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超大口径PE管在城市供水工程中的设计施工要点

来源:http://www.shandonghuihuang.cn/news11843.html   发布时间:2018/8/20 11:55:00

1 概述
    PE 给水管具有管材稳定整体性好、重量轻,易施工,水力条件好、管道综合性能好、维护管理量少、地基适应能力强,工期保障度高等优点,近年来在给水工程中的应用增长迅猛,已成为给水管道工程的主要材料之一。但 PE 管存在不耐高温、管道纵向伸长率较大、机械强度低等问题,在设计施工时需要充分考虑,以确保 PE 管道的设计施工达到最佳的水平,减少后续安全隐患。
   笔者近年来在广州市花都区完成了多个 PE 给水管道的设计施工项目,管道直径最大达到 DN 1 400,在广东省城市供水领域采用如此大口径 PE 管道的项目较为少见。本文结合项目设计施工中的经验,对 PE 管道的设计施工要点进行探讨,为以后类似的工程施工提供参考。
2 设计要点
   1)管道参数。 PE 管材的材料等级分为 PE 32, PE 40, PE 63,PE 80, PE 100,在给水中使用最多的是 PE 80和 PE 100,目前供水领域对水质要求高, PE 管采用混料生产造成管材质量难以控制,因此管材要求应为 PE 100的纯原料,不允许添加混料。 PE 管材及管件的规格、质量等指标必须符合 GB/T 13663—2000给水用聚乙烯管( PE )管材的要求。
   标准尺寸比( SDR ) :管材的公称外径与公称壁厚的比值,影响管材的公称压力,需要根据管道设计压力进行选择。
   环刚度:聚乙烯( PE )给水管材的环刚度只与其标准尺寸比( SDR )有关和 PE 料的弹性模量有关,与其管径无关。使用同一等级的 PE (例如 PE 100)时,无论管材的公称直径是多少,只要其SDR 值相同,其环刚度就相同,为确保管道质量 ,一 般环刚度的选择不低于 10 kN / m 2。
2 )  管道连接。 PE 管之间连接通常采用热熔连接, PE 管与钢管或者钢管附件之间采用法兰连接, PE 管道之间连接应采用同一品牌、同一批次、规格参数相同的管材和管件,确保管材、管件性能一致和热熔连接可靠。
3)  PE 管道与阀门连接。 PE 管与阀门直接连接时,需设置伸缩器(伸缩量不小于 200 mm ) , 一般采用两端法兰限位压盘式伸缩器,其安装于阀门等设备管路一侧,以便于安装,拆卸及维修保养,同时对于长距离管道因温差引起的热胀冷缩起到缓解作用。
4)  警示带。 PE 管敷设后必须沿管道走向连续敷设警示带,距管顶不小于〇. 30  m 处 ,警示带应铺设在管道的正上方,不得埋人路基和路面里;警示带的内容一般包括:设备权属单位名称、警示用语、联系电话、设计压力等级等。
5)  示踪线。 PE 管敷设时,应在管顶同时随管道走向敷设示踪线,示踪线宜采用 2 _ x 2.5 _ 双线单芯铜线,外有绝缘良好的保护层,在铜线接头处采用双线缠绕锡焊工艺,保证导电性能。外绝缘处用胶带包扎,并用热收缩套封固,封固长度必须大于胶带包扎端 20 mm.
3 施工要点
1 ) 安装流程。安装工艺流程如图 1 所示。

2 )  热熔连接。热熔连接过程由热熔对接焊机完成,通常分为六个阶段:装夹校正阶段、端头刨平阶段、加热熔融阶段、加热板取出阶段、对接阶段、冷却阶段。
   装夹校正阶段:根据所焊制的管材、管件选择合适的卡瓦夹具 ,夹紧管材,为刨平做好准备。
   端头刨平阶段:刨平所焊管段、管件端面杂质和氧化层,保证两对接端面平整、光洁、无杂质。
   加热熔融阶段:熔融温度一般在210丈 ~ 230丈之间为宜,加热板加热时间冬夏有别,以两端面熔融长度为 1 mm ~  2 mm 为佳,卷边宽度以2  mm ~4  mm 为宜,必须始终处于熔融压力下。接触面熔融后迅速让两热融端面相粘并加压,为保证熔融对接质量,切换周期越短越好。
   对接阶段:两焊管段端面要完全对中,错边越小越好,错边不能超过壁厚的 10 % 。否则,将影响对接质量。加热板取出阶段:将加热板拿开,勿碰撞热熔焊口,防止变形。
   冷却阶段:保持对接压力不变,让接口缓慢冷却,冷却时间长短以手摸卷边生硬,感觉不到热为准,冷却好后松开卡瓦,移开对接机,重新准备下一接口连接。
3) 管沟开挖及复测。沟槽开挖宽度必须满足设计要求,开挖宽度一般根据管道直径确定, DN 400以上开挖宽度一般不小于管道直径 Z ) +  1 000 mm ,当管材、管件在槽底连接或者管道与附件连接的位置,应适当加宽。
   大口径 PE 管沟槽开挖较深,应分层开挖,人工开挖且地下无水时,沟底预留值宜为〇.〇5  m ~0.10  m ;机械开挖有地下水时,沟底预留值不小于〇. 15  m , 土层由人工开挖至设计高程,整平;管道地基承载力需要达到设计要求,否则需要按照设计要求进行地基处理。
    基础开挖至设计标高,复测无误后,可进行基底垫层的施工,一般土质较好地段,槽 底 只 需 铺 一 层 中 粗 砂 垫 层 ,其厚度为0.2  m ,压实度应不小于9 5 % 。
4)  管道安装。热熔连接管道应分段在槽边进行连接后,以弹性敷管法移人沟槽。
    管道安装前,应检查沟槽内是否有积水,如果沟内有积水,必须全部排尽后,再放管。
    在管道铺设过程中,若 PE 管被刮伤,刮伤深度超过 1 cm ,则将其切除。
5)  沟槽回填。 PE 管道的回填质量是控制管道竖向变形的关键环节。
    回填时应先填实管底,再同时回填管道两侧,然后回填至管顶 0.5  m 处。沟内有积水时,必须全部排尽后,再行回填。
    回填必须从管两侧同时用中粗砂回填,并且逐层人工夯实,每层厚度约200  mm ,管道胸腔回填密实度不应小于9 5 % 。管顶以上0.5  m 范围内一般采用粗砂、碎石屑,最大粒径小于 40  mm 的砂砾回填,密实度不小于9 0 % 。当回填土超出管顶0.5  m 时,可用小型机械夯实,每层松土厚度应为0.25  m ~0.4  m ,但不得在管道上方行驶。
6 )  其他注意事项。在施工前管材运输时,应 将 PE 管放置在平地车上,直管应设有支撑,逐层叠放整齐,并用非金属绳固定牢靠 ,管材、管件在运输途中,应有遮盖物,避免暴哂雨淋。在管材运抵工地后,应整齐摆放,堆成3 层 ,不得剧烈碰撞,避免接触尖锐物件。为防止管道热胀冷缩造成的横向应力,炎热天气安装时,应尽可能在夜间21:00至清晨9:00阶段,此时大气温度低 ,使管道适当收缩后回填和最后接口碰头,并且必须分层夯实。
4 结论与建议
1 )  PE 管具有独特的优越性能,城市供水工程中使用 PE 管具有良好经济和社会效益,值得在供水管网中推广应用。
2)  PE 管的选材及设计对后续管道安全运行影响较大,需要根据项目特点科学确定设计方案,以确保后续的运营安全。
3)  PE 管道的施工过程要求较高,需要对施工人员加强技术培训,特别是在沟槽开挖及回填方面的质量,是控制管道竖向形变的关键。

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