您当前的位置:首页 >> 技术 >> 管材与型材挤出 » 正文
市政排水工程HDPE-B管材损耗成因分析及控制
  浏览次数:3307  发布时间:2023年05月04日 15:34:37
[导读] 为了降低市政排水工程中 HDPE-B管材损耗,从HDPE-B管材定义出发,介绍了HDPE-B管材特点以及施工流程;对市政排水工程中 HDPE-B管材损耗产生的原因进行深入分析,包括管材渗漏、管材上浮位移和管材变形等,并提出有针对性的防控措施。结果表明:防控措施可有效降低 HDPE-B管材损耗率,确保工程施工进度,降低工程施工成本。
 李燕楠
(中国安能集团第一工程局有限公司,广西 南宁 530200)

摘要:为了降低市政排水工程中 HDPE-B管材损耗,从HDPE-B管材定义出发,介绍了HDPE-B管材特点以及施工流程;对市政排水工程中 HDPE-B管材损耗产生的原因进行深入分析,包括管材渗漏、管材上浮位移和管材变形等,并提出有针对性的防控措施。结果表明:防控措施可有效降低 HDPE-B管材损耗率,确保工程施工进度,降低工程施工成本。

关键词:市政排水工程;HDPE-B管材;损耗控制

随着中国经济社会水平的不断提高,城市人口数量逐年增加,人口密度越来越大,原有的市政排水设施已不能满足社会发展需要,各大城市大规模地开展市政排水改造工程。在市政排水改造工程中,HDPE-B 管材因其施工要求低、质量轻、强度高、寿命长等优点,在工程中得到了广泛应用,但损耗率高也成为限制其使用的关键因素。排水工程中的排水管是关键原材料,一旦管材出现破损、变形等损伤,会导致工程整体返工,经济损失较大。因此,本文对如何降低HDPE-B管材的损耗率问题进行了研究,对管材耗损原因进行了深入分析,并提出针对性防控措施。

1 HDPE-B管材定义
HDPE-B管材主要生产原料为高密度聚乙烯树脂,是由相同或不同材料(例如聚丙烯(PP)单壁波纹管)作为辅助支撑,通过热态环绕扬型工艺加工成型的埋地排水塑料管材。HDPE-B管材主要应用于市政排水工程、住宅小区排水工程、海绵城市建设、地下综合管廊建设等多种工程建设中,由于具有较强的耐酸碱、耐腐蚀性能,在地震带、盐碱地、滩涂等恶劣环境中得到广泛应用,见图1。


图1   HDPE-B管材实物

2 HDPE-B管材特点
(1)强度高,耐高压,寿命长。 HDPE - B 管材采用高密度聚乙烯树脂,通过热熔技术进行一次成型。因此,该管材整体性较好、稳定性高,整体寿命可达50a以上。管材内部光滑,外部呈螺纹状,整体强度较高,能够耐高压,特别适用于地铁工程等超重负荷路面。
(2)韧性高。HDPE-B管材具有良好的柔韧性及延展性能,适用于地基条件较差或是存在不均匀沉降的工程,在发生地震等自然灾害时,可大大降低管道损耗程度,提高工程稳定性。
(3)抗刮擦能力强。HDPE-B管材抗刮擦能力是同等直径钢管强度的4倍,具有极好的抗耐磨性能。
(4)抗腐蚀能力强,环保指数高。HDPE-B管材以高密度聚乙烯树脂为主要原材料,属于一种高分子有机原材料,具有耐高温、耐酸碱、耐腐蚀等特点,无毒无味,不会对周围环境造成污染,属于绿色环保管材,环保指数较高。
(5)密封性能好。HDPE-B管材的连接采用同质原料进行加热焊接,两根管材之间的接口可完全熔为一体,以保证不发生渗漏,密封性能优良。
(6)施工速度快,质量轻。HDPE-B管材质量较同直径其他材料的管材小,且抗刮擦能力强,便于运输,对施工场地要求不高。除极恶劣环境外,HDPE-B管材可以实现边开挖、边敷设、边焊接、边回填,大幅加快施工速度,因此在工程中被广泛使用。

3 施工流程
市政排水工程中HDPE-B管材施工流程如下:
管沟开挖→管材、管件现场检查→管材、管件对接→电熔焊接→冷却下管→回填到50cm→分段强度、严密压力试验→管道整体密闭性压力试验→回填至地坪标高→工程验收。

4 HDPE-B管材损耗成因及防治
市政排水工程施工中,HDPE-B管材存在较严重的损耗现象,管材一旦发生开裂、变形等损耗,无法修复,需要更换新的管材,对施工进度影响较大增加施工成本。需要对HDPE-B管材损耗产生的原因及防治措施进行分析。

4.1  HDPE-B管材渗漏
HDPE-B管材发生渗漏可以分为3种情况:①管材开裂造成的渗漏;②管材接口不良造成的渗漏;③地基不均匀沉降造成的渗漏。

4.1.1  管材开裂造成渗漏
(1)管材开裂原因。HDPE-B 管材虽然韧性较高,但容易变形,且因管壁较薄,容易发生开裂。造成开裂的情景包括:①在装卸过程中存在暴力搬运造成的管材破损开裂;②储存环境不当加速管材老化造成的开裂;③由于生产缺陷造成管壁厚度不均,在安装过程中造成的开裂;④管材放置的基础场地为刚性基础、基础不平整或有碎石等硬物造成的开裂;⑤在安装过程中与坑壁、坑底碰撞造成的管材破损、开裂;⑥用含有碎石等硬物的土进行回填掩埋造成的破坏等。
(2)防控措施。在管材进场时对整个装卸过程进行全程监督,督促轻抬轻放。在放置管材时,将管材承口和插口分层交错排列,用缆绳绑扎,确保管材固定牢固。设置专门的管材存放场所,场所地面需进行硬化,保持干燥洁净并远离火源,确保管材不受污染;管材存放时间不得超过1.5a,如条件允许应将管材放置于库房内,当施工现场条件不满足要求需露天摆放时,必须对管材进行覆盖,避免暴晒。在管材进场时对管壁厚度等指标进行严格检查,确保管材质量符合要求,不存在变形、裂纹等缺陷。HDPE-B管材属于柔性管材,不适宜放置于刚性基础上,应采用碎砂石基础。对于高度不平整的基础,可增铺一层碎砂石基础找平,平均厚度为10cm;对于地质情况较差的基础,采用复合地基处理方法改良后增铺一层碎砂石基础找平,降低管道轴线弯曲度,从而降低管材开裂几率。在放置管材前,检查基础表面,确保水平度符合要求且无碎石等硬物。加大监督力度,工人下管时应在管材上固定吊具处放置柔性隔离物,用吊具进行吊装,并安排2~3名有经验的工人在旁指挥,确保管材不与基础的沟壁等碰撞。

4.1.2   HDPE-B管材接口不良造成渗漏
(1)  管材接口不良原因。管材插口角度过小或过大,并超过允许误差范围,造成管材间接口不严密;管材插口与承接口连接不当,插口未完全插入承接口;在管材铺设时发生位移使接口处橡胶圈产生扭曲而造成渗漏;管材与检查井连接处未做防水层或防水层被破坏造成渗漏。

(2) 防控措施。管材进场需由专人进行验收,检查管材以及管材内部密封橡胶圈是否保持清洁、承插口角度是否符合要求,不符合要求或经调整后仍不能满足要求的管材不能用于施工。安装管材时,要将内部橡胶圈均匀套在插口处并检查橡胶圈是否破损,先在管材承口和插口处均匀涂抹润滑油,再将管材插口放入承口,插入时的阻力不能过大,如阻力过大需把管材拔出后重新检查调整,再进行安装。安装完成后需检查橡胶圈状态,确保不发生扭曲、位移等现象,使承插口连接到位。管道铺设前应检查基础,确认基础在管道接口部位设置凹槽且凹槽尺寸符合要求,参考管材直径大小设置凹槽直径,一般为管材直径大小的1.1倍,管材铺设完成后应及时用砂土进行回填并填实,以免管材发生位移。检查井与管道铺设应同时进行,施工时将管材的插口与检查井连接,避免将管材的承口侧与检查井连接。将管材与检查井连接好后,用添加微膨胀剂的水泥砂浆将管材与检查井之间的缝隙填实,并确保砂浆填补均匀,填补完成后检查管材接口处是否存在扭曲变形现象,确定无误后将管材与检查井接口处用防水层进行防水处理,以提高检查井整体抗渗漏性能。
 
4.2  HDPE-B管材上浮位移
HDPE-B管材密度比水小,遇水易上浮,从而对管材整体产生影响,特别是接口处以及坡度产生的影响会造成渗漏并影响排水速度。一般情况下,调整管道位置即可解决问题,特殊情况下需要对排水工程重新挖开和处理,对工程进度、施工成本及后期使用和维护都会造成影响。
(1)上浮位移成因。HDPE-B管材密度比水小且为空心,在市政排水工程施工中,如遇地下水位高于基础高程、工程降水不及时或在施工中突遇降雨、回填不及时、回填土不密实等均会使管材产生上浮位移。

(2)解决方法。针对部分地区施工区域地下水位较高的工程,应先进行降水,待水位降至基础槽底高程以上时进行基础槽底开挖。在开挖过程中,要保证24h降水,并密切观测地下水位,确保基础槽底内无积水。当降水设备出现问题或工程施工过程中突遇雨天时,可采用临时限位法将管材进行固定,防止上浮。每根管材均须在终端和末端用临时限位进行固定。将木桩打入管材两侧并埋入基础槽底以下深度30cm,防止管材发生水平位移。同时,在管材上部增加一横向木桩,与管材两侧的竖向木桩连接,防止管材发生垂直位移。管材敷设完成后,应立即回填土:第一阶段回填至距离管顶50cm,先从管材两侧同时进行回填,待两侧完成回填后,再回填至管顶上方50cm处,要求全部采用人工回填及夯实,严禁使用机械。待完成管道的密闭性实验后再进行第二阶段回填,回填至与地坪标高一致,再进行夯实。

4.3   HDPE-B管材变形
因HDPE-B管材属于柔性管材,极易发生变形,如管道变形率超过一定范围要重新施工。因此,控制管材变形率是降低管材损耗的关键因素。
(1)管材变形原因。因HDPE-B管材属于柔性管材,在运输过程中储存不当以及装卸过程中操作不规范都会造成管材破坏,引起管材变形。同时,回填土时夯实土操作不规范也可造成管材变形。
(2)控制措施。加强对管道在运输以及装卸过程中的管理,严格对管道进场进行检测,确保管道变形率符合要求后方可同意进场,管道变形率计算方法如下:
Sv=(1-Dv/Dm )×100%

式中:Sv为管道变形率;Dv为管道铺设后在规定时间内测量的内径;Dm为管道处于自然状态的内径。
在排水工程施工过程中,特别是回填过程中应做好管道保护。控制回填土的夯实力度是确保HDPE-B管材不发生变形的关键。回填前应先在现场进行回填土试验以确定最佳压实机具和压实遍数。在距离管顶50cm处进行人工回填,根据《高密度聚乙烯排水管道工程施工与验收技术规程》,结合工程实际确定的压实度,采用轻型压实机具压实。应分层进行回填,每层回填土厚度不大于20cm,回填时注意管道腋角部位的处理,控制腋角部位回填土的支撑强度以及宽度是防止管材变形的关键。对于管径大于80cm的HDPE-B管材,在回填前对管材周围增设支撑,以增加管材的刚性,防止管道变形。施工完成后,在使用过程中要对HDPE-B管材的变形率进行观测,并通过管道变形率计算公式计算变形率。对于小口径管道,可以采用光束检测来确定管道情况。管道变形率应控制在±5%左右,对于变形率不超过±5%的工程,可将管道挖开,对腋角部位回填土进行处理后重新回填;对管道变形率超过±5%的情况需要返工,并做好管道保护,在重新安装前对管道重新检查,确保无破损变形等缺陷。

5 结  语
在市政排水工程施工过程中,HDPE-B管材容易产生渗漏、上浮位移、管材变形等损耗,通过加强对施工现场的管理以及在HDPE-B管材安装过程中采取的严格质量防控措施,可以有效降低HDPE-B管材损耗率,从而确保工程施工进度,降低施工成本。