李燕楠
(中國安能集團(tuán)第一工程局有限公司，廣西 南寧 530200)
摘要：為了降低市政排水工程中 HDPE-B管材損耗，從HDPE-B管材定義出發(fā)，介紹了HDPE-B管材特點(diǎn)以及施工流程；對(duì)市政排水工程中 HDPE-B管材損耗產(chǎn)生的原因進(jìn)行深入分析，包括管材滲漏、管材上浮位移和管材變形等，并提出有針對(duì)性的防控措施。結(jié)果表明：防控措施可有效降低 HDPE-B管材損耗率，確保工程施工進(jìn)度，降低工程施工成本。
關(guān)鍵詞：市政排水工程；HDPE-B管材；損耗控制
隨著中國經(jīng)濟(jì)社會(huì)水平的不斷提高，城市人口數(shù)量逐年增加，人口密度越來越大，原有的市政排水設(shè)施已不能滿足社會(huì)發(fā)展需要，各大城市大規(guī)模地開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、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在工程中得到了廣泛應(yīng)用，但損耗率高也成為限制其使用的關(guān)鍵因素。排水工程中的排水管是關(guān)鍵原材料，一旦管材出現(xiàn)破損、變形等損傷，會(huì)導(dǎo)致工程整體返工，經(jīng)濟(jì)損失較大。因此，本文對(duì)如何降低HDPE-B管材的損耗率問題進(jìn)行了研究，對(duì)管材耗損原因進(jìn)行了深入分析，并提出針對(duì)性防控措施。
1 HDPE-B管材定義
HDPE-B管材主要生產(chǎn)原料為高密度聚乙烯樹脂，是由相同或不同材料(例如聚丙烯(PP)單壁波紋管)作為輔助支撐，通過熱態(tài)環(huán)繞揚(yáng)型工藝加工成型的埋地排水塑料管材。HDPE-B管材主要應(yīng)用于市政排水工程、住宅小區(qū)排水工程、海綿城市建設(shè)、地下綜合管廊建設(shè)等多種工程建設(shè)中，由于具有較強(qiáng)的耐酸堿、耐腐蝕性能，在地震帶、鹽堿地、灘涂等惡劣環(huán)境中得到廣泛應(yīng)用，見圖1。
圖1 HDPE-B管材實(shí)物
2 HDPE-B管材特點(diǎn)
(1)強(qiáng)度高，耐高壓，壽命長(zhǎng)。 HDPE － B 管材采用高密度聚乙烯樹脂，通過熱熔技術(shù)進(jìn)行一次成型。因此，該管材整體性較好、穩(wěn)定性高，整體壽命可達(dá)50a以上。管材內(nèi)部光滑，外部呈螺紋狀，整體強(qiáng)度較高，能夠耐高壓，特別適用于地鐵工程等超重負(fù)荷路面。
(2)韌性高。HDPE-B管材具有良好的柔韌性及延展性能，適用于地基條件較差或是存在不均勻沉降的工程，在發(fā)生地震等自然災(zāi)害時(shí)，可大大降低管道損耗程度，提高工程穩(wěn)定性。
(3)抗刮擦能力強(qiáng)。HDPE-B管材抗刮擦能力是同等直徑鋼管強(qiáng)度的4倍，具有極好的抗耐磨性能。
(4)抗腐蝕能力強(qiáng)，環(huán)保指數(shù)高。HDPE-B管材以高密度聚乙烯樹脂為主要原材料，屬于一種高分子有機(jī)原材料，具有耐高溫、耐酸堿、耐腐蝕等特點(diǎn)，無毒無味，不會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成污染，屬于綠色環(huán)保管材，環(huán)保指數(shù)較高。
(5)密封性能好。HDPE-B管材的連接采用同質(zhì)原料進(jìn)行加熱焊接，兩根管材之間的接口可完全熔為一體，以保證不發(fā)生滲漏，密封性能優(yōu)良。
(6)施工速度快，質(zhì)量輕。HDPE-B管材質(zhì)量較同直徑其他材料的管材小，且抗刮擦能力強(qiáng)，便于運(yùn)輸，對(duì)施工場(chǎng)地要求不高。除極惡劣環(huán)境外，HDPE-B管材可以實(shí)現(xiàn)邊開挖、邊敷設(shè)、邊焊接、邊回填，大幅加快施工速度，因此在工程中被廣泛使用。
3 施工流程
市政排水工程中HDPE-B管材施工流程如下：
管溝開挖→管材、管件現(xiàn)場(chǎng)檢查→管材、管件對(duì)接→電熔焊接→冷卻下管→回填到50cm→分段強(qiáng)度、嚴(yán)密壓力試驗(yàn)→管道整體密閉性壓力試驗(yàn)→回填至地坪標(biāo)高→工程驗(yàn)收。
4 HDPE-B管材損耗成因及防治
市政排水工程施工中，HDPE-B管材存在較嚴(yán)重的損耗現(xiàn)象，管材一旦發(fā)生開裂、變形等損耗，無法修復(fù)，需要更換新的管材，對(duì)施工進(jìn)度影響較大增加施工成本。需要對(duì)HDPE-B管材損耗產(chǎn)生的原因及防治措施進(jìn)行分析。
4．1 HDPE-B管材滲漏
HDPE-B管材發(fā)生滲漏可以分為3種情況：①管材開裂造成的滲漏；②管材接口不良造成的滲漏；③地基不均勻沉降造成的滲漏。
4．1．1 管材開裂造成滲漏
(1)管材開裂原因。HDPE-B 管材雖然韌性較高，但容易變形，且因管壁較薄，容易發(fā)生開裂。造成開裂的情景包括：①在裝卸過程中存在暴力搬運(yùn)造成的管材破損開裂；②儲(chǔ)存環(huán)境不當(dāng)加速管材老化造成的開裂；③由于生產(chǎn)缺陷造成管壁厚度不均，在安裝過程中造成的開裂；④管材放置的基礎(chǔ)場(chǎng)地為剛性基礎(chǔ)、基礎(chǔ)不平整或有碎石等硬物造成的開裂；⑤在安裝過程中與坑壁、坑底碰撞造成的管材破損、開裂；⑥用含有碎石等硬物的土進(jìn)行回填掩埋造成的破壞等。
(2)防控措施。在管材進(jìn)場(chǎng)時(shí)對(duì)整個(gè)裝卸過程進(jìn)行全程監(jiān)督，督促輕抬輕放。在放置管材時(shí)，將管材承口和插口分層交錯(cuò)排列，用纜繩綁扎，確保管材固定牢固。設(shè)置專門的管材存放場(chǎng)所，場(chǎng)所地面需進(jìn)行硬化，保持干燥潔凈并遠(yuǎn)離火源，確保管材不受污染；管材存放時(shí)間不得超過1.5a，如條件允許應(yīng)將管材放置于庫房?jī)?nèi)，當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)條件不滿足要求需露天擺放時(shí)，必須對(duì)管材進(jìn)行覆蓋，避免暴曬。在管材進(jìn)場(chǎng)時(shí)對(duì)管壁厚度等指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)格檢查，確保管材質(zhì)量符合要求，不存在變形、裂紋等缺陷。HDPE-B管材屬于柔性管材，不適宜放置于剛性基礎(chǔ)上，應(yīng)采用碎砂石基礎(chǔ)。對(duì)于高度不平整的基礎(chǔ)，可增鋪一層碎砂石基礎(chǔ)找平，平均厚度為10cm；對(duì)于地質(zhì)情況較差的基礎(chǔ)，采用復(fù)合地基處理方法改良后增鋪一層碎砂石基礎(chǔ)找平，降低管道軸線彎曲度，從而降低管材開裂幾率。在放置管材前，檢查基礎(chǔ)表面，確保水平度符合要求且無碎石等硬物。加大監(jiān)督力度，工人下管時(shí)應(yīng)在管材上固定吊具處放置柔性隔離物，用吊具進(jìn)行吊裝，并安排2~3名有經(jīng)驗(yàn)的工人在旁指揮，確保管材不與基礎(chǔ)的溝壁等碰撞。
4．1．2 HDPE-B管材接口不良造成滲漏
(1) 管材接口不良原因。管材插口角度過小或過大，并超過允許誤差范圍，造成管材間接口不嚴(yán)密；管材插口與承接口連接不當(dāng)，插口未完全插入承接口；在管材鋪設(shè)時(shí)發(fā)生位移使接口處橡膠圈產(chǎn)生扭曲而造成滲漏；管材與檢查井連接處未做防水層或防水層被破壞造成滲漏。
(2) 防控措施。管材進(jìn)場(chǎng)需由專人進(jìn)行驗(yàn)收，檢查管材以及管材內(nèi)部密封橡膠圈是否保持清潔、承插口角度是否符合要求，不符合要求或經(jīng)調(diào)整后仍不能滿足要求的管材不能用于施工。安裝管材時(shí)，要將內(nèi)部橡膠圈均勻套在插口處并檢查橡膠圈是否破損，先在管材承口和插口處均勻涂抹潤滑油，再將管材插口放入承口，插入時(shí)的阻力不能過大，如阻力過大需把管材拔出后重新檢查調(diào)整，再進(jìn)行安裝。安裝完成后需檢查橡膠圈狀態(tài)，確保不發(fā)生扭曲、位移等現(xiàn)象，使承插口連接到位。管道鋪設(shè)前應(yīng)檢查基礎(chǔ)，確認(rèn)基礎(chǔ)在管道接口部位設(shè)置凹槽且凹槽尺寸符合要求，參考管材直徑大小設(shè)置凹槽直徑，一般為管材直徑大小的1.1倍，管材鋪設(shè)完成后應(yīng)及時(shí)用砂土進(jìn)行回填并填實(shí)，以免管材發(fā)生位移。檢查井與管道鋪設(shè)應(yīng)同時(shí)進(jìn)行，施工時(shí)將管材的插口與檢查井連接，避免將管材的承口側(cè)與檢查井連接。將管材與檢查井連接好后，用添加微膨脹劑的水泥砂漿將管材與檢查井之間的縫隙填實(shí)，并確保砂漿填補(bǔ)均勻，填補(bǔ)完成后檢查管材接口處是否存在扭曲變形現(xiàn)象，確定無誤后將管材與檢查井接口處用防水層進(jìn)行防水處理，以提高檢查井整體抗?jié)B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，從而對(duì)管材整體產(chǎn)生影響，特別是接口處以及坡度產(chǎn)生的影響會(huì)造成滲漏并影響排水速度。一般情況下，調(diào)整管道位置即可解決問題，特殊情況下需要對(duì)排水工程重新挖開和處理，對(duì)工程進(jìn)度、施工成本及后期使用和維護(hù)都會(huì)造成影響。
(1)上浮位移成因。HDPE-B管材密度比水小且為空心，在市政排水工程施工中，如遇地下水位高于基礎(chǔ)高程、工程降水不及時(shí)或在施工中突遇降雨、回填不及時(shí)、回填土不密實(shí)等均會(huì)使管材產(chǎn)生上浮位移。
(2)解決方法。針對(duì)部分地區(qū)施工區(qū)域地下水位較高的工程，應(yīng)先進(jìn)行降水，待水位降至基礎(chǔ)槽底高程以上時(shí)進(jìn)行基礎(chǔ)槽底開挖。在開挖過程中，要保證24h降水，并密切觀測(cè)地下水位，確?；A(chǔ)槽底內(nèi)無積水。當(dāng)降水設(shè)備出現(xiàn)問題或工程施工過程中突遇雨天時(shí)，可采用臨時(shí)限位法將管材進(jìn)行固定，防止上浮。每根管材均須在終端和末端用臨時(shí)限位進(jìn)行固定。將木樁打入管材兩側(cè)并埋入基礎(chǔ)槽底以下深度30cm，防止管材發(fā)生水平位移。同時(shí)，在管材上部增加一橫向木樁，與管材兩側(cè)的豎向木樁連接，防止管材發(fā)生垂直位移。管材敷設(shè)完成后，應(yīng)立即回填土：第一階段回填至距離管頂50cm，先從管材兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行回填，待兩側(cè)完成回填后，再回填至管頂上方50cm處，要求全部采用人工回填及夯實(shí)，嚴(yán)禁使用機(jī)械。待完成管道的密閉性實(shí)驗(yàn)后再進(jìn)行第二階段回填，回填至與地坪標(biāo)高一致，再進(jìn)行夯實(shí)。
4．3 HDPE-B管材變形
因HDPE-B管材屬于柔性管材，極易發(fā)生變形，如管道變形率超過一定范圍要重新施工。因此，控制管材變形率是降低管材損耗的關(guān)鍵因素。
(1)管材變形原因。因HDPE-B管材屬于柔性管材，在運(yùn)輸過程中儲(chǔ)存不當(dāng)以及裝卸過程中操作不規(guī)范都會(huì)造成管材破壞，引起管材變形。同時(shí)，回填土?xí)r夯實(shí)土操作不規(guī)范也可造成管材變形。
(2)控制措施。加強(qiáng)對(duì)管道在運(yùn)輸以及裝卸過程中的管理，嚴(yán)格對(duì)管道進(jìn)場(chǎng)進(jìn)行檢測(cè)，確保管道變形率符合要求后方可同意進(jìn)場(chǎng)，管道變形率計(jì)算方法如下：
Sv＝(1-Dv／Dm )×100％
式中：Sv為管道變形率；Dv為管道鋪設(shè)后在規(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量的內(nèi)徑；Dm為管道處于自然狀態(tài)的內(nèi)徑。
在排水工程施工過程中，特別是回填過程中應(yīng)做好管道保護(hù)。控制回填土的夯實(shí)力度是確保HDPE-B管材不發(fā)生變形的關(guān)鍵?；靥钋皯?yīng)先在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行回填土試驗(yàn)以確定最佳壓實(shí)機(jī)具和壓實(shí)遍數(shù)。在距離管頂50cm處進(jìn)行人工回填，根據(jù)《高密度聚乙烯排水管道工程施工與驗(yàn)收技術(shù)規(guī)程》，結(jié)合工程實(shí)際確定的壓實(shí)度，采用輕型壓實(shí)機(jī)具壓實(shí)。應(yīng)分層進(jìn)行回填，每層回填土厚度不大于20cm，回填時(shí)注意管道腋角部位的處理，控制腋角部位回填土的支撐強(qiáng)度以及寬度是防止管材變形的關(guān)鍵。對(duì)于管徑大于80cm的HDPE-B管材，在回填前對(duì)管材周圍增設(shè)支撐，以增加管材的剛性，防止管道變形。施工完成后，在使用過程中要對(duì)HDPE-B管材的變形率進(jìn)行觀測(cè)，并通過管道變形率計(jì)算公式計(jì)算變形率。對(duì)于小口徑管道，可以采用光束檢測(cè)來確定管道情況。管道變形率應(yīng)控制在±5％左右，對(duì)于變形率不超過±5％的工程，可將管道挖開，對(duì)腋角部位回填土進(jìn)行處理后重新回填；對(duì)管道變形率超過±5％的情況需要返工，并做好管道保護(hù)，在重新安裝前對(duì)管道重新檢查，確保無破損變形等缺陷。
5 結(jié) 語
在市政排水工程施工過程中，HDPE-B管材容易產(chǎn)生滲漏、上浮位移、管材變形等損耗，通過加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的管理以及在HDPE-B管材安裝過程中采取的嚴(yán)格質(zhì)量防控措施，可以有效降低HDPE-B管材損耗率，從而確保工程施工進(jìn)度，降低施工成本。
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