浅谈3PE防腐钢管在市政给水工程中的应用

　　

引言

　　目前，在推广使用的新型管材中，主要为各种塑料管材。而聚乙烯（PE）管具有优异的物理性能，是优良的环保化学建材。钢铁管材耐腐蚀性差，使用使命短，聚氯乙烯管由于受到管中重金属铅，镉的含量是否超标的质疑，日益受到环保方面的压力，而聚乙烯（PE）管具有优异的物理性能，耐腐蚀、使用寿命长、韧性挠性好、易安装维护、抗二次污染强、密封性好、耐磨性好、重量轻等特点，是优良的环保化学建材。

　　1.3PE防腐钢管的性能特点

　　PE管材始用于20世纪40年代。最初一代聚乙烯管材级树脂共聚单体含量较低,挤出的聚乙烯管道在进行长期静液压强度试验时会出现脆性破坏。第二代树脂为PE80级,是在第一代树脂的基础上提高了共聚单体含量,极大改进了聚乙烯管材的耐环境应力开裂。第三代树脂为PE100级。PE100树脂具有较高的密度和刚度,蠕变抵抗能力大幅度提高。目前用于市政给水的是PE80和PE100等级的中、高密度聚乙烯管。其特点如下：

　　（1）化学性能稳定

　　由于PE分子没有极性,所以化学稳定性好,不会发生腐烂,生锈或电化学腐蚀现象,可耐多种化学介质的腐蚀,在土壤中存在的化学物质不会对管道造成任何障碍作用。此外它也不滋生细菌不结垢,其流通面积不会随运行时间增加而减小,属于环保型产品。

　　（2）连接可靠

　　聚乙烯管道系统之间主要是热熔对接连接,接头少,无泄漏,接头的强度高于管道本体强度,它与其它管道采用法兰连接,施工方便快捷。

　　（3）施工便捷

　　由于PE管重量轻,搬运和连接都很方便,所以施工快捷,安装费用低,维护工作简单。在工期紧和施工条件差的情况下,其优势更加明显。

　　（4）水流阻力小

　　采用3PE防腐钢管为材料的管道具有光滑的内表面,其曼宁系数为0.009,比相同口径的其它管材具有更高的输水能力。换言之,输送相同水量的情况下,可采用口径相对较小的PE管道。

　　（5）可挠性好

　　PE管材轴向可略微挠曲,工程上可通过改变管道走向的方式绕过障碍物,可以不用管件就直接铺在略微不直的沟槽内,且不受地面一定程度不均匀沉降的影响。

　　（6）耐磨性能好

　　PE管道与钢管相比,其耐磨性为钢管的4倍,德国曾用实验证明HDPE的耐磨性甚至比钢管还要高几倍。

　　（7）抗应力开裂性好

　　具有低的缺口敏感性,高的剪切强度和优异的抗刮痕能力,耐环境应力开裂性能也非常突出。

　　（8）耐老化,使用寿命长在不受阳光紫外线直射的条件下,使用年限可达50年以上。

　　2.PE管道的施工技术

　　2.1铺设方式

　　（1）开槽施工

　　管沟底的准备；对于有压的供水系统采用PE管道,一般来说,管沟底的水平精度要求并不是很高。如果管沟底部相当平直,而且土壤内基本上没有大的石块,那么就没有必要在进行平整。当然,如果是一个没有受到挑动的管沟底层,那就更好。但如果管沟底已经被挑动或在开挖的过程中必须被挑动,那么其密实度至少应该达到其周围填埋材料的密实度,所有规格的PE管道一般都可以适应少量局部的管沟底的不平坦,但如果在回填材料中含有尖棱的石头或坚硬的页岩,那么就可能会在管道表面产生应力集中区以致损坏管道。对于在页岩及松散的岩石土壤中的开挖,为了避免与松散的岩石接触,必须为PE管道提供一个均一的沟床,一般的做法是开挖管沟底时应比设计标高挖深至少150毫米,然后用适当的填埋材料回填至规定高度,并夯实到90%或更高的密实度。对于支撑强度较小的湿粘土或砂土等类似不稳定土壤,管沟的开挖的深度要比规定的值深100～150毫米。然后用指定的或原开挖的材料进行回填,这样即可保证为PE管提供一个均一的支撑。

　　（2）非开挖技术

　　非开挖施工技术是在地表面不开沟的情况下通过探测、勘查、铺设（或更换、或修复）各种地下公用设施管道的一种技术或方法。与传统的开挖施工相比，非开挖技术具有不影响周边环境、不影响交通、施工方便、综合施工费用低、施工周期短、地表面不受损坏、社会效益显著等优点。它可以广泛应用于穿越各种市政、河道、高速公路、铁路及各种交通要道等等，对市政给排水管线进行铺设、更换及修复。

　　水平定向钻进施工法主要用于穿越河流,湖泊,建筑物等障碍铺设大回径,长距离的输送石油和给水排水管道。施工时,按照设计的钻孔轨迹[一般为弧形],采用定向钻进技术钻出一个近似水平的先导孔,随后在钻杆柱端部换接大直径的扩孔钻头和待铺管线,在回拉扩孔的同时,将持铺设管线拉入钻孔。

　　2.2连接方式

　　（1）热熔对接

　　是采用热熔对焊机未加热管端[热熔对接温度为210±10],待管端熔化后,迅速将其贴合,保持一定的压力,经冷却达到熔接的目的。

　　（2）钢塑法兰连接

　　PE管道和钢管及阀门连接时宜采用钢塑法兰连接,PE管端与相应的塑料支撑环之间可采用热熔对接方式进行连接,钢管端与金属法兰连接,应符合相应钢管焊接的规定；然后采用法兰片即可完成PE管道与钢管的连接。法兰连接也适用于PE管与PE管之间的相互连接。一般而言,PE支撑环与PE支撑环之间不需要密封圈,但在大尺寸,高压力工作条件下仍需添加密封圈。当PE支撑环与其它材质[钢管,镀锌铁管等]的管道进行法兰连接时,必须使用密封圈。

　　（3）鞍形对接连接

　　PE管道在应用过程中,经常回遇到根据实际需要进行主管分接的问题,传统的管材必须先切除一段主管然后安装一个三通来完成分接。鞍形三通可采用鞍形对接方式连接,即采用鞍形对接焊机,直接在主管上连接一个鞍形三通,然后采用配备的切刀切割主管,这样就完成了主管的分接,施工非常迅速。

　　3.3PE防腐管道的维修技术

　　非开挖修理是在不开挖路面情况下对两个检查井之间的管段进行整段或局部加固修理,可分为两大类：一类是涂层法，另一类是衬管法。涂层法适用于直径800mm以上，以防腐、防渗为修理目的管道；衬管法适用管径的范围比较大。

　　3.1涂层法

　　涂层法对结构强度没有增强作用，只能起到防腐和防渗作用。涂层法对管道断面的影响小，价格相对较低，但工期长，质量可靠性较差，施工中管道清洗处理、温度、通风、人员素质等都会影响修理质量。

　　3.2翻转法

　　翻转法俗称袜筒法：安装前在毡制软管中涂灌树脂，用灌水的方法使之不断翻转同时由井口进入管内，然后加热将树脂固化，最后在旧管道内形成独立的树脂衬管。翻转法适用范围广，可用于200mm~2000mm的管道，能应付接口错位和管道变形等各种病害，管径损失小，是世界各国应用最多的一种内衬管修理工法。

　　4.PE管施工中应注意的问题

　　(1)管槽开挖

　　管槽开挖以直线为宜,槽底开挖宽度为管外径+0.30m。管道在地下连接时,应适当增加接口处槽底宽度,管道槽底宽度不宜小于管外径+0.50m,以方便安装对接为宜。人工开挖管槽时,要求沟槽底部平整、密实,无尖锐物体。沟底可以有起伏,但必须平滑地支撑管材,若有超挖时,必须回填夯实。

　　(2)管道连接

　　管道连接有热熔连接和电熔连接。热熔连接分热熔承插连接和热熔对接连接；电熔连接分为电熔承插连接和电熔鞍型连接。采用热熔对接连接方式施工时,应严格按操作规程进行,必要时应根据天气、环境温度等变化对其进行适当调整。

　　(3)安装

　　在管道弯头、三通、渐缩接头、消防栓等处均设置C20混凝土支墩,法兰阀门用砖砌支墩加固。PE给水管与金属管道、阀门、消防栓连接时,必须采用钢塑过渡接头或专门的法兰连接；在管路隆起部位或上坡地段均应设置排气阀,以减小气、水混压对管道的冲击。

　　(4)回填夯实

　　管道安装完毕,待隐蔽工程验收后,应立即回填。回填时应符合下列规定:防止槽内积水造成管道漂浮,如有积水应想办法排尽；对石方、土石混合地段的管槽回填,应先装运黏土或砂土回填至管顶200～300mm,夯实后再回填其他杂土；回填必须从管两侧同时回填,回填一层夯实一层。管道试压前,一般情况下回填土不宜少于500mm,管道试压后的大面积回填,宜在管道内充满水的情况下进行,管道敷设后不宜长时间处于空管状态。

　　5结束语

　　综上所述，PE管道具有耐腐蚀,熔接接头与管材一体化；不泄漏,具有较好的系统挠性,能有效抵抗地基运动和端荷载,流通能力大,耐磨性能好,是市政给水工程的主要选择之一。