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【金莎娱乐场工艺】HDPE双壁缠绕管成型及环刚度的选取

HDPE双壁缠绕管成型工艺

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HDPE双壁缠绕管是一种以高密度聚乙烯为原料,经高温高压缠绕焊接成型的管材,通过特殊的方管缠绕成类似弹簧的结构,并通过相同材质改性的高温焊条在高压下熔焊接成管材。管材具有弹簧的可扭曲、可压缩、可拉伸、但不可压扁的特点,这一点对于基本无内压,外压比较大的市政管材来讲非常重要。因为这种结构为管材提供了非常优异的抗外压能力。焊接方管的焊条与方管形成了个“工”字钢形的加强结构,这个结构又被内外双层壁所束缚,其位置相对稳定,管材在外压作用时结构稳定,大幅度提高的管材的耐外负荷能力,螺旋中空的结构壁管材抗外压提高的同时产品的重量降低。由于其独特的成型工艺,可生产口径答DN3000mm的大口径管材。这种管材具有柔韧性好、寿命长、重量轻、防腐、耐磨、抗低温冲击性能好等优点,是市政排水、排污的优质管材。

 

HDPE双壁缠绕管的主要物理及化学特征


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抗化学腐蚀性能:不受酸、碱、盐的侵蚀,不受有机物侵蚀,无细菌、藻类滋生,不生锈、不结垢;

使用寿命长:  材料老化寿命在112年以上,管材设计寿命50年;

抗冲击能力强:冰点以下依然具有很好的冲击性能,不会因水结冻而冻破,优于UPVC、玻璃钢夹砂等材料管材;

重量轻:密度不足1,比水轻,仅为同等规格砼管的1/8,装卸、运输、安装方便,不需大型吊装、运输设备;

水阻系数低:n=0.0078-0.009,一般设计取0.01,而砼管 n=0.013-0.014,同口径管材相比可增加30%-40%的流量和流速;

耐磨性能好:耐磨性能远优于砼管、UPVC管、玻璃钢夹砂管等管材;

连接方便:采用扩口承插连接方式,管材连接时方便、快捷,单口承插,不需要大型安装设备,大量减少施工时间;管材管件为同等材质,冷热收缩同步,受压变化同步,配合特殊结构设计的橡胶圈,密封性能更可靠;

环保产品: 产品100%可以回收,不污染环境;

管壁平整:平整的管壁便于回填,施工快速,质量稳定,更好的体现塑料埋地排水管材的管土共同作用理论;

综合成本低:水阻小,流量大,可降低尺寸使用口径较小的管材,同时开挖量也随之降低,无需基础,砂石垫层即可,工程费用低,长达50年的使用寿命,日常维护费用低,综合造价可与砼管相当。


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HDPE双壁缠绕管和其它埋地排水管的比较

1、 HDPE双壁缠绕管与U-PVC加筋管及波纹管 

(1) 从材质上讲,HDPE双壁缠绕管是以高密度聚乙烯为原料,为目前国际上推荐使用的品种,为国家建设部大力推广产品。HDPE的弹性模量比较低,柔性好,同时HDPE的玻璃化温度是-68℃、PVC的玻璃化温度为81℃  ,所以在常温(-30℃到40℃)HDPE的塑料特征表现明显,而PVC一直处于玻璃化状态,所以HDPE的柔性比较好。另外在-20℃, HDPE不脆化,可进行0℃测试,管材在生产,运输过程中不会产生破损。而U-PVC在0℃测试难度大,施工中易出现破损,所以HDPE的抗冲击能力要比U-PVC强。还有管材的性能受配方的影响很大,目前的市场生产厂家较多,导致恶性竞争,U-PVC很多生产厂商在生产过程中加入过量的碳酸钙,大大影响的管材的质量。

(2)从结构上讲,HDPE双壁缠绕管的内外壁比较光滑平整,管壁用中空型材经螺旋缠绕制成的具有中空结构的管材,剖面为“工”字钢型结构,从力学角度讲,双壁缠绕管材在受到外负荷时能更好保持结构的稳定性。而U-PVC加筋管及波纹管为加强筋结构,以加强筋来抵抗外压。另外,结构的不同对管土共同作用的体现也不同。影响管土共同作用的主要因素有,管材外壁的平整程度和回填材料的变形模量值及密实度等因素。因此HDPE双壁缠绕管平整的外壁更有利于提高回填材料的密实度,更好的体现管土共同作用理论。

(3)从口径上来比较,双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mmU-PVC的生产口径为DN200mm-DN600 mm

 

2、 HDPE双壁缠绕管与HDPE双壁波纹管 

(1)从材质上来比较,二者同采用的为高密度聚乙烯为原材料。

(2)从结构上来比较,双壁缠绕管的成型工艺为挤压、缠绕成型,管材的内管壁平滑,管壁用中空型材经螺旋缠绕制成具有中空结构的管材,为“工”字钢型结构。而波纹管的成型工艺为注塑,挤压成型,外壁为波纹状。所以,双壁缠绕管能更好的体现管土共同作用,提高回填土的密实度。另外,波纹管由于其成型工艺以及管材本身结构使该种类管材结构抗外压方面比较薄弱,这是波纹管屡屡出现工程事故的重要原因。

(3)从口径上来比较,双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mm

HDPE双壁波纹管的生产口径为DN200-DN1200 mm

 

3、 HDPE双壁缠绕管与增强聚丙烯(FRPP)加筋管

(1) 从材质与成型工艺来比较,增强聚丙烯加筋管,主要原料为玻纤增强聚丙烯。属半刚性管,有限的弹性,抗冲击性能较低。FRPP加筋管为人工模压成型,人为性很强,产品的质量不稳定,近几年在实际工程运用中,多次因产品本身质量问题产生重大的工程事故。HDPE双壁缠绕的材质与成型工艺在前文已作先容,在此不再重复。

(2) 从结构来比较,FRPP加筋管同属于加筋管,所以主要以加强筋来增强抗外压能力。而且加筋结构对回填土的密实度有一定的影响,不能很好的体现管土共同作用理论。

(3) 从生产口径来比较,双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mm

增强聚丙烯加筋管的生产口径为DN200-DN1200 mm

 

4、 HDPE双壁缠绕管与玻璃钢夹砂管

(1) 从材质上来讲,玻璃钢夹砂管属于刚性管,易脆,抗冲击性能差,尤其在管材埋地之后的养护过程中,要求用高压水枪对管道内部进行冲淤,按标准的冲击力度,管材内部极易被冲破。

(2) 从管材的生产口径来讲,二者都可以做到大口径。

(3) HDPE材料的抗化学腐蚀能力,耐磨性能要比玻璃钢夹砂管更强,从环保角度来讲,缠绕管属于环保产品,100%可以回收,而玻璃钢夹砂管则不易回收。

(4) 华东地区软土地基,柔性管能更好的发挥抗不均匀沉降的优势。

5、 HDPE双壁缠绕管与混凝土管材的比较

(1) 从材质上来比较,混凝土材质的耐腐蚀、耐磨等性能远低于HDPE材质。

(2) 混凝土管在华东地区的使用寿命为10-15年,而HDPE双壁缠绕管在50年以上。

(3) 缠绕管的水阻系数为0.0078-0.0092,一般设计取0.01,混凝土管的水阻系数为0.013-0.014,比缠绕管高30%-40%。也就是说流量和流速低30%-40%。实际证明,同等流量时,缠绕管可以换用低一个的管材口径,如可用DN500mm的缠绕管代替DN600mm的混凝土管。

(4) 缠绕管是环保产品,可100%回收,混凝土管则不能。

(5) 缠绕管施工方便,砂石基础,即时开挖即时回填,重量公为同等水泥管的1/8,无需大型吊车等工具,施工周期短,日常维护费用低,综合造价与水泥管相当。

管材环向弯曲刚度是指管道抵抗环向变形的能力,简称环刚度。环向弯曲刚度是塑料管材抵抗环向变形能力的重要指标。塑料排水管道的最大和最小覆土厚度通常受外压荷载的控制,其最大变形应控制在5%范围内。上海市市政工程研究院通过对塑料管材的砂箱加载试验,测试结果表明,当塑料排水管材的环向弯曲刚度为8KN/㎡时,其技术经济综合性能最为适宜。因为砂箱加载试验当塑料管材的变形率为5%时,只要管道两侧回填黄砂(粗)的密实度符合要求,其外荷载作用可相当管顶最大覆土厚度4--5m,一般应能满足排水工艺设计的管道埋深要求。因此规定管道位于道路车行道下,其环刚度不宜小于8KN/㎡;对住宅小区及其它地段的排水管道,因地面荷载小,管顶覆土也浅,故可选择环向弯曲刚度较低的塑料管材,但不宜小于4KN/㎡。

环刚度是由专门的公式计算得出的,一般情况在道路下面,如管底至管顶采用砂石回填,密实度达到90%以上,可以按以下管材的埋深选取:(管顶覆土深度用H代替,环刚度用S代替)

1、 H<0.7米时,S≥12KN/㎡;

2、 0.7米≤H≤4米时,S≥8KN/㎡;

3、 4米<H≤5米,S≥10KN/㎡;

4、 5米<H,S≥12KN/㎡,如地质条件较差,具体环刚度情况,按实际计算求得。以上选取方法谨供参考。

设计荷载

地下给排水管道及构筑物的结构强度,应满足表1.4.8与图1.4.8的荷载要求。

埋设管道及附属构筑物设计活荷载标准表              表1.4.8.

   车辆级别

埋设地点

汽-20

汽-30

特殊车辆走行段另定

干线水道用地内

O

Δ

Δ

厂区主干道下

O

O

O

小区道路及空地

O

O

O

注:O按长期作用考虑,Δ按短期作用考虑。

汽-30相当于汽超20-120t。

车辆荷载的分布条件按图1.4.8。

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HDPE双壁波纹管的施工技术及质量控制。

1管道铺设前的准备

1.1认真审核设计图纸

工程施工前,首先对设计文件、施工图纸等进行会审、检查核对。检查其是否符合现场和施工的实际条件,设计深度是否满足施工要求,尽量避免因设计疏忽或考虑不周给后续施工带来矛盾和困难,避免施工中出现各种管道之间、管道与电缆的冲突等现象。对需要预留、预埋的内容,应在专业图纸上进行查漏补缺,纠正错误,明确施工要求等等。

1.2开工申请及监理细则

根据排水管道工程特点、设计要求、规范规定和承包人中报的施工组织设计,审批排水管道工程开工申请,并制定工程质量监理工作细则等。

1.3对材料、成品的控制

严格管材的验收制度,管材的端面应平整,与管轴线垂直,管材长度方向不应有明显的弯曲现象。管材及橡胶圈在保存及运输中,不应受挤压,以免变形,且应防止日晒及受高温直接影响。

1.4挖槽前准备工作

在城市道路上施工,无论工程大小,挖土前应在沟槽两端设立安全设施,如路障及危险旗之类的警告标志。当日不能完工的,夜晚应悬挂红灯,每30m左右一盏,交叉路口适当增设灯数。挖槽前还要了解该段的土质,水文及地下构造物的位置;靠近建筑物挖槽时,应事先做好地面清障工作及制定安全防护措施;准备好板、桩等支撑材料和施工排水设备。

2管道施工过程

2.1施工测量

施工测量是一项技术性很强的工作,贯穿于排水管道施工的始终,必须设专人专项来完成,以确保测量的及时性和准确性。为保证每道工序完成后的数据准确无误,应在自检自测的工序中要求允许偏差精度比规定的再提高50%,并由专业测量工程师进行测量,再由另一测量工程师进行复核,测量仪器必须经标定后方可使用。

2.2沟槽开挖与支护

采用轮胎式挖掘机、推土机配合开挖与人工开挖相结合,在需土方运输的地方配备一些自卸汽车。在开挖前逐一探明地下既有管道、电缆和其他构筑物的位置,将调查结果和处理方案送交业主和相关管理单位确认,以便进行相应的保护、迁移等措施,保证开挖工作持续进行。开挖沟槽时,严格控制基底高程,不得超挖或扰动基面;槽底不得受水浸泡,保证管道砂石垫层的平整密实直顺,防止管材的扭曲变形及沉降。

2.3管道安装

(1)清理管口

将承口内的所有杂物予以清除并擦洗干净,因为任何附着物都可能造成接口漏水。清理胶圈、上胶圈。将胶圈上的粘接物清擦干净,把橡胶圈均匀、平整的套在插口槽内,不得扭曲和断裂。并用手沿整个胶圈按压一遍,确保胶圈各个部分不翘不扭均匀一致地卡在槽内。

(2)安装顶进工具

如果采用拉力工具进行管道安装时,将准备好的工具安装到位准备顶推。连接前再检查一遍承口和插口,在承口上安装打压嘴。将润滑剂均匀地刷在承口内表面,在两个“0”型橡胶圈表面上刷润滑剂,也可用肥皂水替代润滑剂。

(3)顶推管道使之插入承口

①连接时一般应逆水流方向连接,连接前在基础上对应承插口的位置挖一个凹槽,承插安装后,用砂子填实。对于大口径管,其插口端的管子要用吊力将其轻离地面,以减少管子与土面的摩擦、减少安装力。在使用挖掘机作为顶进设备时,一定不要采用起臂的方法进行安装,而应采用转动挖掘机头的方法缓慢安装。

②检查插口推入承口的位置是否符合要求,用挖尺伸入承插口间隙中检查胶圈位置是否正确。

③接口试压:安装完毕的每一道承插口之间均设置了试压孔,其橡胶密封圈设置的优良特性,使得每一节管道在安装之后均可以检验承插安装之后的质量,以确保整个管道安装完毕之后的气密性。试压要求为:每一道承插接口,均应以3分钟的时间保压,以确认不泄漏。承口与插口的借转角,均需以每道承口与插口之间的打压无泄漏为原则。

(4)管道修补

管道敷设后,如受意外发生局部损坏,当损坏部位的长或宽不超过管周长的1/12时,采取修补的措施,处理措施如下:

①管道外壁发生局部或较小部位裂缝或孔洞在0.02m以内时,先将管内水排除,用棉纱将损坏部位清理干净,然后用环已酮清理干净,刷耐水性能好的塑料粘合剂;再从相同管材相应的部位取下相似形状大小的板材,进行粘接,用土工布包缠固定,固化24小时后可覆土。

②管道外壁损坏部位呈现管壁破碎或长0.1m以内孔洞时,用刮刀将破碎的管壁或孔洞完全剔除,剔除部位周围0.05m以内用环已酮清理干净,刷耐水性能好的塑料粘合剂。再从相同管材相应部位取下相当损坏面积2倍的弧形板,内壁涂粘接剂扣贴在损坏部位,用铅丝包扎固定。如管壁有肋,将损坏部位周围0.05m以内的肋去除,刮平不带肋迹,采取上述相同的方法补救。

(5)管道与检查井的连接

管道从管沟伸入检查井,由于管道受到不同强度的支撑,从软到硬,所以需要设置过渡区,保证管道得到均匀的支撑,防止剪切或集中荷载的发生。为达到这种效果,将采取如下措施:沿铺设方向,按一定的坡度挖掉相当于3倍管径的土,然后将挖除部分换置为碎石砂垫层,并夯实。

HDPE管道进入检查井时和砂浆的结合段不能带钢带,此时能充分利用管壁带有T形肋,当和水泥浆结合时,T形肋将藏在水泥砂浆中,大大提高了水密性能。

在管材与井壁相接的外表面预先用聚氯乙烯粘接剂、粗砂做成中介层,然后用水泥砂浆砌入检查井的井壁内。

检查井底板基底砂石垫层,应与管道基础平缓顺接。管道位于软土地基时,检查井与管道的连接,先采用长0.5~0.8m的短管与检查井连接,后面接一根或多根(根据地质条件)长度不大于2.0m的短管,然后再与上下游标准管段连接。

(6)砌检查井

挖沟槽时,可使检查井中心桩依井基圆圈尺寸挖好井基,待高程无误后再与条基同时浇注,经保养达到一定的强度后即可下管,并预留井筒位置。不同管径的管底高程与井底高程的连接要一致。管材放稳后,调节直线段管口,待高程正确后即可砌井。砌井时,既要使砂浆饱满、流槽通顺,也要使井壁尺寸符合要求。

管材与井筒砌筑完毕后,应马上埋入闭水试验的弯管接头。为了闭水试验时弯管接水管的牢固,应及早做好弯管接头为宜。管底高程、井底高程和井盖高程必须完全符合图纸设计的要求,避免通水查验时出现积水、漏水甚至倒流水现象。

(7)管道闭水试验

管道回填土前应采用闭水法进行严密性试验,闭水试验宜从上游往下游分段进行。试验管段应按井距分隔,带井试验,每3个井段由监理工程师任指定一段进行。试验段上游设计水头不超过管顶内壁时,试验水头从试验段上游管顶内壁2m计。试验段上游设计水头超过管顶内壁时,试验水头以试验段上游设计水头加2m计。当计算出的试验水头超过上游检查井井口时,试验水头以上游检查井井口高度为准。闭水试验在管道灌满水后至少相隔24h后再开始作渗水量记录。根据井内水平的下降值计算渗水量,渗水量不超过规定的允许值即为合格。

3施工场地恢复

回填工作必须在隐蔽工作验收合格后进行。胸腔部分还土时,必须在两侧同时对称回填,如使用机械回填,则胸腔部分、管顶以上0.5m处及检查井周围应先用人工回填好后,方可用机械进行大面积回填。靠近建筑物旁及排水管顶面需铺设路面的沟槽,在回填土时必须分层压实,不得回填淤泥、腐殖土及冻土。管道顶面需铺设路面者回填压实度达90%以上,建筑物旁沟槽回填压实度达83%以上。

HDPE双壁波纹管还处于逐步推广及应用阶段,实践经验较少,施工中难免会出现这样或那样的一些问题,但只要大家不断探索、不断改进工艺,甚至对HDPE管本身存在的缺陷提出改进意见,这种新材料、新工艺、新技术定可日趋完善,得到广泛的应用。


2017年9月1日 03:05
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