埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管施工技术指南.doc
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1、埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管施工技术指南作者:admin 发表时间:2009-12-10 16:58:49 阅读:次公 益 管 道埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管(推荐使用规格等级:DN600/SN12.5以上规格等级)使用安装技术(注:此安装技术适用于埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管)云南公益管道发展有限公司第一章 总 则1.1 为了在埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管设计和施工中,合理地应用聚乙烯(HDPE)管材,并充分发挥其性能,做到技术先进、安全适用、经济合理、便于施工、确保工程质量、提高经济效益,特制定本规程。1.2 本规程适用于新建、扩建和
2、改建的无内压作用的埋地排水聚乙烯管道工程的设计、施工。1.3 本规程适用于埋地敷设的聚乙烯管材的公称直径推荐范围 DN600DN2200。1.4 本规程适用于本公司生产的埋地排水用钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管。1.5 本管道的适用温度范围为40 55,管道内水温不大于55。1.6 本规程可用于埋设在各种地质条件下或酸、碱性等腐蚀性土壤中。在湿陷性黄土、膨胀土、永冻土地区,应符合国家现行标准的规定。1.7 管道工程必须按正式设计文件和施工图施工,遇本规程未涉及的问题或特殊情况时,变更设计应经设计单位的同意。1.8 管道工程用的管材必须符合国家现行的有关标准,并出具产品出厂合格证。1.9 执行
3、本规程时应符合CECS 164:2004技术规程外,尚应符合国家现行的有关标准及地区的有关标准规定。1.10 本规定解释权属本公司负责。第二章 术语、符号2.1术语2.1.1 聚乙烯排水管 polyethylene(PE)sewer pipe以聚乙烯树脂为主,采用挤出或缠绕成型工艺制成的用于无内压作用的热塑性塑料圆管的统称。2.1.2 聚乙烯缠绕结构壁管 PE spirally winding structurewall pipe高密度聚乙烯钢骨架增强螺旋双壁波纹管:以高密度聚乙烯(HDPE)为材料,内壁光滑平整,外壁为弧形波纹状肋,内外壁波纹间为中空,采用特殊挤出工艺钢塑复合缠绕成型,属于结
4、构壁管类B型管材。2.1.3 公称直径 (DN)nominal diameter热塑性塑料管道系统中管材的标定直径。表示管道内径(DN/ID)、外径(DN/OD)的大小或其近似值。2.1.4 环向弯曲刚度 ring-bending stiffness管道抵抗环向变形的能力,简称环刚度。可采用测试方法或计算方法定值,单位kN/m2。本公司钢骨架增强螺旋双壁波纹管均14KN/。2.1.5 管侧土的综合变形模量 soil modulus管侧回填土和沟槽两侧原状土共同抵抗变形能力的量度。单位MPa。2.1.6 管道连接 pipeline connection将管道上相邻的两个管端连成一体,在工作状态下
5、不出现渗漏的接头。我公司采用焊接连接形式,进行管道连接。2.1.7 焊接连接 weld connection采用专门的焊接工具和焊条(焊片或挤出焊料)将相邻管端加热,使其熔融成整体的连接方法。2.1.8 土弧基础 arc shapped soil bedding,shapped subgrade圆形管道敷设在用砂砾土回填成弧形基础上的管道结构支承形式。土弧基础由砂砾土回填的管底基础层和管下腋角两部分组成。2.1.9 基础层 bedding在沟槽底原状地基或经处理回填密实的地基上,用回填材料均匀铺设并压密的砂砾层。基础层用以敷设管道,也是管道的持力层。2.1.10管下腋角 haunches un
6、der pipe(haunching)在基础层以上和管道水平直径以下的圆弧形空隙部位,在设计要求的土弧基础支承角范围内用砂砾土材料回填密实,形成土弧基础的弧形支承。2.1.11基础支承角 bedding angle与回填密实的砂砾料紧密接触的管下腋角圆弧相对应的管截面圆心角。用2a表示。在此范围内作用有土弧基础的支承反力。管道结构的支承强度与基础支承角大小成正比。2.2主要符号2.2.1管材和土的性能p管材短期弹性模量;Sp管材环刚度;t管材抗拉强度设计值;tk管材抗拉强度标准值;管材质量密度;管材泊松比;d管侧土的综合变形模量。2.2.2管道上的作用及其效应Fcr.k管壁失稳的临界压力标准值
7、;Ffw.k浮托力标准值;Fck各种抗浮作用标准值之和;Fsv.k每延长米管道上管顶竖向土压力标准值;Fvk管顶在各种作用下的竖向压力标准值;Qvk车辆的单个轮压标准值;qvk地面车辆荷载传至管顶单位面积上的竖向压力标准值; 管壁环向弯曲拉应力;Wd.max管道在组合作用下的最大竖向变形量;管道竖向直径变形率。2.2.3 几何参数D1管道外径;Hs管顶至设计地面的覆土高度;Ip管道纵截面每延米管壁的惯性矩;单个车轮着地长度;b单个车轮着地宽度;di管道内径;dj相邻两个轮压间的净距;r0管道计算半径(管壁中性轴半径);y0管壁中性轴至管材外壁距离。2.2.4 计算系数Df 形状系数,与管道环刚
8、度和回填密实度有关;Di 变形滞后效应系数;d 管道变形系数,按管道的敷设基础中心角确定;f 管道的抗浮稳定性抗力系数;S 管道的环向稳定性抗力系数;G 永久荷栽分项系数;Q 可变荷载分项系数;0 管道重要性系数;S 回填土的重力密度;d 车辆荷载动力系数;q可变荷载准永久值系数。2.2.5 水力计算参数A水流有效断面面积;I水力坡度;Q流量;QS允许渗水量;R水力半径; 管壁粗糙系数;流速。第三章 管材的性能指标3.1 原 材 料 性 能表1 聚乙烯(PE)材料性能序号项目要求试验方法1耐内压(80,环应力3.9MPa,165h)a耐内压(80,环应力2.8MPa,1000h)b无破坏、无渗
9、漏GB/T 6111采用a型接头2熔体质量流动速率(5kg,190)/g/10min1.0GB/T 36823氧化诱导时间(200)/min20GB/T 173914密度/kg/m3930GB/T 10335耐环境应力开裂(F50)b条件h1000GB/T 18426弹性摸量/MPa800GB/T 9341a、b用该原材料挤出的实壁管进行试验。表2 钢带性能序 号项 目要 求试验方法1屈服强度/MPa160210GB/T 2282抗拉伸强度/ MPa2703503伸长率/%38表3 粘接树脂性能序号项目性能试验方法1密度/g/cm30.9100.950GB/T 10332熔体质量流动速率(2.
10、16kg,190)/g/10min5.0GB/T 36823剥离强度/N/ cm70CJ/T 225-20063.2 管 材 物 理 力 学 性 能序号项 目指 标实验方法1环刚度KN/SN12.5GB/T96472剥离强度(205)/N/cm70CJ/T 225-20063烘箱试验管材熔缝处无分层、无开裂CJ/T225-20064落锤冲击TIR10%GB/T141525缝的拉伸强度/N1460GB/T88046环柔性无破裂、两壁无脱开GB/T96477蠕变比率2GB/T180423.3 管材系统适用性要求序号项 目指标试验方法1热熔挤出焊接连接(15min)0.1MPa水压密封试验不泄露CJ
11、/T 225-20062电热熔带连接3热收缩管(带)连接4卡筛连接5热收缩管(带)连接在有变形和转角下水压密封试验(在必要时)不泄露CJ/T 225-20066卡筛连接7焊接后熔接缝的拉伸强度/N1460连接不破坏CJ/T 225-20063.4管 材 耐 蚀 性 能介质浓度温 度介质浓度温 度20602060乙醛100%满意一般乙醚100%一般-乙酸10%满意满意乙醇40%满意满意丙酮100%一般一般甲醛40%满意满意冰醋酸96%满意一般甲醛100%满意一般硫酸铝不饱和满意满意汽油100%满意满意液氨100%满意满意葡萄酒饱和满意满意硝酸氨饱和满意满意甘油100%满意不可以苯氨100%满意一
12、般过氧化氢90%满意满意王水-不可以不可以硫化氢100%满意满意啤酒-满意满意乳酸100%满意满意苯100%一般-马来酸饱和满意满意笨甲酸不饱和满意满意汞100%满意满意硝酸钙饱和满意满意甲醇100%满意满意二硫化碳100%一般不可以牛奶-满意满意四氯化碳100%一般不可以矿物油-满意一般氯水饱和一般不可以硝酸50%一般不可以氯仿100%不可以不可以油酸100%满意满意柠檬酸饱和满意满意臭氧100%一般不可以环己酮100%满意一般氢氧化钾不饱和满意满意甲苯100%一般不可以硫酸98%满意不可以3.5各种管材强度比较表项 目规 格MPR管其它塑料管道水泥管钢管玻璃钢夹砂管5%变形荷重(KN/m)
13、20%变形荷重(KN/m)破坏荷重(KN/m)外压 (KN/m)DN 30011.07.017.7DN 45017.07.019.7DN 60031.07.029.515.7DN 70034.07.032.418.2DN 80037.07.035.420.7DN 90040.07.038.323.3DN100045.07.041.325.8DN110049.07.043.228.3DN120055.030.045.230.9DN135061.030.047.134.9DN150064.030.050.139.0DN165070.030.053.042.5DN180070.030.056.046
14、.6DN200070.030.058.951.6第四章 管道连接 (pipeline connection)4.1.1焊接连接采用的焊接材料为聚乙烯材料,并采用专用焊接设备将管道通过整体熔融焊接起来,牢固可靠。(该方法是高密度聚乙烯钢骨架增强螺旋双壁波纹管管材最新连接方式)。4.1.2焊接连接工艺要求:必须保证U型钢骨架口平直,如不平直时,用往复锯切平直。清除U型钢骨架口,及管道连接口周围的泥土、灰尘、砂砾等其它杂质。用热风枪预热U型钢骨架口,用手提挤塑机,挤出PE胶把U型钢骨架口封堵密实。把需焊接的两端口和螺旋U型口校对平直、整齐,两管端口间预留35mm的焊接口。用热风枪预热焊接部位,用手提
15、挤塑机挤出PE胶把两管端内外熔焊连接,内外焊缝PE胶应为宽50mm、厚5mm的圆弧型、平滑焊缝。(图4.1.21)第五章 管道水力计算5.0.1 聚乙烯排水管道的流速、流量可按下列公式计算:=A y (5.0.1-1) y= (5.0.1-2)式中 流量();A水流有效断面面积(m2);y流速();n管壁粗糙系数;R水力半径(m);I水力坡度();5.0.2聚乙烯排水管道壁粗糙系数,应根据试验综合分析确定。当无试验资料时,缠绕结构壁管管道可采用0.0100.011。5.0.3按公式(5.0.1-1)、(5.0.1-2)计算时,在满流条件下,聚乙烯排水管道不同管内径的水力坡降、流速、流量在0.0
16、10时的关系见附表录B(当0.010时,应根据实际值进行修正)。5.0.4聚乙烯排水管道的最大设计流速宜为;污水管道的最小设计流速,在设计充满度下宜为;雨水管道和合流管道的最小设计流速,在满流时宜。第六章 管道结构设计6.1 一般规定6.1.1 埋地聚乙烯排水管道结构设计采用以概率理论为基础的极限状态设计法,以可靠指标度量管道结构的可靠度。除对管道验算整体稳定外,均应采用分项系数设计表达式进行计算。6.1.2 埋地聚乙烯排水管道应按无内压重力流设计,设计使用年限不得低于50年。6.1.3 埋地聚乙烯排水管道结构设计应按下列两种极限状态进行计算和验算。1、承载能力极限状态:包括管道环截面强度计算
17、、管道环截面压屈失稳计算、管道抗浮稳定计算;2、正常使用极限状态:包括管道环截面变形验算。6.1.4 埋地聚乙烯排水管道结构设计应包括管体、管道基础、管道连接、沟槽回填土的密实度设计等。6.1.5 埋地聚乙烯排水管道截面设计应按柔性管计算。6.1.6 管道的设计土弧基础支撑角2不宜小于90。施工回填的土弧基础中心角不得小于2+30。6.1.7 管道放置在素土平基上时,土弧基础支承中心角可按20计算。6.1.8 当管道采用熔接连接时,宜采取对管道及时覆土。聚乙烯排水管的线膨胀系数可采用0.2mm/m。6.2 管道结构上的作用6.2.1 埋地聚乙烯排水管道所受作用的分类和作用代表值应按给水排水工程
18、管道结构设计规范GB 50332的规定采用。6.2.2 管道上的永久作用标准值应为作用在管道每延米上的竖向土压力标准值,可按下列公式计算: FSV.K=S HS D1式中 FSV.K每延米管道上管顶的竖向土压力标准值(KN/);回填土的重力密度,可取18 KN/3;管顶至设计地面的覆土高度();1管道的外径()。6.2.3 管道上的可变作用标准值应包括作用在管道上的地面车辆荷载或堆积荷载。车辆荷载与堆积荷载不叠加计算,应取两者中荷载效应较大者。车辆荷载等级应按实际行车情况采用。6.2.4 作用在管道上的地面车辆荷载标准值,可按下列公式计算,其准永久值系数可取q=0.5 :1、单个轮压传递到管顶
19、处的竖向压力(图6.2.4-1): qVK= (6.2.4-1)(a) 顺轮胎着地宽度方向的压力分布 (b)顺轮胎着地长度方向的压力分布 图6.2.4-1 地面车辆单个轮压传递分布2、两个以上单排轮压综合影响传递到管顶处的竖向压力(图6.2.4-2):qVK=(6.2.4-2)(a)顺轮胎着地宽度方向的压力分布 (b)顺轮胎着地长度方向的压力分布图6.2.4-2 地面车辆两个以上单排轮压综合影响的传递分布式中 qvk地面车辆荷载传至管顶单位面积上的竖向压力标准值(KN/m2); d 车辆荷载的动力系数,可按表6.2.4采用;Qvk 车辆的单个轮压标准值(KN);单个车轮着地长度(m);b单个车
20、轮着地宽度(m);n轮压数量;dj相邻两个轮压间的净距(m)。表6.2.4 动力系数d覆土厚度(m)0.250.300.400.500.600.70动力系数d1.301.251.201.151.051.006.2.5 地面堆积荷载标准值可按10KN/ m2计算,其准永久值系数可取q=0.56.3 管道环截面变形验算6.3.1 管道环截面的变形验算应按荷载准永久组合计算。6.3.2 埋地聚乙烯排水管道在外压作用下,其竖向直径的变形量可按下列公式计算:=D1 (6.3.2-1)或 =D1 (6.3.2-2)式中 Wd.max 管道在荷载准永久组合作用下的最大竖向变形量(m)Kd管道变形系数,根据管
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