浅谈PE管在给水工程中的应用与施工

近年来，随着我市人们物质生活的不断提高，卫生意识的逐步增强，对生活饮用水的水质要求也日益提高，因此，如何为用水户提供优质饮用水成了我们水司探讨的最主要问题之一。我们水司下属的几个水厂出厂水水质在进入市政给水管网前均远高于GB5749-85《生活卫生饮用水标准》规定，管道末端消防龙头的水质以及各个水质监测点的水质数据分析表明，造成管网水质污染的主要因素是由于给水管道的严重锈蚀，而解决该问题的重要途径就是选用耐腐蚀、不结垢、能抑制细菌增长的管材。所以，管材的合理选用成为能否为用水户提供优质饮用水的关键所在。
另外，我市的地下水位较高，市郊的永强片和仰义片的不锈钢加工企业和电镀企业较多，且排水系统不完善，地下水污染较为严重，酸性较强。因此在这些区域的管网建设，需要选择耐腐蚀性强的管材，才能保证供水管网系统运行的安全可靠，才能保证供水企业的经济效益。
随着高分子材料技术的飞跃进步，不断涌现出各类新型管材，PVC－U给水管、PP－R管、铝塑复合管（PAP）、钢塑复合管（SP）、聚乙烯（PE）管等塑料管材逐渐取代了铸铁管和镀锌钢管等传统金属管材成为了主流使用管材。通过近几年来各地对上述塑料管的使用以及性价对比，聚乙烯（PE）管脱颖而出成为城市给水新型管材中的典型代表。
聚乙烯（PE）管，属于热性塑料的一种, 可多次加工成型。按密度指标可划分为高密度聚乙烯管（HDPE）、中密度聚乙烯管（MDPE）、低密度聚乙烯管（LDPE）三种形式。其相对硬度、软化温度、抗拉强度等性能都比其它塑料管材有很大的提高。给水管道工程中多采用高密度聚乙烯管。高密度聚乙烯管按照所用的原料分为PE80和PE100两种。高密度聚乙烯（HDPE）管是近几年才出现于市场，其采用先进的生产工艺和技术，通过热挤塑而成型，具有优异的物理性能，耐腐蚀、使用寿命长、内壁光滑、流动阻力小、韧性挠性好、易安装维护、抗二次污染强、密封性好、抗应力开裂性好、低温抗冲击性好，耐磨性好、重量轻等特点，是优良的绿色环保建材。因此，温州水务集团从2004年上半年开始引进高密度聚乙烯（HDPE）管并应用于市政给水管网。现在PE管已越来越多的应用于温州市政给水管网建设中。如龙湾区永强片的一些主要道路和进村管网改造工程大部分采用了PE管。下面笔者结合其应用情况，简单介绍PE管的性能特点以及施工方法及维护。

• 一、聚乙烯（PE）管在应用上的性能特点

聚乙稀（PE）管在管网建设应用上与传统的金属给水管道相比具有以下优缺点：
（一）聚乙稀（PE）管在应用上的优点

1. 1、良好的卫生性能：PE管加工时不添加重金属盐稳定剂，材质无毒性，无结垢层，不滋生细菌，很好地解决了城市饮用水的二次污染问题。
2. 2、卓越的耐腐蚀性能：除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质侵蚀，无电化学腐蚀，抗内、外部及微生物腐蚀。埋地PE管材无需做防腐层。
3. 3、长久的使用寿命：在额定温度、压力状况下，PE管道可安全使用50年以上。
4. 4、较好的耐冲击性：PE管耐冲击强度高，重物直接压过管道，不会导致管道破裂，耐刮痕能力强。
5. 5、较好的柔韧性能：PE管韧性好，弯曲半径可小到管径的15倍，断裂伸长率超过500%。管材可盘卷供货，沟槽开挖量少，特别适用于非开挖施工技术。
6. 6、具有可持续发展性：可回收重复利用而不产生新的污染。
7. 7、可靠的连接性能：PE管热熔或电熔接口的强度高于管材本体，接缝不会由于土壤移动或载荷的作用断开。
8. 8、良好的施工性能：管道质轻（密度为950Kg/m³），焊接工艺简单，施工方便，工程综合造价低。
9. 9、管道具有光滑的内表面，水流阻力小，降低了管道的压力损失和输水能耗。

（二）聚乙稀（PE）管在应用上的缺点
1、在运输施工吊装中，容易被划破、划伤和压扁。
2、安装时需要专用的热熔对焊机和发电机，雨天施工不方便。
3、PE管焊接时一般须在地面操作，而焊接完成的管段则放入已开挖的沟槽，因此施工时工作段比较长，通常需要50米左右长的工作段。而球墨管施工可以开挖一段，安装一段，复土一段，工作段较短。#p#分页标题#e#
4、新建PE管与原给水管连通不方便，尤其是开口接管不方便。
5、PE管材较球墨管便宜，但其管道配件通常比球墨管配件要稍贵；一般PE管配件须由厂家定制焊接，且体积要大很多，这给施工带来麻烦。
6、PE管为非金属管道，现有的管道探测工具将很难探测出PE管管位。这给今后的管线检漏带来了困难。这点目前只能在敷设PE管的时候，同时在PE管背敷设金属材质的示踪线加以弥补。
根据上述PE管的性能特点，PE管适合应用于长距离安装，无地下交叉管线，尤其适合应用于地下水较高且污染严重的地方。另外由于其具有良好的柔韧性，特别适合应用于非开挖管道更新技术施工和管网改造中的临时管的安装。但PE管不适合在交通拥挤且需赶时间的道路给水工程中应用。

• 二、聚乙稀（PE）管的施工

PE管施工在施工准备、管槽开挖、回填夯实、试压冲洗消毒等工序与球墨管施工基本一致，但在管道连接和管道敷设等工序与球墨管有很大的差异。PE管的施工关键是管道的连接，管道的连接质量关系到PE管的施工质量。
（一）施工准备
     PE管施工前的准备与球墨管施工大致相同。由于PE管是新型的管材，工人的施工经验相对缺少，需要对工人进行专门有针对性的培训，使其掌握PE管一般性能，掌握管道连接的技术和操作要点。施工前要掌握地下管线、水文地质、气候气象、用电等情况。并根据工程实际情况和PE管施工特点编制切实可行的施工组织设计。
    施工的测量与球墨基本一致。运布管需要特别注意防止管道划伤，管道曝晒。
（二）管槽开挖
1.管槽开挖以直线为宜，槽底开挖宽度为DN+0.30m。遇到管道在地下连接时，应适当增加接口处槽底宽度，管道槽底宽度不宜小于DN+0.50m，以方便安装对接为宜。
2.管道埋设时最小管顶覆土深度应符合下列要求：
1）埋设在车行道下时，不应小于0.90m。
2）埋设在人行道下时，不应小于0.75m。
3）埋设在绿化带下或居住区支管时，不应小于0.6m。
3.当横穿车行道达不到设计深度时，应采取敷设钢制套管的措施进行保护。
4.管槽必须转弯时，转弯角度不宜过大，弯曲半径应符合下列规定：
PE 管道允许弯曲半径R（mm）
D≤50  30D
50≤D≤160 50D
160≤D≤250 75D
250≤D≤350  100D
5.人工开挖管槽时，要求沟槽底部平整、密实，无尖锐物体。沟底可以有起伏，但必须平滑地支撑管材，若有超挖时，必须回填夯实。若槽底为坚硬石时，应将坚硬石挖深不小于150mm，挖深部分用细砂或细土回填密实作为管基。
（三）管道连接
PE给水管道连接有热熔连接、电熔连接和法兰连接。热熔连接又分热熔承插连接和热熔对接连接，电熔连接分为电熔承插连接和电熔鞍型连接。电熔焊接和法兰连接通常运用在PE管管道维修中。对于大于等于DN100的较大口径PE管的安装，我们采用热熔对接连接方式施工。
热熔对接所使用的主要机具是热溶对接焊机，通过一定温度的加热板放置于对好的两管或管件之间加热一定时间直至形成整个外缘平整对称的翻边为止，迅速抽调加热板，将要对接的两端在一定的压力下迅速的完全对接在一起，并保压一定时间冷却，随即形成一个强度高于管材母体的接口。热熔对接应采用同种品牌、材质的管材和管件。不同品牌、材质的管材、管件经实验合格后也可使用。
PE管热熔对接连接的主要步骤有：
1.材料准备：将管道或管件置于平坦位置，放于对接机上，留足10-20mm的切削余量。
2.夹紧：根据所焊制的管材、管件选择合适的卡瓦夹具，夹紧管材，为切削做好准备。
3.切削：切削所焊管段、管件端面杂质和氧化层，保证两对接端面平整、光洁、无杂质。切削后两个对接面的间隙不要超过0.3mm。
4.对中：两焊管段端面要完全对中，错边越小越好，错边不能超过壁厚的10%。否则，将影响对接质量。
5.加热：对接温度一般在200-230℃之间为宜，加热板加热时间冬夏有别，以两端面熔融长度为1-2mm为佳。加热时不允许有明火出现。
6.切换：将加热板拿开，迅速让两热融端面相粘并加压，为保证熔融对接质量，切换周期越短越好。
7.熔融对接：是焊接的关键，对接过程应始终处于熔融压力下进行，卷边宽度以2-4mm为宜。#p#分页标题#e#
8.冷却：保持对接压力不变，让接口缓慢冷却，冷却时间长短以手摸卷边生硬，感觉不到热为准。
9.对接完成：冷却好后松开卡瓦，移开对接机，重新准备下一接口连接。
（四）管道敷设
1.安装前检验管槽是否达到安装要求，然后查看管道外观有无明显凹陷、裂痕、擦伤、划伤，发现质量隐患及时更换。
2.在管道弯头、三通、渐缩接头、消防栓等处均用C20砼设置混凝土支礅，法兰阀门用砖砌支礅加固。
3.PE给水管与金属管道、阀门、消防栓连接时，必须采用钢塑过渡接头或专门的法兰连接。法兰连接时，螺栓应预先均匀拧紧，待8小时以后，再重新紧固。
4.在管路隆起部位或上坡地段均应设置排气阀，以减小气、水混压对管道的冲击。管道与排气阀的比例设计为1:8。
5.由于PE管材本身具有较好的柔韧性和伸缩性，所有管道安装均未考虑伸缩节的安装。但长距离的PE管安装需要考虑伸缩节的安装。
6.PE管道水下敷设时，需在岸上连接好后装上压载物沉入水下，管道压载物的重量和压载距离通过计算确定。另外PE管还可以用来插入敷设，来更新已被腐蚀的地下金属管道和非金属管道，这种技术就是非开挖更新管道技术，在旧城管网改造中意义重大。
（五）回填夯实
管道安装敷设完毕，待隐蔽工程验收后，应立即回填，回填时应符合下列规定：
1.防止槽内积水造成管道漂浮，如有积水，应想办法排尽。
2.对石方、土石混合地段的管槽回填时，应先装运粘土或砂土回填至管顶200-300mm，夯实后再回填其它杂土。
3.回填必须从管两侧同时回填，回填一层夯实一层。
4.管道试压前，一般情况下回填土不宜少于500mm。应留出管道接头处200mm范围内不进行回填。
5.管道试压后的大面积回填，宜在管道内充满水的情况下进行，管道敷设后不宜长时间处于空管状态。
（六）试压及冲洗消毒
1.管道试压
PE管的试压一般与球墨管的试压相同，但具体要符合设计要求。管道试压以水为介质，采用水压试验法试验。水压试验静水压力不小工作压力的1.5倍，且不小于0.8MPa。管道试压应分段进行，每段不超过1千米，对采用两种或两种以上的材质的管道应按要求分段进行试压。试压前应检查试压管段两端后背的支撑的牢固性和可靠性，严防支撑松动，不得以阀门作为闷板。
试压前，对系统进行充水浸泡，浸泡时间为12—24小时，充水浸泡后利用试压泵将管道压力升至0.8MPa，保持十分钟后，观其降压值若小于0.03MPa为合格。
2.冲洗消毒
管道试压合格后，新建PE管与已建给水管接通，冲洗消毒经有关部门审批后，应以流速不小于1.0M/S的速度进行连续冲洗，直至出水口与入水口浊度、色度都相同为止。使用含量不低于20mg/l氯离浓度的液体浸泡24小时后，再进行冲洗，直至水质部门检测合格为止。
三、管道运行管理与维护
   PE管在安装验收后，在使用过程中还要加强管理，防止人为的损坏，在开启阀门时应缓慢，防止快速水流对管道的冲击振动。
管道在运行中发生管壁漏水、管材破裂、接头渗漏等情况，应根据管道损坏程度、损坏部位、损坏原因确定修补方法。管道的维修方法有：

1. 1．管材管件接口漏水时，应切断管材管件按施工要求重新对管材管件进行热熔焊接或电熔焊接。
2. 2．当管道损坏范围较小时，将损坏处切断，然后采用承插电熔套筒连接起来。也可采用不停水维修方法，用改造的鞍型电熔管件焊接在管道上。
3. 3．当管道损坏范围较大时，必须切断损坏管段而用新管替换，接口处可采用热熔对接、电熔连接和法兰连接，但最后一个接口必须采用电熔套筒连接或者法兰连接。
4. 4．水中管路的维修方法必须先将损坏的管路浮出水面，分别接上法兰，然后将管路放入水中，并锁紧螺栓。
   • 四、结束语

根据《全国城市供水管网改造近期规划（2006年～2007年）》要求，各地在06-07年间掀起来城市低压区改造和城郊结合部的给水管网改造的高潮。PE管在管网改造中得到了较为广泛的使用，事实证明PE管的应用是成功的。随着城区面积的不断扩大以及城乡供水一体化要求，供水管网改造还将持续不断的进行。今后我市的水网改造还将如火如荼的进行，PE管必将在今后我市的管网建设和改造中发挥着越来越大的作用。#p#分页标题#e#
参考文献：
［1］中华人民共和国建设部.CJJ101-2004.埋地聚乙烯给水管道工程技术规程［S］.北京：中国建筑工业出版社，2004.
［2］中华人民共和国建设部.GB50268-97 给水排水管道施工及验收规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，1997.
［3］浙江中财管道科技股份有限公司.聚乙烯给水管道施工技术手册［S］.绍兴： 2004.