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超大口徑PE管在城市供水工程中的設計施工要點

來源:http://www.x5o.net/news11843.html   發布時間:2018/8/20 11:55:00

1 概述
    PE 給水管具有管材穩定整體性好、重量輕,易施工,水力條件好、管道綜合性能好、維護管理量少、地基适應能力強,工期保障度高等優點,近年來在給水工程中的應用增長迅猛,已成為給水管道工程的主要材料之一。但 PE 管存在不耐高溫、管道縱向伸長率較大、機械強度低等問題,在設計施工時需要充分考慮,以确保 PE 管道的設計施工達到最佳的水平,減少後續安全隐患。
   筆者近年來在廣州市花都區完成了多個 PE 給水管道的設計施工項目,管道直徑最大達到 DN 1 400,在廣東省城市供水領域采用如此大口徑 PE 管道的項目較為少見。本文結合項目設計施工中的經驗,對 PE 管道的設計施工要點進行探讨,為以後類似的工程施工提供參考。
2 設計要點
   1)管道參數。 PE 管材的材料等級分為 PE 32, PE 40, PE 63,PE 80, PE 100,在給水中使用最多的是 PE 80和 PE 100,目前供水領域對水質要求高, PE 管采用混料生産造成管材質量難以控制,因此管材要求應為 PE 100的純原料,不允許添加混料。 PE 管材及管件的規格、質量等指标必須符合 GB/T 13663—2000給水用聚乙烯管( PE )管材的要求。
   标準尺寸比( SDR ) :管材的公稱外徑與公稱壁厚的比值,影響管材的公稱壓力,需要根據管道設計壓力進行選擇。
   環剛度:聚乙烯( PE )給水管材的環剛度隻與其标準尺寸比( SDR )有關和 PE 料的彈性模量有關,與其管徑無關。使用同一等級的 PE (例如 PE 100)時,無論管材的公稱直徑是多少,隻要其SDR 值相同,其環剛度就相同,為确保管道質量 ,一 般環剛度的選擇不低于 10 kN / m 2。
2 )  管道連接。 PE 管之間連接通常采用熱熔連接, PE 管與鋼管或者鋼管附件之間采用法蘭連接, PE 管道之間連接應采用同一品牌、同一批次、規格參數相同的管材和管件,确保管材、管件性能一緻和熱熔連接可靠。
3)  PE 管道與閥門連接。 PE 管與閥門直接連接時,需設置伸縮器(伸縮量不小于 200 mm ) , 一般采用兩端法蘭限位壓盤式伸縮器,其安裝于閥門等設備管路一側,以便于安裝,拆卸及維修保養,同時對于長距離管道因溫差引起的熱脹冷縮起到緩解作用。
4)  警示帶。 PE 管敷設後必須沿管道走向連續敷設警示帶,距管頂不小于〇. 30  m 處 ,警示帶應鋪設在管道的正上方,不得埋人路基和路面裡;警示帶的内容一般包括:設備權屬單位名稱、警示用語、聯系電話、設計壓力等級等。
5)  示蹤線。 PE 管敷設時,應在管頂同時随管道走向敷設示蹤線,示蹤線宜采用 2 _ x 2.5 _ 雙線單芯銅線,外有絕緣良好的保護層,在銅線接頭處采用雙線纏繞錫焊工藝,保證導電性能。外絕緣處用膠帶包紮,并用熱收縮套封固,封固長度必須大于膠帶包紮端 20 mm.
3 施工要點
1 ) 安裝流程。安裝工藝流程如圖 1 所示。

2 )  熱熔連接。熱熔連接過程由熱熔對接焊機完成,通常分為六個階段:裝夾校正階段、端頭刨平階段、加熱熔融階段、加熱闆取出階段、對接階段、冷卻階段。
   裝夾校正階段:根據所焊制的管材、管件選擇合适的卡瓦夾具 ,夾緊管材,為刨平做好準備。
   端頭刨平階段:刨平所焊管段、管件端面雜質和氧化層,保證兩對接端面平整、光潔、無雜質。
   加熱熔融階段:熔融溫度一般在210丈 ~ 230丈之間為宜,加熱闆加熱時間冬夏有别,以兩端面熔融長度為 1 mm ~  2 mm 為佳,卷邊寬度以2  mm ~4  mm 為宜,必須始終處于熔融壓力下。接觸面熔融後迅速讓兩熱融端面相粘并加壓,為保證熔融對接質量,切換周期越短越好。
   對接階段:兩焊管段端面要完全對中,錯邊越小越好,錯邊不能超過壁厚的 10 % 。否則,将影響對接質量。加熱闆取出階段:将加熱闆拿開,勿碰撞熱熔焊口,防止變形。
   冷卻階段:保持對接壓力不變,讓接口緩慢冷卻,冷卻時間長短以手摸卷邊生硬,感覺不到熱為準,冷卻好後松開卡瓦,移開對接機,重新準備下一接口連接。
3) 管溝開挖及複測。溝槽開挖寬度必須滿足設計要求,開挖寬度一般根據管道直徑确定, DN 400以上開挖寬度一般不小于管道直徑 Z ) +  1 000 mm ,當管材、管件在槽底連接或者管道與附件連接的位置,應适當加寬。
   大口徑 PE 管溝槽開挖較深,應分層開挖,人工開挖且地下無水時,溝底預留值宜為〇.〇5  m ~0.10  m ;機械開挖有地下水時,溝底預留值不小于〇. 15  m , 土層由人工開挖至設計高程,整平;管道地基承載力需要達到設計要求,否則需要按照設計要求進行地基處理。
    基礎開挖至設計标高,複測無誤後,可進行基底墊層的施工,一般土質較好地段,槽 底 隻 需 鋪 一 層 中 粗 砂 墊 層 ,其厚度為0.2  m ,壓實度應不小于9 5 % 。
4)  管道安裝。熱熔連接管道應分段在槽邊進行連接後,以彈性敷管法移人溝槽。
    管道安裝前,應檢查溝槽内是否有積水,如果溝内有積水,必須全部排盡後,再放管。
    在管道鋪設過程中,若 PE 管被刮傷,刮傷深度超過 1 cm ,則将其切除。
5)  溝槽回填。 PE 管道的回填質量是控制管道豎向變形的關鍵環節。
    回填時應先填實管底,再同時回填管道兩側,然後回填至管頂 0.5  m 處。溝内有積水時,必須全部排盡後,再行回填。
    回填必須從管兩側同時用中粗砂回填,并且逐層人工夯實,每層厚度約200  mm ,管道胸腔回填密實度不應小于9 5 % 。管頂以上0.5  m 範圍内一般采用粗砂、碎石屑,最大粒徑小于 40  mm 的砂礫回填,密實度不小于9 0 % 。當回填土超出管頂0.5  m 時,可用小型機械夯實,每層松土厚度應為0.25  m ~0.4  m ,但不得在管道上方行駛。
6 )  其他注意事項。在施工前管材運輸時,應 将 PE 管放置在平地車上,直管應設有支撐,逐層疊放整齊,并用非金屬繩固定牢靠 ,管材、管件在運輸途中,應有遮蓋物,避免暴哂雨淋。在管材運抵工地後,應整齊擺放,堆成3 層 ,不得劇烈碰撞,避免接觸尖銳物件。為防止管道熱脹冷縮造成的橫向應力,炎熱天氣安裝時,應盡可能在夜間21:00至清晨9:00階段,此時大氣溫度低 ,使管道适當收縮後回填和最後接口碰頭,并且必須分層夯實。
4 結論與建議
1 )  PE 管具有獨特的優越性能,城市供水工程中使用 PE 管具有良好經濟和社會效益,值得在供水管網中推廣應用。
2)  PE 管的選材及設計對後續管道安全運行影響較大,需要根據項目特點科學确定設計方案,以确保後續的運營安全。
3)  PE 管道的施工過程要求較高,需要對施工人員加強技術培訓,特别是在溝槽開挖及回填方面的質量,是控制管道豎向形變的關鍵。

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