台山核电站管网工程中HDPE缠绕增强管应用的探讨

摘要：管网工程是台山核电站基础设施的重要组成部分，排水管材作为管网工程的重要构件，其性能的优劣将直接影响管网系统的可靠性及安全性，作为新型管材的HDPE缠绕增强管以其优越的性能在台山核电站管网工程中应运而生，并且得到了广泛的应用。本文主要就HDPE缠绕增强管的特点、施工要点及质量验收等方面进行探讨。关键词：HDPE缠绕增强管；特点；施工要点；质量验收

Abstract: network project of Taishan nuclear power station is an important portion of the infrastructure, the drainage pipe as the pipe network engineering of important component, its performance will directly affect the network system reliability and safety, as a new type of pipe HDPE winding reinforced pipe with its superior performance in Taishan nuclear power plant pipe network engineering of emerge as the times require, and be widely used. In this paper the characteristics of HDPE winding REINFORCED HDPE pipes, construction key points and quality acceptance and other aspects of. Key words: HDPE winding REINFORCED HDPE pipes; characteristics; construction; quality inspection

一、工程概况

台山核电站管网工程分为雨水排除系统、污水排放系统、消防水分配系统、废油和非放射性废水排放系统、饮用水分配系统，其中雨水排除系统与污水排放系统所使用的管材均为HDPE缠绕增强管，雨水排除系统与污水排放系统在施工过程中具有以下特点：使用管材管径种类多包括DN300～DN1600等13种，支管多，管网长（近18km），施工质量要求高，交叉施工现象严重，工期短，施工机动性要求高。

二、HDPE缠绕增强管的性能特点 HDPE缠绕增强管是一种具有环状波纹结构外壁和平滑内壁的新型塑料管材。它有着优异的性能和相对经济的造价，主要特点包括以下几方面：

1、抗压能力强HDPE缠绕增强管采用高密度聚乙烯在热熔状态下整体制成的管道，其整体性好，强度高，外壁呈环形波纹状结构，大大增强了管材的环行刚度，从而增强了管道对土壤负荷的抵抗力。

2、水力性能好，粗糙系数小 通过能力强HDPE缠绕增强管的内壁粗糙系数为n=0.009～0.01，而钢筋混凝土管的内壁粗糙系数为n=0.013～0.014。根据曼宁公式：

上式中：

Q——流量(m³／s)；A——水流有效断面面积(㎡)； S——水力坡降； n——粗糙系数；R——水力半径(m)。 计算结果表明，按同一流量HDEP缠绕增强管管径比水泥混凝土管管径缩小20％左右。因此，HDPE缠绕增强管比同口径的其他管材可通过更大的流量，也就是在同流量情况下，更有优势。

3、施工安装方便快捷 由于HDPE缠绕增强管重量轻，约为传统钢筋砼管的1／10，不需大型吊装设备，搬运和连接都很方便；HDPE缠绕增强管单管长度为6～12m，而钢筋混凝土管一般为2m，相比之下，接头数量少；作为柔性管材，抗不均匀沉降能力强，对管沟和和基础的要求低，一般做砂基础，不需养护，而钢筋混凝土管要做素混凝土基础，养护期长；因而施工速度大大加快，对于工期紧、或需要尽快恢复交通的工程中更有利。

4、化学稳定性佳，使用寿命长 HDPE缠绕增强管的原材料为高分子成份的聚乙烯组成，它能有效抵抗酸、碱、盐等介质的腐蚀和未经处理的工业废水和生活污水的侵蚀。在埋地情况下，HDPE缠绕增强管使用年限长达50年以上，而相同条件下钢筋混凝土管的使用寿命一般不超过30年，若作为污水管道，钢筋混凝土管的寿命仅为15年左右。

5、适当的挠曲度 HDPE缠绕增强管属柔性管材，可抵御一定程度的地基不均匀沉降，管道接口严密，无渗漏。

6、顺应时代要求，绿色环保 该管材符合国家环保要求，无污染，无毒害，且可重复回收利用。

三、HDPE缠绕增强管的施工要点HDPE缠绕增强管是新型管材，施工过程中必须注意一些施工环节，下面结合台山核电站管网工程对HDPE缠绕增强管施工工艺进行探讨。

1、挖土开槽 挖土开槽应严格控制基底高程，禁止超挖。基底设计标高以上0.2m～0.3m的原状土要用人工清理至设计标高。如果局部超挖或发生扰动，可换填粒径10mm～15mm天然级配砂石料或中、粗砂并分层夯实。沟底如有不易清除的块石、碎石、砖等坚硬物体时，应铲除至设计标高以下0.15m，超挖0.15m以内者，可用原土夯实，其密度不低于天然地基密度；超挖0.15m以上者，可用石灰土分层夯实，其密度在95%以上；槽底有地下水或地基土壤含水量较大时，可用天然级配砂石回填。

2、管道基础 管道基础采用砂垫层基础，对一般的土质地段基底只需铺一层0.1m的砂垫层，并进行夯实（压实系数不小于90%）。对软土地基，槽底又处在地下水位以下时，宜铺垫一层砂砾基础，其厚度不小于20cm，也可铺大碎石粒径为5～40mm，上铺粗砂。下管安装前，应对开槽后的槽宽、基础表面标高、基础压实度等作业项目分别进行检查，沟槽内应无污泥杂物，基面无扰动。检验合格后才可以进行下一步工序的施工。

管道有效支撑角范围内必须用中、粗砂回填，振捣密实，与管底紧密接触，不得用其它材料填充。

3、管道接口本管网工程采用承插式电热连接。连接前将两根管子调整到一定高度后保持水平，清除承插口封接面的污垢，插入方向为水流方向，使焊接点朝上，连接时先用卡具在承口外压紧（见图1），对于直径大于800的管材，在进行连接前应在管道内部加支撑环（见图2）。

电热连接前，需设定热熔机的加热电流与加热时间。热熔机的加热电流与加热时间由材料供应商提供。通电熔接时，不得移动管件或在连接件上施加任何力，并且连接电缆线也不能受力，以防短路。通电完成后，取下电熔连接设备，适当收紧夹紧带，让管子连接处自然冷却。自然冷却期间，保留夹紧带和支撑环，不得移动管道。

管道连接结束后，应进行接头外观质量检验。必要时可进行闭水试验。

图1 卡具在承端卡紧图2内部支撑环

4、管道铺设 管道应敷设在经开槽处理后回填密实的砂层上，当管道在车行道下面时，管顶覆土厚度不得小于0.7m。当管道穿越道路路堤及构筑物等障碍物时，应设置钢筋、铸铁等材料制作的保护套管，套管内径应大于波纹管外径200mm以上，套管设计应按路堤的有关规定执行。地下水位高于开挖沟槽槽底高程的区域，施工时应采取降低地下水位的措施，防止沟槽失稳，地下水位降至槽底最低点0.3～0.5m方可进行管道安装，安装回填全过程，槽底不得有积水或泡槽受冻。

5、管道与检查井的衔接 管道与检查井(砖砌、混凝土)连接，宜采用柔性接口，通常采用中介层的做法。即在施工前将与检查井结合部分的管道预先用能与管材良好粘结的塑料胶粘剂与粗砂做成中介层，然后用水泥砂浆砌入检查井并壁内。 6、管道回填 HDPE缠绕增强管对回填质量要求很高。如果回填质量未达到要求，易造成管道变形率超过规范要求，影响工期。所以，回填时要做到以下几点：回填材料要严格按设计规定执行；回填材料应由沟槽两侧对称运入槽内，不得直接扔在管道上，每侧回填高度不得大于200mm；管身两侧及管道顶部不小于500mm且不小于一倍管径区域范围内回填中粗砂，管材两侧回填压实系数≥95%，管顶回填压实系数≥90%；其他区域回填素土，回填土必须分层夯实，回填分层密实度为≥90%。施工过程中必须按照规范要求进行取样试验，合格后方可继续上层回填施工。当采用重型压实机械压实或较重车辆在回填层上行驶时，管道顶部以上应用一定厚度的压实回填土，其最小厚度应按压实机械的规格和管道设计承载力，通过计算确定。

图3沟槽回填示意图

四、管道质量检验

1、管道闭水试验

管道铺设完成并经检查合格后，应进行管道闭水试验。试验管段应按井距分隔，长度不大于1km，带井试验。宜从上游向下游进行分段试验，上游试验段试验完毕，可往下游倒水，以节约用水。

（1）将试验段管两端的口封堵，管堵如用砖砌，必须养护3～4d达到一定强度后，再向闭水段的检查井注水；

（2）试验管段灌满水后浸泡时间不小于24h，使管道充分浸透；

（3）当试验水头达到规定水头开始计时，观察管道渗水量，直至观测结束时，应不断向试验管段内补水，保持试验水头恒定。渗水量的观测时间不得小于30min；

（4）HDPE缠绕增强管的实测渗水量应小于或等于按下式计算的允许渗水量。

=0.0046

——允许渗水量（）

——管道内径（mm）

2. 管道变形检验

管道变形检验包括安装变形检测和施工变形检测。管道安装变形检测应在管道覆土填筑完成后进行。管道施工变形检测应在管道覆土达到0.3m后进行。

（1）当管道基础施工完毕，管道安装固定好，实验人员用准备好的实验工具量测出管道初始内径（记为管初始内径），

（2）当管顶回填至设计标高时，12小时～24小时内对管道内径进行量测并记录实量数据，计算出管道初始变形率。

（3）计算出初始变形率后，每隔若干天需对管道内径量测记录原始数据并计算长期变形率，间隔时间随回填后的时长逐步放长。

（4）管道变形检测中，管道径向变形率应按下式计算：

SV =dV/(d+2e)×100% SV

上式中：

dV ——管道径向直径变化量，mm；

e —— 管道纵截面形心高，mm；

d —— 管道处于自由状态的内径，mm。

管道施工变形检测中，当管道径向变形率3%＜SV≤5%时，需挖除管区填土、校正后重新填筑。

管道施工变形检测中，当管道径向变形率5%＜SV时，应挖出管道，并会同设计单位研究处理。

五、结束语

HDPE缠绕增强管在台山核电站管网工程中以优异的性能，满足了管网施工过程中施工质量要求高，管径种类要求多，施工机动性要求高，工期紧张等方面的要求。使施工工期缩短40%，节约了大量劳动力和机械，综合成本降低了10%，施工质量达到了设计及规范要求，取得了较好的社会效益和经济效益。

参考文献：

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