聚乙烯（PE）管在供水管網中的應用

許文澧

一、前言

城市給水工程的一個重要環節就是供水管網建設，而管網的固定資產要占整個供水企業固定資產的70%左右。因此，管材的合理選用、應用技術的發展創新，對確保管網工況（工作壓力、流量、流速）的要求、保證供水水質、降低工程造價，都具有十分重要的意義。

我國供水行業一直沿用傳統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。隨著國內化學建材的發展，人們對水質的要求不斷提高，一種更環保、性能優良的新型管材——聚乙烯（PE）管逐漸被認識和接受，越來越多地應用于供水管網中，取得良好的經濟效益和社會效益。廈門水務集團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七種壓力等級的產品可供選擇，規格在DN20mm～DN630mm之間。管材衛生符合GB/T17219的要求。

●良好的化學穩定性，耐腐蝕，使用壽命長；

●材質衛生無毒，長期使用不結垢、生銹，水質好；

●抗震動、抗沖擊強度高；

●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），接口數量少，安裝速度快；

●管道內壁光滑且不隨使用時間變化，水頭損失小；

●具有良好的柔韌性，易彎曲成型；

●耐磨性優于金屬管道。

三 、PE給水管的技術、經濟性分析

我國供水管網建設已普遍采用球墨管，塑料管（主要是PVC管和PE管）也有一定的用量。PE管材質無毒，故目前歐美等發達國家使用的塑料給水管多為PE管。現將PE管與球墨管對比來說明PE管的優越性。

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，PE管水頭損失較球墨管減少近40%，有效提高管網的末端壓力。

2、管道綜合造價比較

通過相似施工條件的工程造價分析 (見表2)

                      表1綜合 造 價                    （元/米）

表中：①（三）=（一）+（二）

②主材費取自廈門市場信息價格。

③工程按福建省市政定額取費。

表2　綜合造價比率        （PE管/球墨管）

PE管造價僅相當于球墨管的70%左右。在實際應用中，用較小規格PE管道代替輸水能力相同的球墨管可進一步降低造價。

3、綜合效益分析

工程的綜合效益是指由建設投資、維護費用、使用壽命、節能等多種因素形成的長遠效益。PE管造價低于球墨鑄鐵管；管道不生銹、不結垢；接口密閉性好，降低管道漏損；水能耗低、耐腐蝕、使用壽命長， 具有較強的適用性，社會效益和經濟效益明顯。

四、PE給水管道施工

PE給水管作為一種新型管材，國家標準的施工驗收規范尚未出臺。現僅以本人在實際工作中的體會，談談PE管施工中應注意的一些問題。

通常情況下，PE管要求埋地敷設，覆土深度大于0.7m，若確需局部地面敷設時，須使用抗紫外線的黑色PE管并采取保護措施。施工順序為：挖溝槽→管道安裝→部分回填→試壓→敷設警示帶和示蹤線→全部回填。

1、管溝槽斷面及管道基礎

管溝開挖斷面大小對施工進度及成本有較大影響。通常于地面上預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。

管道基礎要求平整并有足夠的強度，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，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、機械連接、電熔連接等方式。施工中可從連接方式的特點、施工條件、造價、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、管道接口質量好、不需管件等優點而被大量使用。由于存在需配備熔焊設備、接口熱熔操作耗時長、技術要求高等不利因素，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，目前生產此類產品的廠家較少。

法蘭連接適于不同材質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，可用于同材質管道的連接，但管件價格高，通常只在特殊位置、施工難度較大時才采用。

（2）熱熔連接質量控制要點

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

●不同材質、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及時清理；

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

●未完全冷卻就移動連接件或對連接件施加外力；

●熔接設備要定期維護保養，保證設備良好的使用狀態。

3、管道敷設

管道改變方向時，可利用管材良好的柔性進行彎曲敷設，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，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

管道安裝完畢應盡快回填，試壓應保證管頂填土高度不小于0.5m。從管底到管頂以上0.3m范圍內的回填材料必須嚴格控制，可采用碎石屑、砂礫、中砂、粗砂或開挖出的良質土。當管道位于車行道下且鋪設后立即修筑路面時，須用中、粗砂分層回填夯實，每層不大于0.2m。對管頂以上0.5m范圍內應輕夯壓實，達到規定的壓實度。夯實從管溝壁開始逐漸向管道靠近，兩側對稱進行。雨季施工要及時排除溝槽積水，防止管道漂浮。

5、管道防護

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

6、管道試壓

PE管道的水壓試驗是對管道接口、管材、施工質量的全面檢查。參照《給水排水管道工程施工及驗收規范》的規定，要求管道試壓每段長度不宜大于1.0km，在設計工作壓力1.5倍且不小于0.6Mpa的試驗壓力下1 h各接口不滲漏，即強度試驗合格；穩壓1h壓降不大于0.05Mpa可判定嚴密，試驗合格。

五、PE給水管在供水管網不開挖更新方面的應用

城市舊給水管道因鋪設的時間久遠，缺少維護而漏損嚴重；同時內壁腐蝕、結垢致使管道的過水面積減少，輸水能力降低，嚴重地污染水質。采用傳統“換管”的更新改造方法，由于開挖需要大面積施工場地，在城區實施存在相當的難度。PE管具有良好的柔韌性，內外壁光滑，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。內襯PE管的管徑小于原有管道的管徑（新管管徑為舊管內徑的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，比起重新敷設新管的更新方法來，造價和施工難度都大大降低。

六、結論

廈門水務集團在多個小區給水工程使用DN160、DN225 PE管，總長共計15kM。根據試壓情況統計，在規定試驗壓力下，均一次試壓成功且無明顯的壓降，遠低于規定的要求，投入使用幾年來，管道狀況良好。經工程造價的對比分析，使用PE管較球墨管降低造價達30 %。

1、PE管具有獨特的性能，工程中使用PE管既可降低工程造價，又有利于保護水質和節省運行費用，具有良好經濟和社會效益，值得在供水管網中推廣應用。

2、應根據PE管的特點，加強對員工操作技術的培訓工作。

3、管道的連接方式各有利弊，選用時應兼顧且靈活應用。

4、PE管襯里性能優良，內襯PE管更新給水管道技術具有無須大開挖、投資省、對環境影響小的優點，具有良好的應用前景。

（作者單位：廈門水務集團）