聚乙烯（PE）管在供水管網(wǎng)中的應(yīng)用

許文澧

一、前言

城市給水工程的一個重要環(huán)節(jié)就是供水管網(wǎng)建設(shè)，而管網(wǎng)的固定資產(chǎn)要占整個供水企業(yè)固定資產(chǎn)的70%左右。因此，管材的合理選用、應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)新，對確保管網(wǎng)工況（工作壓力、流量、流速）的要求、保證供水水質(zhì)、降低工程造價(jià)，都具有十分重要的意義。

我國供水行業(yè)一直沿用傳統(tǒng)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(nèi)化學(xué)建材的發(fā)展，人們對水質(zhì)的要求不斷提高，一種更環(huán)保、性能優(yōu)良的新型管材——聚乙烯（PE）管逐漸被認(rèn)識和接受，越來越多地應(yīng)用于供水管網(wǎng)中，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。廈門水務(wù)集團(tuán)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(chǎn)品可供選擇，規(guī)格在DN20mm～DN630mm之間。管材衛(wèi)生符合GB/T17219的要求。

●良好的化學(xué)穩(wěn)定性，耐腐蝕，使用壽命長；

●材質(zhì)衛(wèi)生無毒，長期使用不結(jié)垢、生銹，水質(zhì)好；

●抗震動、抗沖擊強(qiáng)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(shù)量少，安裝速度快；

●管道內(nèi)壁光滑且不隨使用時(shí)間變化，水頭損失小；

●具有良好的柔韌性，易彎曲成型；

●耐磨性優(yōu)于金屬管道。

三 、PE給水管的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性分析

我國供水管網(wǎng)建設(shè)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(zhì)無毒，故目前歐美等發(fā)達(dá)國家使用的塑料給水管多為PE管。現(xiàn)將PE管與球墨管對比來說明PE管的優(yōu)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(shí)，PE管水頭損失較球墨管減少近40%，有效提高管網(wǎng)的末端壓力。

2、管道綜合造價(jià)比較

通過相似施工條件的工程造價(jià)分析 (見表2)

                      表1綜合 造 價(jià)                    （元/米）

表中：①（三）=（一）+（二）

②主材費(fèi)取自廈門市場信息價(jià)格。

③工程按福建省市政定額取費(fèi)。

表2　綜合造價(jià)比率        （PE管/球墨管）

PE管造價(jià)僅相當(dāng)于球墨管的70%左右。在實(shí)際應(yīng)用中，用較小規(guī)格PE管道代替輸水能力相同的球墨管可進(jìn)一步降低造價(jià)。

3、綜合效益分析

工程的綜合效益是指由建設(shè)投資、維護(hù)費(fèi)用、使用壽命、節(jié)能等多種因素形成的長遠(yuǎn)效益。PE管造價(jià)低于球墨鑄鐵管；管道不生銹、不結(jié)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(qiáng)的適用性，社會效益和經(jīng)濟(jì)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(biāo)準(zhǔn)的施工驗(yàn)收規(guī)范尚未出臺。現(xiàn)僅以本人在實(shí)際工作中的體會，談?wù)凱E管施工中應(yīng)注意的一些問題。

通常情況下，PE管要求埋地敷設(shè)，覆土深度大于0.7m，若確需局部地面敷設(shè)時(shí)，須使用抗紫外線的黑色PE管并采取保護(hù)措施。施工順序?yàn)椋和跍喜?rarr;管道安裝→部分回填→試壓→敷設(shè)警示帶和示蹤線→全部回填。

1、管溝槽斷面及管道基礎(chǔ)

管溝開挖斷面大小對施工進(jìn)度及成本有較大影響。通常于地面上預(yù)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(chǔ)要求平整并有足夠的強(qiáng)度，開挖管溝須防止擾動基底原狀土壤。基底處于地下水位以下的較軟土層時(shí)，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(wěn)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(jī)械連接、電熔連接等方式。施工中可從連接方式的特點(diǎn)、施工條件、造價(jià)、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(zhì)量好、不需管件等優(yōu)點(diǎn)而被大量使用。由于存在需配備熔焊設(shè)備、接口熱熔操作耗時(shí)長、技術(shù)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(jī)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(chǎn)此類產(chǎn)品的廠家較少。

法蘭連接適于不同材質(zhì)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(zhì)管道的連接，但管件價(jià)格高，通常只在特殊位置、施工難度較大時(shí)才采用。

（2）熱熔連接質(zhì)量控制要點(diǎn)

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

●不同材質(zhì)、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(yīng)及時(shí)清理；

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

●未完全冷卻就移動連接件或?qū)B接件施加外力；

●熔接設(shè)備要定期維護(hù)保養(yǎng)，保證設(shè)備良好的使用狀態(tài)。

3、管道敷設(shè)

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

表3

管道穿過井室時(shí)，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(yīng)盡快回填，試壓應(yīng)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(nèi)的回填材料必須嚴(yán)格控制，可采用碎石屑、砂礫、中砂、粗砂或開挖出的良質(zhì)土。當(dāng)管道位于車行道下且鋪設(shè)后立即修筑路面時(shí)，須用中、粗砂分層回填夯實(shí)，每層不大于0.2m。對管頂以上0.5m范圍內(nèi)應(yīng)輕夯壓實(shí)，達(dá)到規(guī)定的壓實(shí)度。夯實(shí)從管溝壁開始逐漸向管道靠近，兩側(cè)對稱進(jìn)行。雨季施工要及時(shí)排除溝槽積水，防止管道漂浮。

5、管道防護(hù)

現(xiàn)在常用的地下管線探測設(shè)備以探測金屬管線為主（非金屬管線探測設(shè)備價(jià)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(shí)有發(fā)生。敷設(shè)警示帶和示蹤線方法可有效解決這類問題，即方便又經(jīng)濟(jì)。警示帶可選用10cm或15cm寬的金黃色纖維帶并標(biāo)明提示文字以提醒施工單位注意，示蹤線可采用金屬導(dǎo)線，均沿著管線方向敷設(shè)，距管頂高度不小于0.3m。

6、管道試壓

PE管道的水壓試驗(yàn)是對管道接口、管材、施工質(zhì)量的全面檢查。參照《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的規(guī)定，要求管道試壓每段長度不宜大于1.0km，在設(shè)計(jì)工作壓力1.5倍且不小于0.6Mpa的試驗(yàn)壓力下1 h各接口不滲漏，即強(qiáng)度試驗(yàn)合格；穩(wěn)壓1h壓降不大于0.05Mpa可判定嚴(yán)密，試驗(yàn)合格。

五、PE給水管在供水管網(wǎng)不開挖更新方面的應(yīng)用

城市舊給水管道因鋪設(shè)的時(shí)間久遠(yuǎn)，缺少維護(hù)而漏損嚴(yán)重；同時(shí)內(nèi)壁腐蝕、結(jié)垢致使管道的過水面積減少，輸水能力降低，嚴(yán)重地污染水質(zhì)。采用傳統(tǒng)“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(qū)實(shí)施存在相當(dāng)?shù)碾y度。PE管具有良好的柔韌性，內(nèi)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(qiáng)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(dá)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(nèi)襯PE管的管徑小于原有管道的管徑（新管管徑為舊管內(nèi)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(shè)新管的更新方法來，造價(jià)和施工難度都大大降低。

六、結(jié)論

廈門水務(wù)集團(tuán)在多個小區(qū)給水工程使用DN160、DN225 PE管，總長共計(jì)15kM。根據(jù)試壓情況統(tǒng)計(jì)，在規(guī)定試驗(yàn)壓力下，均一次試壓成功且無明顯的壓降，遠(yuǎn)低于規(guī)定的要求，投入使用幾年來，管道狀況良好。經(jīng)工程造價(jià)的對比分析，使用PE管較球墨管降低造價(jià)達(dá)30 %。

1、PE管具有獨(dú)特的性能，工程中使用PE管既可降低工程造價(jià)，又有利于保護(hù)水質(zhì)和節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用，具有良好經(jīng)濟(jì)和社會效益，值得在供水管網(wǎng)中推廣應(yīng)用。

2、應(yīng)根據(jù)PE管的特點(diǎn)，加強(qiáng)對員工操作技術(shù)的培訓(xùn)工作。

3、管道的連接方式各有利弊，選用時(shí)應(yīng)兼顧且靈活應(yīng)用。

4、PE管襯里性能優(yōu)良，內(nèi)襯PE管更新給水管道技術(shù)具有無須大開挖、投資省、對環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，具有良好的應(yīng)用前景。

（作者單位：廈門水務(wù)集團(tuán)）