鋼帶增強聚乙烯波紋管在市政排水管道中的應用

王清平

（成都華川公路建設集團有限公司，成都 610091）

1 工程概況

蒲江縣東部片區外聯道路加寬改建工程位于蒲江縣西南側，起于蒲江縣城區南側成雅高速下穿，止于影視大道，全長約2.89 km，采用雙向四車道，路基寬度28 m（右幅利用現狀12 m寬蒲名路，中分帶4 m，對稱拼寬12 m），設計速度60 km/h，二級公路兼城市主干道功能，本項目建設內容主要包括路基路面、排水工程、交通工程及沿線設施、環境保護、市政配套。

2 鋼帶增強聚乙烯波紋管的特點

2.1 高強度和剛度

鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管是一種結構壁管道，由于該管道中添加了強度較高的鋼帶，可以大大提高管道的環剛度[1]。其原理如下：一般鋼帶自身具備較高的彈性模量，在管道中添加鋼帶，可以提高管道的環剛度，尤其像一些大口徑管道，其環剛度達到8 kN/m2、12.5 kN/m2，甚至更高。

2.2 水力特性

一般鋼帶增強聚乙烯波紋管內部主要由聚乙烯材料制成，該材料具備較強的光滑性和流通性，相較于一般塑料管道，有較強的應用優勢。在相同的條件下，相同口徑的塑料管的流通性能、流速均優于鋼筋混凝土排水管，大概可以提高20%以上。

2.3 耐腐、耐磨性

通常在管道結構設計中，內外聚乙烯會完全覆蓋住鋼肋，和被流經管道的雨污水、外部土體接觸，地下水浸泡的所有接觸面材料均涂有聚乙烯層，以防止鋼帶增強聚乙烯波紋管出現腐蝕等問題，影響施工質量。

2.4 綜合經濟性

鋼帶增強聚乙烯波紋管具備較強的經濟優勢，主要表現在3個方面：（1）根據其自身結構設計的特點，可以最小化材料成本；（2）該類型的管道由我國自主研發，可以降低施工成本；（3）具備輕盈、易運輸、易安裝、易施工等特點，因此可以看出，其具備較強的經濟性。

3 鋼帶增強聚乙烯波紋管設計要點

3.1 選擇管道性能參數

在設計鋼帶增強聚乙烯波紋管性能參數時，應結合市政排水管道工程現場實際情況，科學選擇管道性能參數。在設計中，環剛度和允許變形率是非常重要的設計參數。由于我國研發生產鋼帶增強聚乙烯波紋管已經非常成熟，生產的管道型號非常全面，可以滿足各種工程需求，一般該管道的環剛度分SN8、SN12.5、SN16三個等級，管道豎向直徑允許變形率需在5%內。若只結合覆土壓力設計，且豎向直徑變形率為5%時，敷設條件不同、等級不同的管道，其覆土深度也不同。

3.2 基礎設計

在設計鋼帶增強聚乙烯波紋管時，需應用在土弧基礎上。在設計管底基礎層時，結合現場實際情況采取相應的保護措施。若市政工程施工現場地基為一般土質，則可以將粒徑為100 mm的中粗砂鋪設在管底以下原狀土地基上，鋪設厚度為100 mm。若市政工程施工現場地基條件較差，需在地基上鋪設砂礫層作為地基基礎，鋪設厚度大于200 mm。另外，鋪設過程中，還可以將其分2層鋪設，下層和上層分別鋪設碎石（粒徑在5～32 mm）和中粗砂，鋪設厚度分別控制在100～150 mm和50 mm以上。如果施工地質為軟土地基，在施工中極易受各種不確定因素的影響，影響地基承載力，在此種情況下，需先采取加固措施，使地基承載力達到施工要求，然后在此基礎上鋪設中粗砂，最低密實度應達到85%。在處理土弧基礎支承角范圍內的腋角時，應選擇中粗砂或砂礫進行回填，并將其壓實度控制在95%以上。

3.3 管道連接

鋼帶增強聚乙烯波紋管的管端口有兩種平面形式，即螺旋形和垂直軸線，連接管道時，應結合管道端口形式科學選擇連接方式。現階段，螺旋形是一種常見的端口，在連接這種端口形式的管道時，可選擇的連接方式較多，例如，熱熔擠出焊接，熱收縮管（帶）連接，電熔帶連接，卡箍連接等。在管道設計中，會采取組合連接方式，以確保管道連接具備較強的安全性。若鋼帶增強聚乙烯波紋管的管徑比800 mm大，可以選擇使用內熱熔擠出焊接+熱收縮帶連接、內外雙面熱熔擠出焊接+外電熔帶的組合連接方式；或者選擇使用熱收縮管+卡箍的組合連接方式，通過選擇組合連接方式，可以在確保管道連接具備較強可靠性的同時，提高連接強度。

3.4 管道與檢查井連接

在連接管道與檢查井時，應盡量選擇柔性連接方式。若在市政排水管道工程施工中，現場為軟土地基，在連接管道與檢查井時，需設置兩節以上長度在60～80cm的短管，總長度控制在150～200 cm，以此作為柔性過渡段。可以選擇套筒式橡膠密封圈或者承插式接口作為柔性連接接口。

4 鋼帶增強聚乙烯（PE）螺旋波紋管的施工

4.1 施工流程

測量放線→基槽開挖→夯實并平整槽底→鋪填基礎墊層→驗收基礎→安裝管道→回填→閉水試驗→回填管道上部→驗收。

4.2 溝槽開挖

開挖之前，施工人員必須根據設計要求進行測量放樣、定位，設好臨時水準點、控制樁，待上級部門批準后，即可正式施工。施工過程中，要格外注意挖深、管道中心線兩方面，選擇機械進行開挖時，需要留出20～30 cm，通過人工來清槽，直到滿足預設槽底高程[2]，在槽底設置里程樁。在市政排水工程施工中，若出現超挖問題，應使用粒徑在40 mm范圍內的天然級配砂石料進行回填，并進行夯實處理，將其密實度控制在95%以上。

4.3 管道焊接工藝

現階段，電熱熔帶焊接、熱熔擠出焊接這兩種連接方式在施工中被普遍運用。

4.3.1 電熱熔帶焊接結構

電熱熔帶焊接方法屬于剛性連接，通過鑲嵌在連接處接觸面的電熱元件通電后產生的高溫進行連接。電熱熔帶焊接結構是用一條內壁鑲嵌有電阻絲的聚乙烯電容帶緊貼在兩邊連接端的外表面（覆蓋搭接2 cm以上），利用耐熱帶實現緊固效果；確保接口處管端內壁牢固，具體可以用能拆卸的工具進行支撐，利用電熱熔焊機實現電阻絲供電，使電阻絲開始發熱，進而處于熔融膨脹的狀態，以此產生壓力，使界面兩端的聚乙烯慢慢擴散，最后關上電源，等冷卻固化后，可實現連接。

1）電熱熔帶連接時，需根據相關規定操作。使用的電熱熔帶應為專業工廠配套供應。

2）施工要點：首先，認真檢查管道和電熱熔帶，應不存在損傷現象，對齊管道并將管道中的雜物清理干凈。然后，利用支架滾輪或者水平桿把需要連接的管道放到離地面20～30 cm位置。如地基上存在操作坑，也可以放置在地基上。操作坑的寬度應比電熱熔帶的寬度大2倍，深度為管底下30 cm，呈水平對齊狀態。管道外表面、電熱熔帶內壁禁止存在任何雜物（包括水汽），必須全面清理干凈，油類雜質需使用有助于PE材料焊接的溶劑來清除。接著，通過電熱熔帶把管道需連接的部分纏住，外面也要采取緊固措施（可用耐熱帶）。連接焊機的輸出線端和電熱熔帶的連接線頭。合理設置電熔焊機的時間及擋位，嚴格按照相關規程操作，焊接結束、冷卻后，方可對管材進行移動。在等待冷卻時，同時開展下一個焊接工作。

4.3.2 熱熔擠出焊接

擠出焊接的原理是分子熱運動，具體來說，擠出焊槍對PE焊條進行加熱，實現焊條由固態到黏流體的轉變并擠出。為焊槍配上熱風槍，可加熱被焊PE的待焊面，因為受到外力的作用，接縫兩側的PE材料達到互相黏合的狀態，彼此之間擴散、相互纏繞，最后使管材連接為一體。

施工要點如下：

1）正式焊接前，認真檢查管材兩端面，確保平整度符合作業要求。等待焊接的一面應在管材波谷中間位置，兩邊被焊管材調整到同一軸線；在接口處留出1～3 mm，縫隙最大不超過5 mm，為焊接提供便利。如果不能滿足要求，則使用工具適當修切接口，如果是φ800 mm以上的管道，從管外或管內進行。焊接范圍內不能存在塵土或其他雜物，應干凈、干燥，還要細細打磨焊接范圍及外表面，清除已經被氧化的表層部分。

2）確保焊條的材質過關，最好讓生產管材的廠家配套提供焊條，這樣有利于保證生產材料相同，以此提高與管材的相融性。此外，焊條的斷面應呈圓形狀，粗細程度不應相差太大，符合焊槍焊接性能的要求，且保持干凈、干燥。

3）擠出焊機應附帶熱風裝置，性能符合作業要求。開展作業時，利用熱風裝置加熱含管材解封端的聚乙烯，聚乙烯將變成熔融狀態，再和管材相融。保證焊接斷面飽滿，避免發生漏焊或斷口等現象。

4）在焊接管徑＞800 mm的管材時，采取內外雙面焊接的方式。

5）根據外界環境情況合理設置熔料和熱風溫度，對熔料保持一定的焊接壓力，有較為緩慢的冷卻時間。

4.4 管道修補

如果安裝管道時局部出現損壞，可以選擇使用焊槍和耐熱帶完成管道修補工作；若管道破損比較嚴重，損壞位置直徑＞60 mm，應將破損管段切除，換成新的管道，并做好該位置的連接處理工作。切斷管道后，選擇使用聚乙烯片材或者擠出焊接的方式，對波峰的鋼帶斷口處進行密封和防腐處理。

4.5 管道的回填

在安裝完管道后，待驗收通過，應按照相關規定的要求進行回填施工。

1）回填前，清理干凈基槽內的雜物，確保基槽內無水分和雜物，按照規定要求進行回填，將中粗砂作為回填料，要求回填料具備較高的純度，不得摻有其他雜物。

2）在回填腋角位置時，由于該位置是管道基礎的一部分，其作用是防止管道變形。因此，在回填腋角位置時，應嚴格按照流程進行施工，防止出現脫空問題，影響管道施工質量。

3）在回填管道兩側時，優先選擇中粗砂，采取對稱、分層回填的方式，每層厚度在200 mm，待厚度達到200 mm，進行灌水操作，在此過程中，先將其夯實，然后使用平板振動設備重復振動拖拽2次，以確保回填的平整度和密實度達到規定要求。

4）閉水試驗，在回填管頂位置前，對其進行閉水試驗，將滲水量控制在規定范圍內，待試驗工作完成后，才能進行管頂回填施工操作。

5 結語

現階段，在市政排水管道工程施工中，由于鋼帶增強聚乙烯波紋管具備易運輸、易施工、造價低等優點，且其施工技術非常成熟，已經成為廣泛應用的材料。以蒲江縣東部片區外聯道路改建工程為列，采用鋼帶（增強）螺旋波紋管，有效加快了施工進度，解決管道沉降帶來的質量問題，保障市政排水管道施工質量。經濟效益方面，普通DN800 mm混凝土管單價為330元/m，鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管單價為198元/m，節約成本132元/m，綜上所述，采用鋼帶增強聚乙烯螺旋波紋管對提高企業的經濟效益和社會效益具有良好的作用。