论文部分内容阅读
【摘 要】随着我国城市化进程的加快推进，工程建设领域的新技术、新工艺、新材料层出不穷，建筑材料的新品种也呈多样化发展，其中，尤以PE（聚乙烯）管发展最快，工艺技术也日趋成熟，成为当今城市供排水管道工程应用的首选管材。本文重点介绍PE管材的类型、优缺点及在湿陷性黄土地区城市供排水工程中的应用和施工实践探索。
【关键词】聚乙烯PE管；供排水系统；应用技术
1.PE管材的主要类型
PE管材是以聚乙烯为主要原料，添加必要的抗氧化剂、紫外线吸收剂等助剂经挤出加工而成的一种新型塑料产品。按照其密度不同分为高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）。
2.给排水系统工程用管材种类
供排水工程中常用管道种类。
给排水系统工程主要有：钢管、混凝土管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、玻璃钢夹砂管、UPVC管、復合管、新材料聚乙烯PE管等。
（1）钢管，最大的缺陷是易腐蚀、寿命短，容易渗漏，换季时受热胀冷缩的应力影响，焊缝被拉开渗漏事故较多。最大的优点是在所有城市供排水管道使用实践中抗水锤能力是最强的。
（2）球墨铸铁管，连接接口转角过大容易引起泄漏。优点是使用寿命长，适用于DN600以上大口径供排水管道。
（3）灰口铸铁管，寿命短，摩擦系数大，密封性不好，容易泄漏。
（4）玻璃钢夹砂管，管壁厚，环刚度大，可用作承受内外压的埋地管道，管径为DN25-3000，玻璃钢夹砂管材质脆，且在施工过程中，机械碰撞容易发生暗伤。只适用于大口径供排水工程
（5）聚乙烯管（PE），按照其密度不同分为高密度聚乙烯管（HDPE）、中密度聚乙烯管（MDPE）和低密度聚乙烯管（LDPE）。聚乙烯管根据结构形式不同可分为单层实壁管、双壁波纹管和螺旋缠绕管等。双壁波纹管和螺旋缠绕管主要是用HDPE，原料加工而成，主要应用于城市排水，单层实壁HDPE管主要应用于城市供水，单层实壁MDPE管主要应用于城市燃气输送，单层实壁LDPE管大量用作农用排灌管道和工业普通管道。具有耐腐蚀性、优越的物理性能（强耐磨性、优异的液压性、韧性好）、良好的施工性能（施工方便快捷）、可靠的连接性能、水流阻力小（流通量大，管道水头损失较同规格钢管小20%以上）、寿命长（50年以上）、健康性好（卫生、无毒）、经济性好等优点，但也有强度低，抗紫外线能力差等缺点。
3.高密度聚乙烯HDPE管在湿陷性黄土地区城市供排水工程中的应用
由于白银市地处黄土高原的陇中，属湿陷性黄土地区，湿陷性黄土场地是一种特殊的不良土层，对给排水管道工程设计有着较大的影响。在湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降，为了保证湿陷性黄土地基上管道的安全和正常使用，采取可靠的地基处理措施以确保管道工程的安全稳定，是湿陷性黄土地区工程建设必须解决的技术难题。PE管则是湿陷性黄土地基最为适应的管道品种之一。
3.1在湿陷性黄土地区城市供排水工程中的施工方法和应用技术探讨
施工方法按开挖分类：
目前，PE管在国内城市供排水工程方面的施工方法主要有两类，一类是开槽敷设施工法，另一类是非开挖类施工法。
3.2管道开槽敷设应注意的几点事项
（1）聚乙烯PE管应敷设于地下，不宜明敷，如确需局部露天敷设时，应选用黑色管，并采取相应的防护措施（主要是防暴晒、划伤）。
（2）聚乙烯PE管埋地管不应穿越建筑物、构筑物基础，当必须穿越时，应加保护套管等保护措施。
（3）聚乙烯PE管应敷设在冰冻线以下，且管顶距冰冻线不宜小于200mm.
（4）聚乙烯PE管穿越高等级路面、高速公路、铁路和主要市政管线设施，应采用钢筋砼或钢管、球磨铸铁管等套管，套管内径不得小于穿越管外径加100mm。
3.3聚乙烯PE管的连接
聚乙烯PE管管道连接采用电熔连接（电熔承插连接）和热熔连接（热熔对接、热熔鞍形连接），不得采用螺纹连接和粘接。管件应采用同材质材料注塑成型，其压力等级与管材压力等级相同。与阀门、井室等处一般采用注塑法兰和钢制法兰连接。近年PE管行业也新推出了柔性胶圈连接，使管道施工更快捷。
（1）不同SDR系列的聚乙烯管材不得采用热熔对接连接；Dn≤63的聚乙烯PE管给水管道不宜采用热熔对接连接；Dn≥110的聚乙烯PE管给水管道不得采用热熔承插连接；其中Dn>315的聚乙烯PE管给水管道不宜采用承插式柔性连接。
（2）聚乙烯PE管与金属管道、阀门、消火栓连接时必须采用相应等级的专用钢塑过度接头。过度管件的压力等级不得低于管材公称压力；金属管件的压力等级为管材压力等级的1.25倍。
（3）公称外径D≤110的聚乙烯PE管与公称直径不小于DN100的金属管道连接时，可采用人字形柔性接口配件，配件两端的密封圈应分别与聚乙烯和金属管相配套。
（4）DN100以上的埋地聚乙烯PE给水管路有充分的土壤阻力抵消热应力无需预留管长，完全熔接的聚乙烯PE管系统在接头或弯头处无需锚固。当管路埋设在沼泽地或河底时，由于回填土的摩擦力减少，使管路两端直接承受压力，必须将管路两端加以锚定。
（5）聚乙烯PE给水管在水平或垂直方向转弯处，改变管径处，三通弯头和阀门处均应根据管内压力计算轴向推力设置止推墩，且止推墩设置在产生推力的位置。
非开挖施工技术首先兴起于石油、天然气行业，近年随着PE管等新型管材的应用而迅速在城市供排水工程中推广。该技术具有施工场地小、施工简单等优点，但也有施工周期长的缺点，各种非开挖管道更新技术均各有其局限性。故建议非必要时不采用。
3.4聚乙烯PE管应用中水锤的防范
水锤又称水击。水（或其他液体）输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停止、骤然断电等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，并可能破坏阀门接头、管路系统。水锤的破坏力与水当时的动量有关，符合冲量定理。Ft=mV，即作用在阀门或管道上的压力×作用时间=水的质量×水的流速。白银市城市管网多年来混凝土管道、铸铁管道、PVC管道等传统管材遭受水锤破坏的频繁爆管实践验证了聚乙烯PE管作为今后城市供水主导管材的方向性，我国城市管网的工作压力一般0.4-0.6MPa，公称压力1.0MPa的PE给水管的承压能力完全可以克服，所以聚乙烯PE给水管在一般情况下可不进行水锤压力计算，只有在长距离输水管线，当出现设计流速较大或地形高差较大，管道因阀门开、关或突然断电引起的水锤压力高于额定压力2.5倍时，需进行水锤计算。水厂为防止水锤需正确设计管道系统，防止流速过高，一般设计管道流速应小于3m/s，并需控制阀开、闭速度；在管网高点安装排气阀；在泵站安装水锤消除器等安全防范措施。
4.结语
聚乙烯PE管在城市供排水工程中从设计理论和施工技术都取得了很大的发展和完善，并积累了丰富的实践经验，尤其在湿陷性黄土地区的应用实践表明远优于其他金属管材和非金属管材，已取代了铸铁管、钢管、混凝土管和PVC管等传统管材成为了主导使用管材，在建筑给排水管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的发展和应用趋势。
【参考文献】
[1]给水用聚乙烯管材（PE），GB/T13663.2-2000.
[2]给水用聚乙烯管件（PE），GB/T13663.2-2005.
[3]生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准，GB/T17219.
[4]给水排水管道工程施工及验收规范，（GB50268-97）.
[5]室外给水设计规范.
【关键词】聚乙烯PE管；供排水系统；应用技术
1.PE管材的主要类型
PE管材是以聚乙烯为主要原料，添加必要的抗氧化剂、紫外线吸收剂等助剂经挤出加工而成的一种新型塑料产品。按照其密度不同分为高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）。
2.给排水系统工程用管材种类
供排水工程中常用管道种类。
给排水系统工程主要有：钢管、混凝土管、球墨铸铁管、灰口铸铁管、玻璃钢夹砂管、UPVC管、復合管、新材料聚乙烯PE管等。
（1）钢管，最大的缺陷是易腐蚀、寿命短，容易渗漏，换季时受热胀冷缩的应力影响，焊缝被拉开渗漏事故较多。最大的优点是在所有城市供排水管道使用实践中抗水锤能力是最强的。
（2）球墨铸铁管，连接接口转角过大容易引起泄漏。优点是使用寿命长，适用于DN600以上大口径供排水管道。
（3）灰口铸铁管，寿命短，摩擦系数大，密封性不好，容易泄漏。
（4）玻璃钢夹砂管，管壁厚，环刚度大，可用作承受内外压的埋地管道，管径为DN25-3000，玻璃钢夹砂管材质脆，且在施工过程中，机械碰撞容易发生暗伤。只适用于大口径供排水工程
（5）聚乙烯管（PE），按照其密度不同分为高密度聚乙烯管（HDPE）、中密度聚乙烯管（MDPE）和低密度聚乙烯管（LDPE）。聚乙烯管根据结构形式不同可分为单层实壁管、双壁波纹管和螺旋缠绕管等。双壁波纹管和螺旋缠绕管主要是用HDPE，原料加工而成，主要应用于城市排水，单层实壁HDPE管主要应用于城市供水，单层实壁MDPE管主要应用于城市燃气输送，单层实壁LDPE管大量用作农用排灌管道和工业普通管道。具有耐腐蚀性、优越的物理性能（强耐磨性、优异的液压性、韧性好）、良好的施工性能（施工方便快捷）、可靠的连接性能、水流阻力小（流通量大，管道水头损失较同规格钢管小20%以上）、寿命长（50年以上）、健康性好（卫生、无毒）、经济性好等优点，但也有强度低，抗紫外线能力差等缺点。
3.高密度聚乙烯HDPE管在湿陷性黄土地区城市供排水工程中的应用
由于白银市地处黄土高原的陇中，属湿陷性黄土地区，湿陷性黄土场地是一种特殊的不良土层，对给排水管道工程设计有着较大的影响。在湿陷性黄土地区管道发生事故的主要原因是地基的不均匀沉降，为了保证湿陷性黄土地基上管道的安全和正常使用，采取可靠的地基处理措施以确保管道工程的安全稳定，是湿陷性黄土地区工程建设必须解决的技术难题。PE管则是湿陷性黄土地基最为适应的管道品种之一。
3.1在湿陷性黄土地区城市供排水工程中的施工方法和应用技术探讨
施工方法按开挖分类：
目前，PE管在国内城市供排水工程方面的施工方法主要有两类，一类是开槽敷设施工法，另一类是非开挖类施工法。
3.2管道开槽敷设应注意的几点事项
（1）聚乙烯PE管应敷设于地下，不宜明敷，如确需局部露天敷设时，应选用黑色管，并采取相应的防护措施（主要是防暴晒、划伤）。
（2）聚乙烯PE管埋地管不应穿越建筑物、构筑物基础，当必须穿越时，应加保护套管等保护措施。
（3）聚乙烯PE管应敷设在冰冻线以下，且管顶距冰冻线不宜小于200mm.
（4）聚乙烯PE管穿越高等级路面、高速公路、铁路和主要市政管线设施，应采用钢筋砼或钢管、球磨铸铁管等套管，套管内径不得小于穿越管外径加100mm。
3.3聚乙烯PE管的连接
聚乙烯PE管管道连接采用电熔连接（电熔承插连接）和热熔连接（热熔对接、热熔鞍形连接），不得采用螺纹连接和粘接。管件应采用同材质材料注塑成型，其压力等级与管材压力等级相同。与阀门、井室等处一般采用注塑法兰和钢制法兰连接。近年PE管行业也新推出了柔性胶圈连接，使管道施工更快捷。
（1）不同SDR系列的聚乙烯管材不得采用热熔对接连接；Dn≤63的聚乙烯PE管给水管道不宜采用热熔对接连接；Dn≥110的聚乙烯PE管给水管道不得采用热熔承插连接；其中Dn>315的聚乙烯PE管给水管道不宜采用承插式柔性连接。
（2）聚乙烯PE管与金属管道、阀门、消火栓连接时必须采用相应等级的专用钢塑过度接头。过度管件的压力等级不得低于管材公称压力；金属管件的压力等级为管材压力等级的1.25倍。
（3）公称外径D≤110的聚乙烯PE管与公称直径不小于DN100的金属管道连接时，可采用人字形柔性接口配件，配件两端的密封圈应分别与聚乙烯和金属管相配套。
（4）DN100以上的埋地聚乙烯PE给水管路有充分的土壤阻力抵消热应力无需预留管长，完全熔接的聚乙烯PE管系统在接头或弯头处无需锚固。当管路埋设在沼泽地或河底时，由于回填土的摩擦力减少，使管路两端直接承受压力，必须将管路两端加以锚定。
（5）聚乙烯PE给水管在水平或垂直方向转弯处，改变管径处，三通弯头和阀门处均应根据管内压力计算轴向推力设置止推墩，且止推墩设置在产生推力的位置。
非开挖施工技术首先兴起于石油、天然气行业，近年随着PE管等新型管材的应用而迅速在城市供排水工程中推广。该技术具有施工场地小、施工简单等优点，但也有施工周期长的缺点，各种非开挖管道更新技术均各有其局限性。故建议非必要时不采用。
3.4聚乙烯PE管应用中水锤的防范
水锤又称水击。水（或其他液体）输送过程中，由于阀门突然开启或关闭、水泵突然停止、骤然断电等原因，使流速发生突然变化，同时压强产生大幅度波动的现象。由水锤产生的瞬时压强可达管道中正常工作压强的几十倍甚至于数百倍。这种大幅度压强波动，可导致管道系统强烈振动，噪声，并可能破坏阀门接头、管路系统。水锤的破坏力与水当时的动量有关，符合冲量定理。Ft=mV，即作用在阀门或管道上的压力×作用时间=水的质量×水的流速。白银市城市管网多年来混凝土管道、铸铁管道、PVC管道等传统管材遭受水锤破坏的频繁爆管实践验证了聚乙烯PE管作为今后城市供水主导管材的方向性，我国城市管网的工作压力一般0.4-0.6MPa，公称压力1.0MPa的PE给水管的承压能力完全可以克服，所以聚乙烯PE给水管在一般情况下可不进行水锤压力计算，只有在长距离输水管线，当出现设计流速较大或地形高差较大，管道因阀门开、关或突然断电引起的水锤压力高于额定压力2.5倍时，需进行水锤计算。水厂为防止水锤需正确设计管道系统，防止流速过高，一般设计管道流速应小于3m/s，并需控制阀开、闭速度；在管网高点安装排气阀；在泵站安装水锤消除器等安全防范措施。
4.结语
聚乙烯PE管在城市供排水工程中从设计理论和施工技术都取得了很大的发展和完善，并积累了丰富的实践经验，尤其在湿陷性黄土地区的应用实践表明远优于其他金属管材和非金属管材，已取代了铸铁管、钢管、混凝土管和PVC管等传统管材成为了主导使用管材，在建筑给排水管道工程中占据了相当重要的位置，并形成一种势不可挡的发展和应用趋势。
【参考文献】
[1]给水用聚乙烯管材（PE），GB/T13663.2-2000.
[2]给水用聚乙烯管件（PE），GB/T13663.2-2005.
[3]生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准，GB/T17219.
[4]给水排水管道工程施工及验收规范，（GB50268-97）.
[5]室外给水设计规范.