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    聚乙烯(PE)管在供水管網中的應用

    發布時間:2011.07.16 新聞來源:PE給水管|PE管材|電纜套管|電纜護套管|硅芯管|hdpe雙壁波紋管 瀏覽次數:

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    聚乙烯(PE)管在供水管網中的應用

    許文澧

    一、前言

    城市給水工程的一個重要環節就是供水管網建設,而管網的固定資產要占整個供水企業固定資產的70%左右。因此,管材的合理選用、應用技術的發展創新,對確保管網工況(工作壓力、流量、流速)的要求、保證供水水質、降低工程造價,都具有十分重要的意義。

    我國供水行業一直沿用傳統鑄鐵管及鋼管作為供水管道,近年來各地紛紛采用球墨鑄鐵管。隨著國內化學建材的發展,人們對水質的要求不斷提高,一種更環保、性能優良的新型管材——聚乙烯(PE)管逐漸被認識和接受,越來越多地應用于供水管網中,取得良好的經濟效益和社會效益。廈門水務集團在給水工程中使用了PE管,也取得良好的效果。

    二、PE給水管的特性

    目前使用比較普遍的PE給水管道為PE80(中密度聚乙烯)和PE100(高密度聚乙烯)二類,分別有0.32Mpa、0.4Mpa、0.6Mpa、0.8Mpa、1.0Mpa、1.25Mpa、1.6Mpa七種壓力等級的產品可供選擇,規格在DN20mm~DN630mm之間。管材衛生符合GB/T17219的要求。

    ●良好的化學穩定性,耐腐蝕,使用壽命長;

    ●材質衛生無毒,長期使用不結垢、生銹,水質好;

    ●抗震動、抗沖擊強度高;

    ●接頭與管材一體化,接口可靠性高,密封性能良好;

    ●管道長度可按用戶要求定長供貨(小口徑管道采用盤卷形式),接口數量少,安裝速度快;

    ●管道內壁光滑且不隨使用時間變化,水頭損失??;

    ●具有良好的柔韌性,易彎曲成型;

    ●耐磨性優于金屬管道。

    三 、PE給水管的技術、經濟性分析

    我國供水管網建設已普遍采用球墨管,塑料管(主要是PVC管和PE管)也有一定的用量。PE管材質無毒,故目前歐美等發達國家使用的塑料給水管多為PE管?,F將PE管與球墨管對比來說明PE管的優越性。

    1、管道水力性能比較

       PE管的水力坡降   i=0.000915×Q1.774/d4.774  ——(1)

    球墨管的水力坡降  i=0.00174 ×Q 2/d16/3          ——(2)

    由(1)(2)式做以下比較:

    管徑、水頭損失相同,PE管輸水量比球墨管提高30%以上。

    管徑、流量相同時,PE管水頭損失較球墨管減少近40%,有效提高管網的末端壓力。

    2、管道綜合造價比較

    通過相似施工條件的工程造價分析 (見表2)

                          表1綜合 造 價                    (元/米)

    編號

    名稱

    PE管

    球墨管

    DN160

    DN225

    DN150

    DN200

    (一)

    安裝工程費

    100.61

    154.90

    156.26

    208.49

     

    其中管材費

    86.30

    136.03

    135.18

    180.24

    (二)

    土方工程費

    32.22

    36.39

    40.36

    59.25

    (三)

    綜合造價

    132.83

    191.29

    196.62

    267.74

    表中:①(三)=(一)+(二)

    ②主材費取自廈門市場信息價格。

    ③工程按福建省市政定額取費。

    表2 綜合造價比率        (PE管/球墨管)

    管徑

    DN160 / DN150

    DN225 / DN200

    比率

    132.83/196.62=0.67

    191.29/267.74=0.71

    PE管造價僅相當于球墨管的70%左右。在實際應用中,用較小規格PE管道代替輸水能力相同的球墨管可進一步降低造價。

    3、綜合效益分析

    工程的綜合效益是指由建設投資、維護費用、使用壽命、節能等多種因素形成的長遠效益。PE管造價低于球墨鑄鐵管;管道不生銹、不結垢;接口密閉性好,降低管道漏損;水能耗低、耐腐蝕、使用壽命長, 具有較強的適用性,社會效益和經濟效益明顯。

    四、PE給水管道施工

    PE給水管作為一種新型管材,國家標準的施工驗收規范尚未出臺?,F僅以本人在實際工作中的體會,談談PE管施工中應注意的一些問題。

    通常情況下,PE管要求埋地敷設,覆土深度大于0.7m,若確需局部地面敷設時,須使用抗紫外線的黑色PE管并采取保護措施。施工順序為:挖溝槽→管道安裝→部分回填→試壓→敷設警示帶和示蹤線→全部回填。

    1、管溝槽斷面及管道基礎

    管溝開挖斷面大小對施工進度及成本有較大影響。通常于地面上預制較長管線以減少管溝的開挖寬度B,一般按B=D+0.3m (D—管道外徑) 確定管溝寬度即可滿足要求。

    管道基礎要求平整并有足夠的強度,開挖管溝須防止擾動基底原狀土壤?;滋幱诘叵滤灰韵碌妮^軟土層時,可采用先墊15cm厚、粒徑小于50mm厚碎石,再鋪5cm厚砂墊層的處理方法,使管道獲得長期穩定的支撐。

    2、管道連接

    (1)選擇連接方式

    PE管的連接主要有熱熔連接、機械連接、電熔連接等方式。施工中可從連接方式的特點、施工條件、造價、管件配套等方面綜合比較來確定連接方式。

    熱熔連接法有成本低、管道接口質量好、不需管件等優點而被大量使用。由于存在需配備熔焊設備、接口熱熔操作耗時長、技術要求高等不利因素,建議在管道工程比較集中,直線管長且分支少,機械相對集中,管溝無積水的條件下使用。否則也可考慮采用承插柔性接口的PE管及配件,目前生產此類產品的廠家較少。

    法蘭連接適于不同材質PE管之間和PE管與管道附件的連接,同小口徑金屬管道則采用鋼塑接頭。電熔連接操作簡便、連接可靠,可用于同材質管道的連接,但管件價格高,通常只在特殊位置、施工難度較大時才采用。

    (2)熱熔連接質量控制要點

    熱熔連接對操作者技術要求較高,應注意對接口質量進行外觀檢查,要求接口處形成均勻的凸緣。造成連接質量問題常見有以下方面的原因,施工中應注意防范:

    ●不同材質、品牌、壁厚的管材和管件混用;

    ●連接件的端面未保持清潔,對粘有的水或泥土應及時清理;

    ●操作人員技能不高,對熱熔連接的工藝參數(加熱時間,加熱溫度、連接壓力、冷卻時間)未按規定要求嚴格控制;

    ●未完全冷卻就移動連接件或對連接件施加外力;

    ●熔接設備要定期維護保養,保證設備良好的使用狀態。

    3、管道敷設

    管道改變方向時,可利用管材良好的柔性進行彎曲敷設,彎曲半徑須符合(表3)要求,否則須使用彎頭。

    表3

    管道公稱外徑D(mm)

    允許彎曲半徑R(mm)

    D≤50

    30D

    50<D≤160

    50D

    160<D≤250

    75D

    D﹥250

    100D

    管道穿過井室時,將比PE管大一到二級管徑的鋼管或鋼圈砌在井壁中作為套管,中間填充橡膠或粘土以形成柔性連接。

    4、溝槽回填

    管道安裝完畢應盡快回填,試壓應保證管頂填土高度不小于0.5m。從管底到管頂以上0.3m范圍內的回填材料必須嚴格控制,可采用碎石屑、砂礫、中砂、粗砂或開挖出的良質土。當管道位于車行道下且鋪設后立即修筑路面時,須用中、粗砂分層回填夯實,每層不大于0.2m。對管頂以上0.5m范圍內應輕夯壓實,達到規定的壓實度。夯實從管溝壁開始逐漸向管道靠近,兩側對稱進行。雨季施工要及時排除溝槽積水,防止管道漂浮。

    5、管道防護

    現在常用的地下管線探測設備以探測金屬管線為主(非金屬管線探測設備價格昂貴),無法探測到非金屬管道的具體位置,PE管道被不慎挖傷事故時有發生。敷設警示帶和示蹤線方法可有效解決這類問題,即方便又經濟。警示帶可選用10cm或15cm寬的金黃色纖維帶并標明提示文字以提醒施工單位注意,示蹤線可采用金屬導線,均沿著管線方向敷設,距管頂高度不小于0.3m。

    6、管道試壓

    PE管道的水壓試驗是對管道接口、管材、施工質量的全面檢查。參照《給水排水管道工程施工及驗收規范》的規定,要求管道試壓每段長度不宜大于1.0km,在設計工作壓力1.5倍且不小于0.6Mpa的試驗壓力下1 h各接口不滲漏,即強度試驗合格;穩壓1h壓降不大于0.05Mpa可判定嚴密,試驗合格。

    五、PE給水管在供水管網不開挖更新方面的應用

    城市舊給水管道因鋪設的時間久遠,缺少維護而漏損嚴重;同時內壁腐蝕、結垢致使管道的過水面積減少,輸水能力降低,嚴重地污染水質。采用傳統“換管”的更新改造方法,由于開挖需要大面積施工場地,在城區實施存在相當的難度。PE管具有良好的柔韌性,內外壁光滑,并且可以焊接成長管,連接處外徑與管材外徑相同,強度高,非常適合于做襯裝管道。采用PE管襯裝法更新舊管道,已成為城市老管道改造的最佳方案之一。

    PE管襯裝法是將一條新的PE管拉入舊管道中以達到更新管道的目的,一次可更新的長度取決于施工條件、管道走向、管徑等因素,通常在300m~700m之間。內襯PE管的管徑小于原有管道的管徑(新管管徑為舊管內徑的90%),由于PE管的摩阻力小,輸水能力仍然有一定的提高。該方法不需開挖路面,施工速度快,比起重新敷設新管的更新方法來,造價和施工難度都大大降低。

    六、結論

    廈門水務集團在多個小區給水工程使用DN160、DN225 PE管,總長共計15kM。根據試壓情況統計,在規定試驗壓力下,均一次試壓成功且無明顯的壓降,遠低于規定的要求,投入使用幾年來,管道狀況良好。經工程造價的對比分析,使用PE管較球墨管降低造價達30 %。

    1、PE管具有獨特的性能,工程中使用PE管既可降低工程造價,又有利于保護水質和節省運行費用,具有良好經濟和社會效益,值得在供水管網中推廣應用。

    2、應根據PE管的特點,加強對員工操作技術的培訓工作。

    3、管道的連接方式各有利弊,選用時應兼顧且靈活應用。

    4、PE管襯里性能優良,內襯PE管更新給水管道技術具有無須大開挖、投資省、對環境影響小的優點,具有良好的應用前景。

    (作者單位:廈門水務集團)

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