高密度聚乙烯管材应用案例研究与分析

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1、研究与探讨广东建材2010年第8期高密度聚乙烯管材应用案例研究与分析李炎尧摘要：文章结合某市截污干管工程案例，介绍了高密度聚乙烯管(HDPE)在实际工程中发生的一些问题，分析了该管的材质特点和质量、质地条件、没计参数和施T质肇控制等方面影响；通过对钢筋混凝十内衬改性聚氯乙烯管(内衬PVC)的研究，提出采纳该种管材的建议。关键词：高密度聚乙烯；地质条件；设计参数；施工质量；PVC内衬高密度聚乙烯管(HDPE)是由高密度聚乙烯树脂、色母粒、骨架管和金属电熔丝，通过热挤塑缠绕成型的一种柔性管材，具有耐腐蚀、内壁光滑、流动阻力小、强度高、韧性好、晕昔轻等特点。该产品为环保、安全、节能型

2、产品，可替代高能耗的水泥、铸铁、陶瓷等材质制作的管材，广泛应用于市政建设等领域的排污管道[1】。HDPE作为一种新型市政管材而备受关注，但是，它在实践应用中存在一些问题却确值得我们深入思考。1案例概况某市污水处理厂配套截污主干管工程S标段，埋地铺没丰干管1461m，管材主要采用HDPE双肇波纹管(D800mm，1070m；D300～D600mm，292m)。管道埋深3．95"--6．02m，采用明挖施工，承插式连接管节，橡胶幽密封，电热熔接口。设计要求采用钢板桩支护，并根据不同的地质情况采用水泥搅拌桩基础及砂挚层。管道安装后管道两侧及上部20cm按95％琏实度填石屑和粗砂，石屑

3、层以上采用原土分层压实回填。地处江边，沿江地质条件多为淤泥质粘十和细沙，地质层很不稳定；地下水位很高，且潮水水位落差达1．5m，客观的施工现场条件不佳。该工程于2007年6月竣工，到目前已投入使用3年。但是，在最近的清梳维护榆查中发现，在多节管段，出现不同程度的管材两侧纵向裂缝、垂直方向的椭圆变形等现象，其变形程度已经超出有关标准的允许范围，见阁1。最严重的是，一处管节已严重破损，导致管道周期的砂土基础流失，并引发路面坍塌，而不得不紧急开图k篙皇凳缝、图2严重破损图≮釜碧鋈失，一14一挖，换管修复，见图2、图3。笔者认为，引发上述问题的因素有多方面，本文将针对各影响因素进行研究

4、分析。2械质特点和产品质量检验HDPE双壁波纹管是由HDPE同时挤出的波纹外壁和一层光滑内壁一次熔结挤压成型的，管壁截面为双层结构，其内壁光滑平整，外壁为等矩排列的具有梯形中空结构的管材。较传统钢筋混凝土管，该管材具有重量轻、运输和安装方便，水力和密封条件好，耐腐蚀、寿命长等优点。但是，由于材质特点，该管材的环刚强度及不均匀受压能力要较钢筋混凝十管差。上世纪90年代末，HDPE管的成套设备和生产技术引人我国，目前在国内还尚处于试验推广应用阶段乜】。HDPE管的制造工艺条件控制较为严格，由于其制造技术引入我凼的时问小长，国内很多生产厂家的工艺技术还不如西方国家先进和成熟，对管材成

5、型的质量难以保证。由于管材的实践应片j时间不长，其质量稳定性还无法从实践中得到正真的检验。目前，材料的检验也只是在常态下进行的物理性试验，而管材安装之后由于某一部位的缺陷在上部土层压力及地下水的作用下产生裂缝，实验室里无法模拟对管材在埋地之后的环境进行试验【3】o3地质条件本项目管道沿河道侧边铺设，拦截江边的排污口。该路段的勘察资料表明，土质的淤泥、粉质粘土及中细砂成分较高；地下水位较高，河道水位随潮汐变化，加上埋设较深，管道安装标高基本处于地下水位之下。由于管道铺设较深，上部士层对管道的压力较大，且还有路面载重车辆的瞬时、间断性压力冲击。虽然在安装时使用钢板桩支护，也按设计要

6、求进行砂土分层夯实回填，但由于钢板桩外侧土质稀软，沟槽宽度有限，管道非刚性结构，在钢板桩拔除之后管道两侧土层对管道支撑力广东建材2010年第8期研究与探讨减小，造成管道凹填土形成不了环向均匀的箍力[3]。而地下水位的周期性变化及地下水浮力作用使得地质条件的不稳定性增加，如果管材的整体环刚度不够或者在制作时局部存在分层、条孔等缺陷，极可能在管道的轻微变形中产乍局部裂缝，从而使地下水不断进入管罐内部，造成环刚度不断的降低，在上部及两侧十层不均匀压力的作用下，裂缝或形变加剧。4管材的参数设计及验算设计要求，HDPE管材环刚度应大于8KN／m2。根据《埋地聚乙烯排水管道工程技术规范》(

7、CECS164，2004)，8I(N／m2的环刚度为最低标准。笔者认为，如此不稳定的地址条件和埋深达6m的情况下，环刚度参数设计偏小，设计方应针对本项目特殊的地质条件、埋深、管径，谨慎核定设计参数，而非简单地采用同一的、规范中最低的标准。该项目地下水位较高，管道安装标高基本处于地F水位之下，而HDPE管中空密度小，抗浮能力差。冈此，设计方还需做抗浮稳定性验算，如上部衙载无法满足管道抗浮稳定时，应采用必要的抗浮措施，确保管道完全运行。此外，车载负荷、环截面压曲火稳、环截面强度等还需科学验算。5