HDPE中空壁纏繞管施工工藝.doc

HDPE中空壁纏繞管施工工藝在廣州工程施工中，我們使用了高密度聚乙烯(HDPEhigh density polyethylene )中空壁纏繞管，管道最大直徑為DN1800mm。該管材屬柔性接口，具有重量輕，不需制作管道砼基礎(chǔ)，可縮短工期等特點。施工中，根據(jù)大口徑管道的接口應(yīng)力大、接口易滲漏的特點及HDPE材料熱膨脹系數(shù)大，管口易變形等新型管材性能，管溝挖深大、地下水豐富等環(huán)境條件，采取了內(nèi)外熱收縮帶密封，外電熱熔帶連接密封，管道地面拼接、整體吊裝的施工方案，減少了地下水對接口工藝的影響，保證了施工進度和安裝質(zhì)量。1. 工程概況廣州，安裝了排水管道19780m，采用了國內(nèi)新型的HDPE對接排水管道。地區(qū)年降雨量達1800-1900mm ,管溝開挖深，地下水豐富，整個施工過程均采取了排降水措施。 2.HDPE中空壁纏繞管2.1 HDPE管道的結(jié)構(gòu)形式： 高密度聚乙烯又稱為低壓聚乙烯，是乙烯在催化劑存在下聚合制得，可采用注射、劑出、吹塑等方法成形，具有良好的耐熱性和耐寒性，力學性能優(yōu)于低密度聚乙烯，耐磨性及化學性良好，能耐多種酸、堿、鹽類腐蝕，吸水性和水蒸汽滲透性很低。本次施工中使用的主要材料高密度聚乙烯排水管，是以HDPE為主要原料，以相同或不同材料作為輔助支撐結(jié)構(gòu)，經(jīng)熱纏繞成型工藝制成的結(jié)構(gòu)壁管材，對接管口、最大直徑1800mm。因管道口徑大，現(xiàn)場地質(zhì)條件復雜，供貨廠商亦無安裝經(jīng)驗可供指導。管道壁斷面圖2.2 HDPE管道的物理試驗性能如下表：序號 項目 指標 實驗方法1 環(huán)剛度KN/m2 8 GB/T96472 扁平實驗（40） 不分裂，龜裂，破損的兩壁不脫開 GB/T96473 縱向尺寸收縮率 3 GB/T6671.24 落錘沖擊試驗 管內(nèi)壁不破裂，兩壁不脫開 GB/T141525 液壓實驗 不破裂，不滲漏 GB/T61116 連接部位密封實驗 無泄漏現(xiàn)象 GB/T6111環(huán)剛度，又叫環(huán)向彎曲剛度，是管道抵抗環(huán)向變形能力的量度，用測試方法或計算方法定值，單位為N/m2。一般取直徑3%變形時的測量值。扁平試驗，在徑向加連續(xù)載荷，當試樣在垂直方向內(nèi)徑變形量為原內(nèi)徑的40%時立即卸荷，試驗過程中，載荷應(yīng)沒有減少，試樣應(yīng)無破裂?？v向收縮率，也叫縱向回縮率，是管材試樣在110烘箱試驗后的縱向收縮比率，HDPE管道的線膨脹系數(shù)較大，該項目作為管材的一個檢測項目。以上三項試驗為檢測該類新型排水管性能而定的，落錘試驗、液壓試驗為流體輸送管道的常規(guī)檢測項目。3施工工藝的確定因工程中使用的HDPE管道型號比較低多，現(xiàn)以工程初期安裝的DN1600mm管道作為論述對象。 3.1分析HDPE管材的特性 管道制造時保證管道內(nèi)徑，平口管材，對接管口，使用電熱熔聯(lián)接； 重量輕，中空壁高密度聚乙烯管約為同等長度水泥管重量的1/8； 柔性管材及接口，不要求制作砼基礎(chǔ)。 3.2選定安裝工藝 選定確保管材連接強度和密閉性要求的連接工藝，確定管道地面連接整體吊裝的施工方案。在溝槽邊平地連接管道，整體吊裝就位，減少溝槽內(nèi)施工條件惡劣，水、泥砂等對連接效果造成不良影響，質(zhì)量控制重點放在管口的連接及處理上。 3.3確定施工流程 確定按以下工序施工： 測量放線管溝開挖基礎(chǔ)砂墊層制作檢查井制作管道拼接管道安裝管道與井口連接管道壓腰閉水試驗回填土 4.管道安裝施工工藝 4.1溝槽開挖 管溝最深開挖達4m，土壤條件差，地下水位高，按分層組合槽開挖，將管基夯實平整，鋪墊200mm的砂層，增大管道底部與基礎(chǔ)接觸面積，保護管道。 管溝開挖圖 4.2管道地面拼接 4.2.1接口連接方式 HDPE中空壁纏繞管，管道接口內(nèi)外使用熱收縮帶粘接密封，外部用電熱熔固定帶連接，保證接口的密閉性和足夠的連接強度。接口見下圖： 管口連接圖 4.2.2地面拼接 在管溝邊較平坦的部位順管溝擺放管道，并根據(jù)兩井間距切割相應(yīng)的長度。管道切割可用木工切割鋸，管道端部用木工刨刨平。在管道連接部位下挖300mm深，比電熱熔帶寬200mm操作坑。 4.2.3熱收縮帶連接 管道調(diào)平對齊。要求管道水平對正，兩管道之間中線相對偏移量不大于7mm，對口間隙不大于10mm。 準備燃汽加熱裝置:液化汽罐、膠管及噴槍。 管道連接部位擦凈，管端800mm內(nèi)要求無泥砂塵土。 管道連接部位要用燃氣噴槍均勻加熱到8090C。 將固定帶膠面加熱熔融后貼在管道上部，即對口縫應(yīng)在管道的中部以上。 將收縮帶的膠面稍微加熱一下，目的是去除潮氣并使膠軟化，收縮帶的三角形尖端在定位的2/3處粘接好并壓實，要求從管底部沿中間圓周加固定帶，同時要加熱膠面以加強膠的粘接。收縮帶的一端加成工成三角形是為了增大收縮帶與管道的接觸面積。 當加熱到尖端固定片另一尖端時，要加密封膠條將其封閉以加固收縮帶端部。 加熱后，固定帶的邊緣應(yīng)有少量的膠溢出，未達到此效果則應(yīng)繼續(xù)加熱。內(nèi)壁熱收縮帶的操作方法同以上各步驟。 4.2.4電熱熔固定帶連接 電源采用50kW發(fā)電機(DN800以下用30kW發(fā)電機)，供電電纜為10mm2電纜（DN1200及以上用12mm2）。 管道連接部位擦凈，管端500mm內(nèi)不得有泥砂及水氣。如有水滴、水氣應(yīng)使用棉布擦凈，再用燃氣噴槍烘干。將電熱熔帶圍在管道連接位置上，有連接線的一端在里面，帶的中心線與管道中心線垂直，并不得偏出接口10mm。 用尼龍扣帶（DN900以上使用）或鋼扣帶將電熱熔帶緊固在管道上。同時將PE棒插在緊靠電熱熔帶的里端頭部，管徑在DN450以上的插入90100mm，DN400以下的插入50mm，緊固時盡量縮小該部位空隙。插入PE棒的目的是為了保證電熱熔收縮帶的端部密封嚴密，起填充作用。 根據(jù)環(huán)境溫度設(shè)置加熱時間，加熱曲線經(jīng)檢測匯總?cè)缦聢D： 選擇檔位與電流 項 目 管直徑 擋位 電流范圍 焊機 200400 1（?。?1216 PE2004X 450600 1（小） 1625 6001000 2（大） 2035 11002000 2640 PE2002 熱熔焊機通電加熱。 焊接完畢切斷電源，摘下輸出線夾子，檢查帶周圍邊與管子的間隙，然后再夾緊1/4到1/2圈。 20以上冷卻1520分鐘，20以下冷卻1015分鐘后松開扣帶。 焊接完成后約1015小時，焊接部位完全冷卻固化，可移動管道，在焊接過程中或完全冷卻之前移動管道將會影響焊接質(zhì)量。 4.3管道吊裝就位 對DN1400mmDN1800mm管道，每次連接6m長的管道4根，共24m，可用2輛吊機抬吊就位。吊裝時，要用尼龍吊帶，吊點加固，防止管道斷裂。24米DN1800mmHDPE管道重量約為 2.5t，吊機的起重量及起重力臂均能滿足吊裝要求。 4.4溝槽內(nèi)管道連接 溝槽內(nèi)管道連接同前述地面上連接一樣，不同點是要注意有地下水及時排除，在接口時要嚴禁泥、水進入接口部位。水位應(yīng)保持在管底300mm以下。槽底部經(jīng)平整后鋪200mm厚的中砂或粗砂，用震動夯夯實。管頂800mm以上用壓路機分層碾壓。 4.5管道與井連接 管道施工各工序中，先做好檢查井，預留出管道的安裝位置。管道就位后，找正中心線及標高，用半干石棉絨水泥及油麻沿管道周圍包裹寬100mm的長度，用鑿子錘打密實，其余管段用C30水泥砂漿摸實。管道與檢查井連接圖4.6管溝回填HDPE的線膨脹系數(shù)約為5610-6/，約為鋼材的5倍，溫差較大時容易因脹縮而使尚未完全冷卻固定的連接部位受到較大應(yīng)力而影響連接效果，在管道安裝后盡快回填壓腰，在連接前后在管道上搭草簾子避免日光直曬，白天澆水降溫，以減少管道長度變化。管道壓腰的另一個作用是因為該排水管相對重量較輕，抗浮性能差，要避免地下水位上升太高時漂管。檢查井間管道段的最后一個接口的連接應(yīng)在早晨或傍晚，按施工要求檢查管道連接及管道與檢查井的連接外觀質(zhì)量，將土回填至管道外徑的2/3高處，回填土按設(shè)計圖紙進行。 5.運行質(zhì)量情況 進行閉水試驗前，必須將管道接口部位的中下部及時回填密實。作為柔性管道，懸臂結(jié)構(gòu)會對管道產(chǎn)生巨大的徑向變形，這是在實驗時要避免的。本次工程中安裝的排水系統(tǒng)經(jīng)過閉水試驗，管道泄漏量低于規(guī)范規(guī)定，目前管道運行良好。 6幾點體會 在廣州工程中，充分利用了HDPE中空壁排水管的各種性能，合理地安排了施工工藝及施工工序，克服了種種不利的施工環(huán)境及因素：序號 管材性能 施工應(yīng)用 備注 平口管材，使用電熱熔聯(lián)接 地面連接 減少水、泥砂等對連接效果造成不良影響 重量輕 整體吊裝 加快進度 柔性管材及接口 不要求制作砼基礎(chǔ) 兩個檢查井位間管段只留一個接口在溝槽內(nèi)連接 新工藝 內(nèi)外熱收縮帶，外加電熱熔帶加強密封。 HDPE管屬柔性管道，與剛性管道施工中回填土要求相比無明顯差異。但對于剛性管道，通常被視為一個獨立的承力結(jié)構(gòu)，強度上須承受全部的內(nèi)外壓力；而柔性管則是“管道與填土作用”系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，即管道與填土之間，由于力的相互協(xié)調(diào)，HDPE管的回填土與管體形成個系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，胸腔回填土的密實度大于，即管道與填土之間，形成雙向壓力，力的相互協(xié)調(diào)，使二者結(jié)合成一個高度有效的整體結(jié)構(gòu)，要求胸腔回填土的密實度大于。施工中，考慮管底墊層及管道胸腔回填土的密實度，要求回填土壓實到規(guī)定的密實度，即按設(shè)計或規(guī)范、標準施工，這決定了“管與土”系統(tǒng)的負載能力及管的徑向變形率，可保證工程安全運行，這一點對于大直徑管道施工尤為重要。而對于小直徑管道，則在施工時則容易的多，無須考慮回填土的密實度對管道的影響。在現(xiàn)場做臨時施工通道的排水時，曾用12m的DN400mm管道在不做任何基礎(chǔ)處理，回填土不做夯實處理，埋深在400mm時，可通過重載工程車輛而保持完好。 HDPE管道從上世紀九十年代未開始從國外引進，結(jié)構(gòu)形式和聯(lián)接方式多種多樣，本文中所提到的是其中生產(chǎn)工藝簡單、制造成本低、易推廣的一種管道。HDPE管道使用壽命為50年，是水泥管的2倍多，大大降低了壽命周期成本，因此，在各類輸排水施工中會得到廣泛應(yīng)用。HDPE管道安裝工藝的確定HDPE管道的試驗性能如下表：序號 項目 指標 實驗方法1 環(huán)剛度KN/m2 8 GB/T96472 扁平實驗（40） 不分裂，龜裂，破損的兩壁不脫開 GB/T96473 縱向尺寸收縮率 3 GB/T6671.24 落錘沖擊 管內(nèi)壁不破裂，兩壁不脫開 GB/T141525 液壓實驗 不破裂，不滲漏 GB/T61116 連接部位密封實驗 無泄漏現(xiàn)象 GB/T61117 環(huán)境應(yīng)力龜裂時間(50龜裂時)h 240HDPE管道的物理性能：管道壁斷面圖規(guī)格（mm） 內(nèi)徑mm/外徑mm 重量(kg/m) 強度(kgf/cm2) 5%變形量時外壓(ton/m)300 300/338 8.4 4.0 0.3 2.7350 350/394 12.2 4.0 0.3 3.3400 400/450 16.9 4.0 0.3 3.7450 450/508 21.2 4.0 0.3 4.2500 500/562 24.2 4.0 0.3 4.6600 600/678 32 4.0 0.3 5.5700 700/788 50.7 4.0 0.3 6.5800 800/900 65.9 4.0 0.3 7.4900 900/1012 82.0 4.0 0.3 8.31000 1000/1124 104.2 4.0 0.3 9.21200 1200/1350 147.5 4.0 0.3 11.11500 1500/1690 211.5 4.0 0.3 14.01600 1000/1124 240.2 4.0 0.3 15.81800 1200/1350 298.7 4.0 0.3 17.1施工工藝的確定針對排水管道使用新材料和連接工藝進行調(diào)查研究，認真做好材料的進場檢驗工作，選定確保管材連接強度和密閉性要求的連接工藝，確定管道地面連接整體吊裝的施工方案。在溝槽邊平地連接管道，整體吊裝就位，兩個檢查井位間管段只留一個接口在溝槽內(nèi)連接，減少溝槽內(nèi)施工條件惡劣，水、泥砂等對連接效果造成不良影響。 本工程基本確定按以下工序流程施工： 測量放線管溝開挖基礎(chǔ)砂墊層制作檢查井制作管道拼接管道安裝管道與井口連接管道壓腰閉水試驗回填土。管道安裝施工工藝3.1溝槽開挖 管溝最深開挖達4m，土壤條件差，地下水位高，按分層組合槽開挖，挖方量大。HDPE管屬柔性管，可減少管道基礎(chǔ)不勻沉降的影響，不采用礫石墊層或砼墊層，將管基夯實平整，鋪墊200mm的砂層，增大管道底部與基礎(chǔ)接觸面積以保護管道。管溝開挖圖3.2管道地面拼接3.2.1接口連接方式 HDPE中空壁聚乙稀纏繞管，管道接口選用電熱熔固定帶連接，內(nèi)外使用熱收縮帶密封粘接，保證接口的密閉性，并保證達到足夠的連接強度。接口見下圖：管口連接圖3.2.2地面拼接 在管溝邊較平坦的部位順管溝擺放管道，并根據(jù)兩井間距切割相應(yīng)長度的管道。管道切割可用木工切割鋸，管道端部用木工刨刨平。在管道連接部位下挖300mm深，比電熱熔帶寬200mm操作坑。 管道調(diào)平對齊。要求管道水平對正，兩管道之間中線相對偏移量不大于7mm，對口間隙不大于10mm。3.2.3電熱熔固定帶連接 電源采用50kW發(fā)電機(DN800以下用30kW發(fā)電機)，供電電纜為10mm2電纜（DN1200及以上用12mm2）。 管道連接部位擦凈，管端500mm內(nèi)不得有泥砂及水氣。如有水滴、水氣應(yīng)使用棉布擦凈，再用燃氣噴槍烘干。 將電熱熔帶圍在管道連接位置上，有連接線的一端在里面，帶的中心線與管道中心線垂直，并不得偏出接口10mm。 用尼龍扣帶（DN900以上使用）或鋼扣帶將電熱熔帶緊固在管道上。同時將PE棒插在緊靠電熱熔帶的里端頭部，管徑在DN450以上的插入90100mm，DN400以下的插入50mm，緊固時盡量縮小該部位空隙。插入PE棒的目的是為了保證電熱熔收縮帶的端部密封嚴密，起填充作用。 根據(jù)環(huán)境溫度設(shè)置加熱時間，加熱曲線經(jīng)檢測匯總?cè)缦聢D： 選擇檔位與電流 項 目 管直徑 擋位 電流范圍 焊機 200400 1（?。?1216 PE2004X 450600 1（?。?1625 6001000 2（大） 2035 11002000 2640 PE2002 熱熔焊機通電加熱。 焊接完畢切斷電源，摘下輸出線夾子，檢查帶周圍邊與管子的間隙，然后再夾緊1/4到1/2圈。 20以上冷卻1520分鐘，20以下冷卻1015分鐘后松開扣帶。 焊接完成后約1015小時焊接部位完全冷卻固化，可移動管道，在焊接過程中或完全冷卻之前移動管道將會影響焊接質(zhì)量。3.2.4熱收縮帶連接 準備燃汽加熱裝置:液化汽罐、膠管及噴槍。 管道連接部位擦凈，管端800mm內(nèi)要求無泥砂塵土。 管道連接部位要用燃氣噴槍均勻加熱到8090C。 將固定帶膠面加熱融后貼在管道上部，即對口縫應(yīng)在管道的中部以上。 將外壁固定帶的膠面稍微加熱一下，目的是去除潮氣并使膠軟化，收縮帶的三角形尖端在定位的2/3處粘接好并壓實，要求從管底部沿中間圓周加固定帶，同時要加熱膠面以加強膠的粘接。收縮帶的一端加成工成三角形是為了增大收縮帶與管道的接觸面積。 當加熱到尖端固定片另一尖端時，要加密封膠條將其封閉以加固收縮帶端部。 加熱后，固定帶的邊緣應(yīng)有少量的膠溢出，未達到此效果則應(yīng)繼續(xù)加熱。內(nèi)壁加強固定帶的操作方法以上各步驟。3.3管道就位 對DN1400DN1800管道，每次連接6米上的管道4根，共24米，可用2輛吊機抬吊就位。吊裝時，要用尼龍吊帶，并注意吊點的加固，防止管道斷裂。24米DN1800HDPE管道重量約為 2.5t，吊機的起重量及起重力臂均能滿足吊裝要求。3.4溝槽內(nèi)管道連接 溝槽內(nèi)管道連接同前述地面上連接一樣，不同點是要注意有地下水及時排除，在接口時要嚴禁泥、水進入接口部位。水位應(yīng)保持在管底300mm以下。槽底部經(jīng)平整后鋪中砂或粗砂厚200mm，用震動夯夯實。水位應(yīng)降至管底300mm以下，防止泥砂、水汽對管道連接質(zhì)量的影響。3.5管道與井連接 管道施工各工序中，要先做好檢查井，預留出管道的安裝位置。管道就位后，找正中心線及標高，用半干石棉絨水泥沿管道周圍包裹寬100mm的長度，用鑿子錘打密實，其余管段用c30水泥砂漿摸實。管道與檢查井連接圖3.2.8管溝回填 HDPE的線膨脹系數(shù)約為5610-6/，約為鋼材的5倍，溫差較大時容易因脹縮而使尚未完全冷卻固定的連接部位受到較大應(yīng)力而影響連接效果，在管道安裝后盡快回填壓腰，在連接前后在管道上搭草簾子避免日光直曬，白天澆水降溫，是此類管道安裝操作的一個要點。管道壓腰的另一個作用是因為該排水管相對重量較輕，抗浮性能差，要避免地下水位上升太高時漂管。檢查井間管道段的最后一個接口的連接應(yīng)在早晨或傍晚連接。按施工要求檢查管道連接及管道與檢查井的連接外觀質(zhì)量，將土回填至管道外徑的2/3高處，回填土按設(shè)計圖紙進行。 HDPE管屬柔性管道，與剛性管道施工中回填土要求相比較無明顯差異。但對于剛性管道，通常被視為一個獨立的承力結(jié)構(gòu)，強度上須承受全部的內(nèi)外壓力；而柔性管則是“管道與填土作用”系統(tǒng)承力結(jié)構(gòu)，即管道與填土之間，由于力的相互協(xié)調(diào)，使二者結(jié)合成一個高度有效的整體結(jié)構(gòu)，要求胸腔回填土的密實度大于。施工中，主要考慮管底墊層及管道胸腔回填土的密實度，這決定了“管與土”系統(tǒng)的負載能力及管的徑向變形率，要求回填土壓實到規(guī)定的密實度，即按設(shè)計或規(guī)范、標準施工，可保證工程安全運行，這一點對于大口徑管道施工尤為重要。而對于小口徑管道，則在施工時則容易的多，無須考慮回填土的密實度對管道的影響。在現(xiàn)場做臨時施工通道的排水時，曾用12米的DN400管道在不做任何基礎(chǔ)處理，回填土不做夯實處理，埋深在400mm時，可通過重載工程車輛而保持完好。4運行質(zhì)量情況 進行閉水試驗時，必須將管道接口部位的下部及時回填密實。作為柔性材料，懸臂結(jié)構(gòu)會對管道產(chǎn)生巨大的徑向剪切力，這是在實驗時要避免的。本次工程中安裝的排水系統(tǒng)經(jīng)過閉水試驗，管道泄露量低于規(guī)范規(guī)定，目前管道運行良好。5 幾點體會 HDPE管作為新型管道，除了符合公眾日益關(guān)注的環(huán)保要求，材料本身抗腐蝕、耐老化，其有效壽命可達50年，生產(chǎn)制造過程采用熱擠塑纏繞成型工藝，內(nèi)壁光滑，減少摩擦，排水流通性好，纏繞增強管內(nèi)壁糙率N=0.009，與同類型其它管材相比可獲得較大的設(shè)計流量和小的比摩阻。與同管徑的水泥排水管相比，通過能力強，不結(jié)垢。HDPE管多采用PE80級的高密度聚乙烯管材原料，是無毒性原料，對土地無害，并且完全能再生使用。 重量輕：高密度聚乙烯增強管其特有的增強結(jié)構(gòu)和較輕的重量，是水泥管重量的1/8，便于運輸、施工，可減少大型機械費用，本工程可實現(xiàn)了管道連接后整體吊裝。 適用性強HDPE管道的施工因其本體及接口的柔性，增加了對不良