陈英杰，秦德营，熊 青

（深圳市宝龙泰建设工程有限公司 深圳 518172）

0 引言

目前，国家已将“节能减排”作为国民经济可持续发展的重要战略来抓，投入重金进行城市污水处理。在城市污水处理项目中排水管道的选择至关重要，直接关系到污水处理的效果。过去，国家对排污管网的重视程度不够，95%以上的排水管道系统使用的管材是混凝土管、钢筋混凝土管、铸铁管，因此类管材施工过程比较复杂，管道接头数量多，接头难以完全密封，防渗漏处理得不到保证，易损坏和老化，随着时间的推移累积会造成路基下沉，污水渗漏导致土壤污染、水污染等；在雨水季节导致雨水内渗，枯水季节污水外流，无法很好的收集污水。因此采用重量轻，抗压性好，耐腐蚀的新型环保管材已经势在必行［1］。

1 应用概况

塑料管材生产技术水平日新月异，其优越性能与传统管材相比已渐渐被接纳。2002年，建设部发布的文件《消除落后产品，推广使用新型建筑材料》已明确指出直径小于1 200 mm 的双壁塑钢缠绕管是埋地排水管的首选，而中空壁缠绕管、玻璃夹砂管和聚乙烯缠绕增强管可用于直径1 200 mm 以上［2］。建设部于2004年3月18日发布的《建设部推广应用和限制禁止使用技术：建设部公告第218号》［3］，明确表示对排水工程中用到的铸铁管和水泥管进行限制使用甚至淘汰使用。在我国的市政工程建设过程中，新型塑料管材的应用发展非常迅速，其综合成本与传统管材相比会更加低廉。

在众多的塑料管道中应选择哪种管道取决于不同地区的资源情况、技术要求和城市规划等条件。但综合来看，HDPE 塑钢缠绕管的优势更加明显，其已被我国发达城市及世界大多数国家广泛使用［4］，美国甚至为此专门成立聚乙烯塑钢缠绕管协会（CPPA）。

2 技术特点

HDPE 塑钢缠绕管在工程实际应用中具有的优越性能很多，如：重量轻、柔性好耐冲击、耐酸碱腐蚀、不易破碎、运输方便、施工简单、可缩短施工期等，这些特性是目前其他管材所不能比拟的。

2.1 抗压性能好

HDPE 塑钢缠绕管的外壁为环形的波纹状结构，极大地增强了管道的环形刚度，从而提高管道抵抗土壤负荷的能力。另外其自身属于柔性管，可以和周边土体紧密联系，作为一个共同体一起承受荷载，因此在同等条件下可以满足更高的设计使用要求。目前，国内外使用该管材的成功案例已经证实了这一点［5］。

2.2 施工便捷

⑴重量轻。HDPE 塑钢缠绕管的重量只有相同规格混凝土管重量的1/8，是目前所有埋地管材中最轻的材质之一，可极大降低运输费用和安装时的吊装费用。

⑵长度长。其通用规格为6 m，可根据工程需要定制长度，最长可达到12 m。

⑶接头少，连接方便。因为HDPE 塑钢缠绕管的质量比水泥管的轻得多，且HDPE 塑钢缠绕管的单个管件长度为至少6 m，而水泥管最长管长为2.5 m，所以施工难度降低很多，管道接头大幅减少，工期也同步缩短。

2.3 内壁摩阻小

因为材质的原因，HDPE 塑钢缠绕管的内壁相比其他管材而言更加光滑，各种管材摩阻系数K 值对比如表1所示。

表1 管材摩阻系数K值Tab.1 Friction Coefficient K of Pipe

另外，HDPE 塑钢缠绕管因为其化学成分多为塑料材质，所以材料分子自身不带电荷，也不会吸附污水中带有电荷的杂质，所以管道内壁也不容易形成水垢，进而影响排水效果，所以塑钢缠绕管的排水流量同比其他管材具有更大优势。在管径相同的前提下，HDPE 塑钢缠绕管的水流量至少是其它材质管道的1.25 倍。

2.4 密封性能良好

HDPE 管道密封性能好，可最大程度地解决管口渗漏问题，同时妥善解决了污水渗漏对周边环境的影响。

2.5 耐极限温度，抗冲击性能好

HDPE 塑钢缠绕管在恶劣条件下也能正常工作，其受温度影响较小，在严寒如-30 ℃，酷暑如60 ℃下均可正常工作。

另外，其抗冲击性能相比刚性的混凝土管和金属管更好［6］。

2.6 化学性能稳定

其化学分子无极性，大多数化学介质对它们没有破坏作用，因此化学性能优异。通常环境中的土壤、酸碱因子和电力等不会损坏管道，也不易产生细菌和结垢。

2.7 物理性能优越

HDPE 塑钢缠绕管道自身材质的特点，决定了它具有良好的挠曲性，因此它的抗震性能也特别好。因为它可以根据地基不同程度的不均匀沉降而出现适当的形变，所以它也是目前抗震性能最好的管道材料之一。在地面沉降或地震时，HDPE 管可产生形变而不断裂。这明显优于PVC 管、水泥管和铸铁管等［7］。

2.8 绿色环保无污染，寿命长

HDPE 塑钢缠绕管主要是由聚乙烯构成，这种原材料耐腐蚀，并且对环境无污染。

3 工艺原理

HDPE 塑钢缠绕管轻巧有韧性。相比传统的排水管，其便于吊装作业，搬运也更便捷。就施工而言，是一种高效的管材。因城市居住空间狭窄，人群比较集中，传统管材因其体积庞大，施工繁琐，导致工程进度缓慢，事故频发。HDPE 塑钢缠绕管的使用可以克服传统管道的缺点，达到理想的施工效率和经济效益［8］。

4 施工流程及操作要点［9］

HDPE 塑钢缠绕管的施工流程为：施工准备→管沟开挖→下管→管道对接→与检查井连接→闭水试验→沟槽回填→下一工序。

4.1 施工准备

管道进场后，由甲方及监理对施工单位进场的管材及配件进行检查验收，检查管材各证书（出厂合格证、检验报告等）是否齐全，管材是否满足要求，并抽样送检，送检合格后方可投入使用。

4.2 管沟开挖

⑴人工配合机械自下游向上游方向开挖。如管沟较深，为保证施工安全，沟槽边坡应以1∶0.25 进行放坡或支护后开挖。

⑵当机械挖至离设计槽底20 cm 左右时停止作业，改用人工开挖整平。以确保沟槽底部的土壤不受干扰，且精确挖掘槽底的高度和宽度，防止过度挖掘。如果发生超挖时，必须按规范要求对地基进行加强处理。

⑶沟槽挖土余方，随挖随运，及时外运至业主指定地点，沟槽边1.5 m 范围内不得堆土，以减轻沟槽壁的侧压力。开挖基坑的土方，在场地有条件堆放时，一定要留足回填用的好土。

⑷地下水丰富的地区，在槽底开挖的同时同步设置集水井进行集中排水，并沿槽底一侧设置排水沟以保证槽底不被浸泡。

⑸在开挖过程中如遇松软土或扰动土时，应及时采用人力插钎法测定其深度，报监理工程师及甲方工程师会同设计单位处理。

⑹不得掩埋测量标志、警示标志、管道闸阀、消防栓、雨水口及各种井盖，不得妨碍其正常使用。

⑺应在行人和车辆通过的地方设置安全标志，如护栏和警示灯。

4.3 下管

⑴管道安装前，应对沟槽的深度、槽底的宽度、压实度分别进行检查，并确保沟槽内无任何杂物，检查合格后方可进行下一步施工。

⑵每一节管材下管安装前均应进行质量检查，不合格的应当标记后另行处理，合格的方可下管安装。

⑶对于直径≤500 mm 的管材宜采用人工作业，由地面人员将管材递送至沟槽内的管材施工人员，严禁将管材由地面滚入沟槽内，对于直径＞500 mm 的管材应采取吊装作业，但禁止串心吊装。

4.4 管道对接

⑴将两根待连接管道调整到合适高度后，进行水平固定。

⑵将管道口衔接位置清理整洁、干净。

⑶将第1 块PE 材料的热收缩带中心对准管道连接部位中央放置，然后将热收缩带内层塑料薄膜撕掉后紧密贴合。

⑷轻微烘烤第1 块热收缩带使其收缩后与管口粘合，待后续施工。

⑸参照第1 块热收缩带的放置方法将第2 块热收缩带贴合完成后用卡销固定。

⑹固定完成后，热收缩带通过火焰喷烧，使其完全粘粘合在管材上，完成焊接作业。

4.5 与检查井连接

⑴将待连接管道的外表面清理干净后，均匀地涂抹一层聚氯乙烯粘接剂，趁粘接剂凝固之前在管道壁上撒一层干粗砂，凝结约15 min，使管道外表面形成粗糙的中介层，中介层长度以20～30 cm 为宜。然后用水泥砂浆将管道砌入检查井内，如图1所示。

图1 管道与检查井连接Fig.1 Pipeline Connection with Inspection Well

⑵管道基础垫层须与检查井底板砂石垫层平顺相接。如管道位于地下水位较高或软土地基或低洼的地区时，应采用长约0.5～0.8 m 的短管与检查井相连，然后接1 根或多根长2.0 m 以内的短管，再与标准管道连接，具体如图2所示。

⑶管道稳定措施

为了防止管道接口施工时管道轴线偏移，应使用砂包堆放在已铺设管的两侧，接口施工完成后，复核已铺管道的轴线及标高，有偏差的及时调整。

图2 软土地基与检查井连接Fig.2 Connection between Soft Soil Foundation and Inspection Well

4.6 闭水试验

⑴管道与检查井施工完毕后做闭水试验。

⑵做闭水试验前应先备好充足水源，选定排水位置，试验过程中不得污染环境，然后确保管道及检查井的观感质量已合格，沟槽内无明显积水，管道还未回填。预留的管洞已封堵无漏水现象，严密并且牢固地封堵管道两端，尤其是下游的封堵，应先计算其承受的压力，必要时可以用砖砌封堵。

⑶应在每2 个检查井之间做闭水试验，如果管道封堵是用砖砌，则必须养护到必要强度后再进行试验。

⑷根据《埋地硬聚乙烯排水管道工程技术规程：CECS 122：2001》［10］的要求，管道内注水应超过 24 h 方可进行检测。

4.7 沟槽回填

以上所有工序检测合格后开始进行回填，在管道两侧分层对称回填，每层回填厚度约30 cm。

⑴回填前，管道的基础混凝土必须达到设计强度，回填时应从每节管道中部向两边缓慢进行，禁止将回填物直接砸向管道接口，回填过程中拆除管道支撑时，要密切注意检查沟槽边坡的稳定性及邻近所有建筑物、构筑物及其他物品的安全。

⑵为了在回填过程中保护管道，回填之初应采用人工回填，当人工回填高度超过管顶70 cm 以后，方可使用机械回填。

⑶夯实回填：机械回填每30 cm 厚度进行分层夯实，回填及夯实按照路基填土的要求进行。

⑷沟槽应沿排水方向由高向低分层进行回填，沟槽应清理干净，无积水，无杂物，严禁回填石块、砖头及其他有棱角的硬物质，也禁止回填淤泥和有机物等。

⑸为确保管道及集水井等构筑物的位置不发生偏移，回填必须从两侧同时进行对称回填，如果有必要，需对管道和集水井等采取限位保护措施。

5 质量控制［11］

根据相关规范要求，施工质量控制主要以下几点：

5.1 质量管理要点

⑴仔细查看施工图纸，充分领会设计者意图，对比研读所有相关技术规范，争取在施工前解决重大技术难题，以便开工后工作能有条不紊的进行。

⑵施工前项目管理人员应将施工意图、施工工艺、工作技巧、工作重点、难点、质量要求等，详细详尽地向每一位作业人员做好交底，并要求施工班组长做好施工记录，有问题及时上报、及时处理解决。

⑶工程用到的所有材料进场前必须先接受检验，主要检查材料数量、合格证、出场检测报告等是否合格，对不合格的材料一律禁止入场，然后按要求进行抽样送检。

⑷HDPE 塑钢缠绕管施工中质量控制要点如下：HDPE 塑钢缠绕管应铺设在未受干扰的土基或回填压实符合要求的地基上。铺设时宜沿直线进行，如需用柔性接口进行折线敷设，则每个接口处相对转角应小于 1.5°。

2条或以上管道在同一个沟槽内施工时，需符合管道同槽铺设设计和施工的相关规定。

HDPE 塑钢缠绕管管道在穿越有障碍的构筑物（如铁路、高级道路路堤等）时，应设置刚性材料制作的保护套管。套管的内径尺寸应大于塑钢缠绕管外径尺寸至少20 cm，套管与管道的端部空隙用填料封堵严实。

当设计沟槽槽底高程低于地下水位时，施工过程中应采取降水措施，以防沟槽遭地下水浸泡，造成边坡失稳。当地下水位降至槽底最低点以下0.5 m 左右时方可安装管道。管道安装完成后开始回填时，降水措施不得提前停止，直至回填完成。

为给施工人员预留工作面，在挖沟槽时槽底净宽度应按管道外径加0.6～1.0 m 为宜。

为了不扰动基底，沟槽开挖时，应严格控制开挖深度。开挖至基底标高以上20 cm 时应停止机械施工。在管道铺设前用人工清理至设计标高。如果发生超挖现象，不得使用原土回填，应该用10～15 mm天然级配的砂石或中、粗砂换填并整平夯实。

雨季时，为了更高质量地施工，应尽量缩短沟槽开挖的长度，做好降排水等防止沟槽浸泡的措施。一旦有泡水情况出现，应立即排除积水，然后将受泡后软化的淤泥土层清理干净，换填中粗砂或碎石料等，再按地基要求进行妥当处理。

沟槽开挖时，应将开挖出的土按优劣分类堆放，优质土以备回填时使用。应堆放在坡顶1 m 以外位置，以免受土压力的影响而造成沟槽边坡失稳。

槽底埋有不易清除的大石块、砖头等杂物时，应清理干净后换填天然级配砂石料后在面层铺上沙土整平夯实，以便更好地维持HDPE 塑钢缠绕管的使用寿命，另外，槽底不得遭受浸泡。

5.2 关键工序控制标准

5.2.1 沟槽开挖

沟槽的开挖线路和深度必须严格按照施工图纸的要求进行，在没有相关变更手续或者相关主管部门同意的前提下严禁自行改动，必须按图施工。由于HDPE 管道的质量较轻，柔性也较好，所以在地形条件较好时，为了减小沟槽的开挖宽度，可以先在地面上对一定长度的管道进行预制连接，然后统一下管回填。可以采用旋转挖机等对比较狭窄的沟槽进行开挖。HDPE 管道管顶的最小覆土厚度规定如下：⑴车行道下方管道顶部埋深大于0.9 m；⑵人行道下方管道顶部埋深大于0.75 m；⑶居住区、绿化带等下方管道顶部埋深大于0.6 m；⑷在有冻土地段，管道顶部埋深需在冰冻线以下。

管道沟槽的开挖宽度，不仅要考虑管道的规格尺寸，还要考虑施工过程中人工和使用机械所需要工作面的作业宽度，确定好槽底宽度后，根据放坡要求进而确定沟槽的开挖宽度。

不仅如此，从经济方面考虑，还需注意沟槽土石方的开挖费用以及换填材料等费用。

5.2.2 沟槽底的要求

⑴除去特殊的设计要求，HDPE 管道多用于重力排水系统，因此沟槽底的坡度必须达到设计及规范的要求。

⑵对于土壤地质较差、相对不太稳定的地段（如沙土地段或湿粘土地段等），因为其支撑强度较小，所以沟槽开挖时，应当在设计要求开挖深度的基础上再深挖10～15 cm，用符合要求的材料进行换填，然后夯实，夯实的密实度不得低于95%，只有这样才能有效防止沟槽基础的不均匀沉降，保证HDPE 管道基础的稳定性。

⑶在岩石地段开挖时，为了保护HDPE 管道，避免其与岩石棱角直接接触，也应当在设计要求开挖深度的基础上再深挖10～15 cm，换填及夯实要求同上。

5.2.3 管道的连接要求

⑴对需要进行焊接的每一个部件都固定牢固，在焊接的过程中确保其稳定性。

⑵利用专用旋刀设备将断面加工成洁净、平行的对接平面。

⑶根据热收缩带制造商推荐的温度和时间来给热收缩带加热，加热过程中应严格控制火候。

5.2.4 回填与夯实要求

HDPE 管道的回填材料分以下几种：

⑴直径为5～40 mm 的棱角碎石，应因地制宜，宜选用当地容易取得并且产量较大的材料，如碎石、碎矿渣等。

⑵直径不大于40 mm 的粗砂及砾，宜采用形态不粘连呈粒状的砂砾，无论是干砂砾还是砂砾均可，砂砾中也可以含有少量不同等级的砂砾或粉末。

⑶细砂或细砂与粘土的混合物等。

回填时，应先用人工在管道两侧进行对称回填，待回填至管道顶部0.7 m 以上后，再使用机械从管道轴线的两端同时开始对称回填，然后用小型机械分层夯实，以达到设计要求的压实度。

夯实应至少从距离管顶0.5 m 以上的地方开始，每 30 cm 夯实 1 次。

沟槽的最终回填可以使用土，也可以选用其他适合的材料，但无论选用什么材料，其中不得含有直径超过20 cm 的大石块、砖块或其他粘结土、冻土等。

6 应用实例

6.1 工程概况

6.1.1 简介

本项目属于某区排水沟渠迁改工程，是对某区排水管网进行改造，主要改造内容有新建雨污管道、原管道清淤、道路的破坏恢复等。项目开工日期为2015年 10月 12日，竣工日期为 2015年 12月 10日，总工期为60 d。

6.1.2 场地地形地貌

本项目主要建设内容为：对该片区的排水沟渠进行改迁施工。施工时需对现混凝土结构进行拆除等，同时场内较为狭小，临时设施布置用地紧缺。周围交通干道发达，交通条件便利，地下管线错综复杂，交通疏解难度较大。

6.2 HDPE塑钢缠绕管施工（见图3～图5）

图3 施工准备及钢板桩支护施工Fig.3 Construction Preparation and Steel Sheet Pile Support Construction

图4 管道铺设及管口对接Fig.4 Pipe Laying and Pipe Butt Joint

图5 热熔连接及管道回填Fig.5 Hot Melt Connection and Pipeline Backfill

7 结论与展望

在污水集中处理项目中，管道的选择至关重要，关系到污水收集的效果。如污水不能较好地收集，集中处理的设备再先进都没有实际意义，再多的资金投入都不能获得好的经济及社会效益。HDPE 塑钢缠绕管由于具有良好的水力特性、较强的地基适应性、较高的抗衰抗腐蚀性，不但安装方便、施工简单、施工周期大为缩短，减少施工人员在沟槽（基坑）的作业时间，最大限度地降低施工安全风险，还可降低工程综合造价，其综合性能远高于其它材质的施工工艺，实践证明该施工技术是大直径雨污水管道的首选［12］。