連接到法蘭（鋼管，鍍鋅鐵管等）時(shí)，必須使用密封環(huán)。花序PE管道的應(yīng)用，通常在實(shí)際需求中遇到。傳統(tǒng)管道必須首先切割部分主管并安裝鍍鋅鋼管來(lái)連接。切削可以通過(guò)焊管對(duì)接連接器連接，即焊管直接在主管上進(jìn)行縫合。

3.3 管道檢查與試驗(yàn)

聚乙烯管應(yīng)嚴(yán)格按照產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢驗(yàn)，嚴(yán)禁無(wú)證或檢驗(yàn)不合格使用管道，嚴(yán)格監(jiān)督裝卸和敷設(shè)過(guò)程，嚴(yán)禁使用管道，造成不必要的管道損壞。聚乙烯管焊接應(yīng)嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)定進(jìn)行，焊接前應(yīng)遵守相關(guān)管道焊接操作規(guī)程進(jìn)行準(zhǔn)備。當(dāng)前壓力檢測(cè)法通常用于檢查聚乙烯管道的焊接質(zhì)量，即對(duì)焊接好的聚乙烯管道系統(tǒng)施加一定的水壓并保壓一段時(shí)間，觀察是否有泄漏和漏氣壓降，評(píng)價(jià)聚乙烯管道的焊接質(zhì)量，室外供水管應(yīng)隱藏在單一的靜水壓試驗(yàn)中，并且在安裝管道系統(tǒng)后進(jìn)行綜合靜水壓試驗(yàn)。升壓至規(guī)定的試驗(yàn)壓力后，應(yīng)在填充水中檢查壓力試驗(yàn)管檢查管壁和接口中是否存在泄漏。當(dāng)壓力上升到測(cè)試壓力時(shí)，開(kāi)始加壓和停止加壓（測(cè)試壓力是工作壓力的1.5倍，而不是較少比0.6MPa，如果沒(méi)有標(biāo)記工作壓力，則沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)師）。

4 PE管材給水管道的具體施工

4.1 溝渠斷面

選擇溝渠時(shí)，有必要考慮以下因素：管道直徑、土壤條件、施工季、地下水、支撐以及排水模式?；谝陨狭鶄€(gè)因素的全面考慮，結(jié)合城市的建筑地質(zhì)條件，采用坡度和直壁組合的截面形式，并按照供水，進(jìn)行溝槽斜坡建設(shè)和驗(yàn)收和排水管道[4]。

4.2 基本處理

在施工過(guò)程中，可以在保持基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上直接鋪設(shè)管道，對(duì)于一般的土層結(jié)構(gòu)，主要采用砂墊層敷設(shè)方法，厚度為250mm，鋪設(shè)PE管之前，應(yīng)加固土體。其密度應(yīng)大于90%，對(duì)于淤泥和硬質(zhì)涂料，應(yīng)采用打樁，以確保施工質(zhì)量。

4.3 PE管材和管件間連接

PE管道和管件一般需要熱熔連接、電熔連接和機(jī)械連接。改造公司在供水系統(tǒng)施工中采用熱熔連接。熱熔連接還包括熱熔點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接和熱熔插座連接。DN65管道采用熱熔連接，DN100采用熱熔點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接。需要注意的是，熱熔連接需要專(zhuān)業(yè)的連接工具，而且非常專(zhuān)業(yè)，連接過(guò)程中嚴(yán)禁明火。

4.4 管材與其他閥門(mén)間連接

城市自來(lái)水建設(shè)完成后，靜水壓試驗(yàn)，消毒和清潔合格，居住管道和閥門(mén)過(guò)度連接。特別是對(duì)于轉(zhuǎn)換主管，有許多DN連接，并且在DN上方的PE由水管和其他材料制成。閥門(mén)，管道和其他金屬部件的連接需要相同類(lèi)型的法蘭，PE管與其他管道，管道和閥門(mén)連接，標(biāo)稱(chēng)壓力不高于其他管道的壓力等級(jí)。DN下方的PE管可以連接到其他金屬部件，并且可以在內(nèi)部和外部嵌入式噴射管接頭上連接。

4.5 熱熔時(shí)的應(yīng)急措施

確定材料的性能和關(guān)節(jié)質(zhì)量和材料的耐溫性，這取決于材料的結(jié)構(gòu)和焊接的間隙形狀。當(dāng)溫度高，由于溫度控制不當(dāng)，壓接尺寸會(huì)增加，聚合物熔體和工具之間的粘合，接頭處的裂縫和PE管表面的碳化，并且材料流動(dòng)熱熔熔體的兩端都是不均勻的；熱熔隙存在間隙。不均勻的熱熔壓力，空吸收或冷卻時(shí)間，以及不規(guī)則的材料噴嘴切割；門(mén)錯(cuò)位。由于門(mén)的兩端安裝不穩(wěn)定，相關(guān)人員的操作誤差較大[5]。

5 結(jié)束語(yǔ)

由上可知，PE管材有著其自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)已被廣泛應(yīng)用在我國(guó)的供水企業(yè)中，其使用效果普遍反應(yīng)較好，其耐腐蝕、價(jià)格合適以及韌性好等優(yōu)勢(shì)都已經(jīng)受到人們的認(rèn)可，有效確保我國(guó)的供水系統(tǒng)應(yīng)用。