钢带增强聚乙烯螺旋波纹管简介与连接工艺改进

张健生，刘咏平

(广东联塑科技实业有限公司，广东佛山 528318)

近年来，我国大口径塑料管发展迅猛，各地出现了投资生产大口径塑料管的热潮。在埋地排水管领域，出现了各种结构的PE、PVC管道，包括双壁波纹管、缠绕结构壁管等，这些管道有各自的优缺点，不过大多都是全塑料管道。中小口径全塑料管道具有一定的优势，产品质量也能符合使用要求，但在管道口径＞800 mm时，作为埋地排水管使用时的关键性能指标环刚度就很难达到SN8以上，因为不论是PE还是PVC，其材料弹性模量是很低的，管材环刚度与直径的三次方呈反比，因此，大口径纯塑料管的环刚度很难达到SN8，极大地限制了塑料管道的应用范围。在此情况下钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的开发成功解决了塑料管道无法大规模应用的问题［1］。

1 PE钢带管管材介绍

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管是以高密度聚乙烯为基体，用表面涂敷黏接树脂的钢带成型为波形作为主要支撑结构，并与聚乙烯材料缠绕在热熔状态下有机复合成整体的双壁螺旋波纹管［2－4］。

与其他管材相比，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具有以下优点:

①优异的物理性能。聚乙烯有很好的刚性、强度，也有热熔连接性能优良等特点，有利于塑料管的安装。②耐腐蚀，使用寿命长，PE管可耐多种化学介质的侵蚀，不需作防腐处理。此外，它也不会促进藻类、细菌或真菌生长，使用寿命达50年。③韧性、挠性好。PE管是一种高韧性管材、其断裂伸长率超过500%，对管基础不均匀沉降和错位的适应能力非常强。另外，PE管的挠性是指PE管可以盘卷，减少了大量的连接管件。PE管的走向容易按照施工方法的要求进行改变，在施工时，可在管子允许的弯曲半径内绕过障碍，降低施工难度。④流通能力大，经济合算。PE管内壁光滑，不结垢。PE管内表面当量绝对粗糙比值是钢管的1/20，相同管径、长度和压力下的PE管流通能力要比钢管大30%左右，因此经济优势明显。⑤连接方便，施工简单，方法多样。PE管管体轻，搬运方便，焊接容易，焊接口少，而且当施工条件受限制时，可采用电熔焊接，大大降低了施工难度和工程费用。⑥密封性好。PE管本身采用熔接连接(热熔或电熔)，本质上保证了接口材质、结构与管体本身的统一性，实现了接头与管材的一体化。其接口的抗拉强度与爆破强度均高于管材本体，可有效抵抗内压力产生的环向应力、轴向应力。因此，与橡胶圈类接头或其他机械接头相比，不存在接头扭曲造成的泄漏危险，密封性能良好。⑦维修方便，可以不停水、气维修和安装。⑧抗应力开裂性好:PE管具有低的缺口敏感性，高抗剪切强度的段异的抗痕能力。耐环境应力性非常突出。⑨耐磨性好。聚乙烯管与钢管的耐磨性对比实验表明:它的耐磨性是钢管的4倍。⑩良好的抵抗快速裂纹传递能力。实践表明，在塑料管道中的PE管抵抗裂纹传递能力比其他管道要强。

由此得出的结果是:钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管的优势是施工方便、快捷。由于该管材宏观上具有很好的柔韧性，而在局部管段又有很强的刚性，因此，在管道施工过程中不需设置混凝土垫层或混凝土管基，可在沟槽内铺垫沙层后直接铺设，基本可以做到边开挖、边下管、边回填，节省了工期，简化了施工程序，节省了人力、物力，经济效益及社会效益显著。该管材在各地市政工程中已得到了很好的应用。

2 钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的应用

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管由于性能优异被广泛运用在各种地质条件下施工，尤其是在地下水位高的地带、沿海滩涂地带等复杂地质［5］。

在福州市滨海工业集中区排污主干管网工程中，由于该工程地段在海边，地下水丰富，采取抽水排水的方法进展非常缓慢，严重影响施工进度。经过技术人员的实地考察与分析，认为必须采取降水与抽水排水同时进行的措施，使管沟内的水尽量排净，同时，管材焊接人员也必须在这段时间内焊接好管材底部，采取在降水、抽水的同时进行管材焊接，确保施工顺利进行。

在泉州惠安污水处理厂排污管道工程中，也出现了类似的情况，管沟地下水位高，且设计管线的旁边有一道小渠，地表下有1 m高的沙层，小渠内的水通过沙层渗漏到管底，施工时采用四台水泵同时排水，在管道前方超挖一个大坑，使水尽量都流入坑里，确保管材接口处没水，焊接时用干布擦净管口周围的水和泥浆，快速焊接好管的底部。对于该地质情况，我们希望能完全把水抽净后再进行焊接，但实际施工时一般很难做到，通常的处理方法就是在管的端部与两管对接处进行部分超挖，把水都排到超挖的坑内，同时用多台水泵进行排水，保证管道焊接处无水，通过快速焊接解决问题。

虽然两项工程最后都圆满完成，但也暴露了钢带增强聚乙烯螺旋波纹管实际应用中出现的一些问题。

通过工程实例我们可以看到在地下水丰富的地质条件下必须尽快在降水与抽水排水这段时间内焊接好管材，这样才能缩短施工工期降低施工成本。然而钢带增强聚乙烯螺旋波纹管本身的结构决定了它的两端面具有错位，错位的结构如图1所示，故此，现有的连接方式在施工过程中容易出现以下问题:

图1 现有的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构示意图

①对管放置麻烦，工地恶劣的环境下，要把管材对号，对平小于10 mm是极其困难的;②错口位置为手工焊接，只焊错口位置极易造成渗漏，必须将管材的一周都要焊接上。

这些问题将延长钢带增强聚乙烯螺旋波纹管焊接时间，增加了施工成本并带来安全隐患。

3 连接工艺的改进

对于工程中出现的问题，本人提出改进连接工艺如下:将钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的至少一个连接段切削平整，并在该端口附近铣平连接区域的外表面波纹，然后在连接区域上缠绕塑料层，再经过铣削加工使塑料层外表面及管口端面平整。对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外表面的切削使得钢带增强聚乙烯螺旋波纹管1具备了两个平整的接口2(如图2所示)，可方便使用常规的缠绕管或实壁管的连接方式进行连接。

图2 改进生产的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管结构示意图

为了方便管材之间的相互连接，所缠绕的塑料层与钢带增强聚乙烯螺旋波纹管中的连接处端面必须平整，并且与管材的轴心垂直(如图3所示)。钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外表面没有缠绕塑料层的带有钢带的波纹缺口通过聚乙烯塑料堵住。在具体的加工过程中，对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管外表面进行切削的面积可能大于缠绕上塑料层的连接区域的面积，故而在连接区域之外，因切削加工导致管外表面带有钢带的波纹缺口，用聚乙烯塑料将该缺口堵住。在钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的两端均采用该加工方法效果更佳。

图3 改进技术生产的管材两端切削平整示意图

通过对钢带增强聚乙烯螺旋波纹管接头的加工，钢带增强聚乙烯螺旋波纹管具备了两个平整的接头，安装施工方便，综合施工造价降低，施工效率得到了大大的提高。在佛山市顺德区市政排水工程中，我公司使用改进的钢带增强聚乙烯螺旋波纹管连接工艺的管道铺排时间比使用原工艺的铺排时间大大减少，节省工程进度近一周，降低工程费用数十万元，在实际工程应用中取得了良好的效果。

4 结束语

钢带增强聚乙烯螺旋波纹管作为一种新型耐酸、防腐、抗压、无毒、绿色环保管材，属于环保、节能型高新技术产品，以其施工方便，节省工期而成为一种具有巨大应用前景的管材。但是通过对钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管应用的实例分析，其使用技术上仍需不断完善，本文提出的连接改进工艺在佛山市顺德区市政排水工程的施工中成功应用，也为管道设计施工提供了宝贵的经验。

［1］郑皓匀，何龙新.新型钢带增强聚乙烯(PE)螺旋波纹管的应用［J］.城市道桥与防洪，2007，6(6):137－139.

［2］张玉川.新产品——钢带增强聚乙烯螺旋波纹管［J］.特种结构，2005，(22):35－39.

［3］戴维生，方 舟，赵 勇，等.钢带增强聚乙烯螺旋波纹管在污水工程中的应用［J］.中国给水排水，2011.8(27):104－106.

［4］王 韶，刘 芳.钢带增强聚乙烯螺旋波纹管的应用［J］.现代企业文化，2010，(15):168－169.

［5］高大勇，周小超.浅谈钢带增强聚乙烯螺旋波纹管回填砂施工［J］.山西建筑，2011，4(10):93－94.