论文部分内容阅读
【摘要】近几年，随着HDPE双壁波纹管在我国应用的大力推广，在许多市政排水工程中，HDPE双壁波纹管得到广泛的使用。本文一方面通过它与普通塑料管和钢筋混凝土管的对比，显示出HDPE双壁波纹管在市政排水工程中的应用优势；一方面根据HDPE管的特性，分析管道施工工艺，提出解决方案。
【关键词】HDPE管；市政工程；应用优势；施工工艺
1 HDPE双壁波纹管简介
HDPE双壁波纹管，也称高密度聚乙烯双壁波纹管，是以HDPE为主要原料加入必要的添加剂，经挤出成型方式加工而成的具有波纹结构的管材。它是一种环保、安全、高性价比的新型轻质管材，是具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型材料。随着国家基础建设的进一步深入，HDPE双壁波纹管因其诸多优越性和竞争力而被市政、水利等部门大量使用。目前，在城市排水系统中，塑料管材逐渐取代了混凝土管和铸铁管等传统管材成为主流使用管材。塑料管材中以HDPE双壁波纹管为主被广泛应用于市政排水工程中。
2 HDPE双壁波纹管的优势
（1）优越性
HDPE双壁波纹管刚性大，耐压强度比同等规格的普通光身塑料管高；重量只是同规格普通塑料管的一半，非常容易承插，从而大大缩小了管道的施工难度；它还便于连续敷设在凹凸不平的地面上，因为其波纹结构能加强管道对土壤负荷抵抗力；从工程造价上看，使用双壁波纹管要比普通塑料管降低1/3；此外，HDPE双壁波纹管的接口密封性、绝缘性、耐腐性、内壁光滑度、使用寿命均比普通塑料管优越。
（2）优良特性
目前市政排水工程普遍使用的是钢筋混凝土管（刚性管）和HDPE双壁波纹管（柔性管），下面就从这两大类管入手，对它们的性能进行对比分析。
①强度和刚度
钢筋混凝土管属于刚性管，通常被视为一个独立的承力结构，强度上须承受全部的内、外力；同样外压负荷下，HDPE双壁波纹管柔性管管壁内的应力较小，它和周围的回填土共同承受负载，即管道和回填土之间由于力的相互传递，以及变形的互相协调，使二者结合成一个高度有效的整体结构，属“管道与填土共同作用”系统承力结构，但前提是保证回填材料及其密实度要达到设计要求。因此，埋地HDPE双壁波纹管不需要和钢筋混凝土管一样的强度和刚度，在合理的刚度下，完全可以达到使用要求。
此外，由于HDPE双壁波纹管具有柔韧性，当发生地震等突发性的地质活动时，也能将管道的破坏损失降为最小，提高了市政排水管道抗震、减灾的能力。
②接口的密封性
HDPE双壁波纹管的连接性比较可靠，大部分采用橡胶密封圈承插或热熔焊接方式连接，接头的强度高于管道本体的强度，可确保污水不外漏，并可适应地基不均匀沉降。而钢筋混凝土管的接口形式大多使用平接口和承插口，在连接处抹一圈水泥砂浆，完全是刚性连接，如果由于土壤不均匀沉降导致管道稍有位移，连接处就可能被破坏而形成渗漏。同时HDPE双壁波纹管每根管长可达10米以上，接口少；而钢筋混凝土管长仅为1～3米，接口多，如果按每处接口渗漏量相同计，钢筋混凝土管的总渗漏量为HDPE双壁波纹管的6.3倍。
③水力特性比
在水力特性比方面，HDPE双壁波纹管内壁光滑，输送液体时摩阻力明显小于混凝土管。HDPE双壁波纹管的内壁曼宁系数为n=0.009～0.01，内壁光滑，水流阻力小，不宜结垢；而钢筋混凝土管n=0.013～0.014，内壁粗糙，水流阻力大，易废弃物的囤积停滞。因此在相同使用条件下，HDPE双壁波纹管的输水量比钢筋混凝土管提高30%，在同样的坡度下采用直径较小的HDPE双壁波纹管就可以达到要求的流量。
3 HDPE双壁波纹管的施工工艺
施工工艺基本流程：测量放线→机械开槽→槽底平整压实→沙砾垫层→砂基→管道安装→管道与检查井连接→闭水试验→沟槽回填夯实
（1）沟槽开挖及基础处理
在沟槽开挖前，需先熟悉图纸，根据设计给定的水准点及坐标控制点进行测量、定位、放线，引临时水准点及控制桩后方可进行沟槽开挖。开挖沟槽时，应严格控制槽底高程，不得扰动槽底原状土。在机械开挖中，应保留槽底设计标高20cm～30cm的原状土，铺管前人工开挖至设计标高。如果发生超挖现象，干槽超挖150mm以内的，可用原土回填夯实；干槽超挖150mm以上的，可用石灰土分层处理，其相对密实度不应低于95%。
管道基础采用垫层基础，其厚度应按设计要求。一般土质较好地段，槽底只需铺一层砂垫层，其厚度为10cm；对软土地基或槽底位于地下水位以下时，可采用15cm厚的碎石或砾石砂铺筑，上面再用5cm厚砂垫层整平。在基础铺筑时，应用平板振动器压实碎石垫层及砂垫层，压实度应达到90%以上；基础宽度与槽底同宽。
（2）管道安装
管道在安装前，应按照管材管件产品标准对管材及其连接件逐一进行外观检查，不符合标准要求的管道不能用作施工管道。在接口处理上，应采用弹性密封橡胶圈连接的承插式接口，安装时需将承插口的中心轴线对齐。采用人工对管道进行安装，槽深度不大时可由人工扛管下槽，管径大于公称直径DN400或槽深大于3m时，可用非金属绳索溜管入槽，依次平稳地放在基础管位上。严禁用金属绳索勾住两端管口或将管材抛入槽中。稳管前，需对基础设计高程和中线位置进行检查，符合设计和规范要求后方可进行稳管。
雨季施工应尽可能缩短开槽长度，做到成槽快，回填快，并做好防泡槽的措施。一旦发生泡槽，应将水排干，把受泡的软土层清除，换填中粗砂或砂石料，及时做好基础处理，这样才能防止管道出现出现位移、漂浮、拔口等现象。
（3）管道与检查井连接
HDPE双壁波纹管与砖砌或混凝土浇制的检查井连接，可采用过渡层做法。即在管材与井壁相接部位的外表面预先用高密度聚乙烯粘接剂，粗砂做过渡层，然后用水泥砂浆砌入检查井壁内。过渡层做法：先将管壁的表面用棉纱清理干净，然后均匀涂上一层高密度聚乙烯粘结剂，紧接着在上面撒一层干燥的粗砂，固化約为10～20min，即形成表面粗糙的过渡层，最后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内。过渡层的长度视管道砌入检查井的长度而定，一般为240mm。
（4）闭水试验
管道铺设完毕后，应按要求做闭水试验，进行密闭性检验。闭水试验时，应向管道内充水并保持上游管理顶以上2m水头的压力。外面检查，不得有漏水现象。管道24h的渗水量应不大于按下式计算的允许渗水量：
Q=0.0046D1
式中，Q—每1km管道长度24h的允许渗水量（m3）
D1—管道内径（mm）
（5）沟槽回填
管道安装闭水试验合格后应立即回填。从管底基础以上管道外径1/4部分中采用粗砂回填；其余部分可采用碎石屑、粒径小于40mm的砂砾、中砂、粗砂或开挖出的良质土进行回填。
回填分两次进行：第一次采用人工回填，从管底基础部位开始，沿管身两侧同时对称回填并夯实，回填至管顶70cm左右。回填应对称分层夯实，每层回填高度不应大于0.2m，不得带水回填，回填土中不得含有石块等杂硬物体，以确保管道及检查井不产生位移；第二次用机械辅助回填至设计标高，回填应严格按照现行规程进行，分层夯实。
4 结语
HDPE双壁波纹管作为柔性管道的一种，虽还没有完全取代传统的的刚性管道，但却以其独有的特点弥补了刚性管道的不足，拓宽了管道的使用范围。在实际使用中，应因地制宜，充分发挥各自的特点，使刚、柔管道得到最合理的应用，以获得更大的经济、社会效益。
【关键词】HDPE管；市政工程；应用优势；施工工艺
1 HDPE双壁波纹管简介
HDPE双壁波纹管，也称高密度聚乙烯双壁波纹管，是以HDPE为主要原料加入必要的添加剂，经挤出成型方式加工而成的具有波纹结构的管材。它是一种环保、安全、高性价比的新型轻质管材，是具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型材料。随着国家基础建设的进一步深入，HDPE双壁波纹管因其诸多优越性和竞争力而被市政、水利等部门大量使用。目前，在城市排水系统中，塑料管材逐渐取代了混凝土管和铸铁管等传统管材成为主流使用管材。塑料管材中以HDPE双壁波纹管为主被广泛应用于市政排水工程中。
2 HDPE双壁波纹管的优势
（1）优越性
HDPE双壁波纹管刚性大，耐压强度比同等规格的普通光身塑料管高；重量只是同规格普通塑料管的一半，非常容易承插，从而大大缩小了管道的施工难度；它还便于连续敷设在凹凸不平的地面上，因为其波纹结构能加强管道对土壤负荷抵抗力；从工程造价上看，使用双壁波纹管要比普通塑料管降低1/3；此外，HDPE双壁波纹管的接口密封性、绝缘性、耐腐性、内壁光滑度、使用寿命均比普通塑料管优越。
（2）优良特性
目前市政排水工程普遍使用的是钢筋混凝土管（刚性管）和HDPE双壁波纹管（柔性管），下面就从这两大类管入手，对它们的性能进行对比分析。
①强度和刚度
钢筋混凝土管属于刚性管，通常被视为一个独立的承力结构，强度上须承受全部的内、外力；同样外压负荷下，HDPE双壁波纹管柔性管管壁内的应力较小，它和周围的回填土共同承受负载，即管道和回填土之间由于力的相互传递，以及变形的互相协调，使二者结合成一个高度有效的整体结构，属“管道与填土共同作用”系统承力结构，但前提是保证回填材料及其密实度要达到设计要求。因此，埋地HDPE双壁波纹管不需要和钢筋混凝土管一样的强度和刚度，在合理的刚度下，完全可以达到使用要求。
此外，由于HDPE双壁波纹管具有柔韧性，当发生地震等突发性的地质活动时，也能将管道的破坏损失降为最小，提高了市政排水管道抗震、减灾的能力。
②接口的密封性
HDPE双壁波纹管的连接性比较可靠，大部分采用橡胶密封圈承插或热熔焊接方式连接，接头的强度高于管道本体的强度，可确保污水不外漏，并可适应地基不均匀沉降。而钢筋混凝土管的接口形式大多使用平接口和承插口，在连接处抹一圈水泥砂浆，完全是刚性连接，如果由于土壤不均匀沉降导致管道稍有位移，连接处就可能被破坏而形成渗漏。同时HDPE双壁波纹管每根管长可达10米以上，接口少；而钢筋混凝土管长仅为1～3米，接口多，如果按每处接口渗漏量相同计，钢筋混凝土管的总渗漏量为HDPE双壁波纹管的6.3倍。
③水力特性比
在水力特性比方面，HDPE双壁波纹管内壁光滑，输送液体时摩阻力明显小于混凝土管。HDPE双壁波纹管的内壁曼宁系数为n=0.009～0.01，内壁光滑，水流阻力小，不宜结垢；而钢筋混凝土管n=0.013～0.014，内壁粗糙，水流阻力大，易废弃物的囤积停滞。因此在相同使用条件下，HDPE双壁波纹管的输水量比钢筋混凝土管提高30%，在同样的坡度下采用直径较小的HDPE双壁波纹管就可以达到要求的流量。
3 HDPE双壁波纹管的施工工艺
施工工艺基本流程：测量放线→机械开槽→槽底平整压实→沙砾垫层→砂基→管道安装→管道与检查井连接→闭水试验→沟槽回填夯实
（1）沟槽开挖及基础处理
在沟槽开挖前，需先熟悉图纸，根据设计给定的水准点及坐标控制点进行测量、定位、放线，引临时水准点及控制桩后方可进行沟槽开挖。开挖沟槽时，应严格控制槽底高程，不得扰动槽底原状土。在机械开挖中，应保留槽底设计标高20cm～30cm的原状土，铺管前人工开挖至设计标高。如果发生超挖现象，干槽超挖150mm以内的，可用原土回填夯实；干槽超挖150mm以上的，可用石灰土分层处理，其相对密实度不应低于95%。
管道基础采用垫层基础，其厚度应按设计要求。一般土质较好地段，槽底只需铺一层砂垫层，其厚度为10cm；对软土地基或槽底位于地下水位以下时，可采用15cm厚的碎石或砾石砂铺筑，上面再用5cm厚砂垫层整平。在基础铺筑时，应用平板振动器压实碎石垫层及砂垫层，压实度应达到90%以上；基础宽度与槽底同宽。
（2）管道安装
管道在安装前，应按照管材管件产品标准对管材及其连接件逐一进行外观检查，不符合标准要求的管道不能用作施工管道。在接口处理上，应采用弹性密封橡胶圈连接的承插式接口，安装时需将承插口的中心轴线对齐。采用人工对管道进行安装，槽深度不大时可由人工扛管下槽，管径大于公称直径DN400或槽深大于3m时，可用非金属绳索溜管入槽，依次平稳地放在基础管位上。严禁用金属绳索勾住两端管口或将管材抛入槽中。稳管前，需对基础设计高程和中线位置进行检查，符合设计和规范要求后方可进行稳管。
雨季施工应尽可能缩短开槽长度，做到成槽快，回填快，并做好防泡槽的措施。一旦发生泡槽，应将水排干，把受泡的软土层清除，换填中粗砂或砂石料，及时做好基础处理，这样才能防止管道出现出现位移、漂浮、拔口等现象。
（3）管道与检查井连接
HDPE双壁波纹管与砖砌或混凝土浇制的检查井连接，可采用过渡层做法。即在管材与井壁相接部位的外表面预先用高密度聚乙烯粘接剂，粗砂做过渡层，然后用水泥砂浆砌入检查井壁内。过渡层做法：先将管壁的表面用棉纱清理干净，然后均匀涂上一层高密度聚乙烯粘结剂，紧接着在上面撒一层干燥的粗砂，固化約为10～20min，即形成表面粗糙的过渡层，最后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内。过渡层的长度视管道砌入检查井的长度而定，一般为240mm。
（4）闭水试验
管道铺设完毕后，应按要求做闭水试验，进行密闭性检验。闭水试验时，应向管道内充水并保持上游管理顶以上2m水头的压力。外面检查，不得有漏水现象。管道24h的渗水量应不大于按下式计算的允许渗水量：
Q=0.0046D1
式中，Q—每1km管道长度24h的允许渗水量（m3）
D1—管道内径（mm）
（5）沟槽回填
管道安装闭水试验合格后应立即回填。从管底基础以上管道外径1/4部分中采用粗砂回填；其余部分可采用碎石屑、粒径小于40mm的砂砾、中砂、粗砂或开挖出的良质土进行回填。
回填分两次进行：第一次采用人工回填，从管底基础部位开始，沿管身两侧同时对称回填并夯实，回填至管顶70cm左右。回填应对称分层夯实，每层回填高度不应大于0.2m，不得带水回填，回填土中不得含有石块等杂硬物体，以确保管道及检查井不产生位移；第二次用机械辅助回填至设计标高，回填应严格按照现行规程进行，分层夯实。
4 结语
HDPE双壁波纹管作为柔性管道的一种，虽还没有完全取代传统的的刚性管道，但却以其独有的特点弥补了刚性管道的不足，拓宽了管道的使用范围。在实际使用中，应因地制宜，充分发挥各自的特点，使刚、柔管道得到最合理的应用，以获得更大的经济、社会效益。