PPR 管材的特性及其在测压管制作与埋设中的应用

刘传如，武 锋，徐 浩，刘 方，方应东

（安徽省（水利部淮河水利委员会）水利科学研究院（安徽省水利工程质量检测中心站），安徽 合肥 230088）

0 引言

测压管是水库大坝渗透压力监测中常用的一种监测方法，通常测压管由进水段(花管段)、导管段、管口段3 部分组成，按照《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）的要求，测压管宜采用镀锌钢管或硬塑料管，内径宜采用50mm。以往测压管大都采用镀锌管加工制作，由于镀锌钢管长期使用后会上锈，给长期使用和维护带来不便，所以现在也有用304 不锈钢管来制作测压管，但304 不锈钢管成本较高，加工制作难度大，经济性差，目前使用的较少。依据有关的规范要求，测压管也可采用硬塑料管来加工制作。在硬塑料管中，普通的PVC 管管壁薄耐冲击力差，长期使用效果不好，为了探究更好的测压管材料，在太湖方洲水库的渗压系统改造项目中以及肥西大官塘水库中，尝试采用了PPR 管材来制作测压管，经阶段埋设使用表明，其具有成本较低、加工制作方便等优点，使用效果良好。

1 PPR 管材的分类与特性

PPR 管材又叫三型聚丙烯管、无规共聚聚丙烯，采用无规共聚聚丙烯经挤出成为相应的管道材质，注塑成为管件。一般来说，无规PP 共聚物比PP 均聚物的挠曲性好而刚性低。它们在温度降到32 ℉时候，还是可以保持适中的冲击强度，PPR 在20 世纪90 年代初时，使用气相共聚工艺使在5%上下的PE在PP 分子链中自由地均匀聚合（无规共聚）而成为新型号管道材料。其硬度较高，抗冲击性能、长期挠曲性能、防化学物品侵蚀性能好，常温下不与任何已知溶剂反应，使用时限高达50 年左右。

PPR 管材一般用S 表示ppr 管材的无量纲数值系列规格，有如下关系：

式中：dn为PPR 公称外径，mm；en为PPR 公称壁厚，mm；一般正常使用的PPR 管材型号规格有5、4、3.2、2.5、2 等5 个系列。按照标准尺寸率SDR值可分为11、9、7.4、6、5 等5 个系列。

SDR 为PPR 管材公称外径dn与公称壁厚en的比值。SDR 与PPR 管系列的关系为SDR=2S+1。

PPR 材料的管件规格的表达方式：PPR 材料的管件公称外直径dn是表示与PPR 管件相连的PPR管材的公称外直径。PPR 管件的壁厚应大于等于相同的PPR 材料管系列S 的PPR 管材的壁的厚度。例如：PPR 材料的管材S5系列、PPR 公称外直径dn为25mm、PPR 公称壁厚dn为2.5mm，可表示为S5、dn25×en2.5mmPPR 管。

2 PPR 测压管的制作与埋设

渗压监测设备安装通常有直埋式和测压管安装两种方式。在肥西大官塘水库项目中，根据《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）等相关规范要求，结合项目实际情况，选择安装便捷、可维护型较强的测压管安装方式进行渗压计安装。

（1）测压管最好使用镀锌材料的管材或硬塑料管，内径大小应采用DN50mm 较为合适。

（2）测压管在制作透水段时候应根据监测的目的或部位来判断，当其用在点压力的监测时最好是长1～2m。外部用土工织物或滤网布包裹。孔壁与透水段之间要用反滤料进行填充满。

（3）在制作测压管的导管段时要平直，且内部表面要顺平无阻碍，接头地方要用外箍接头。管口端要高出地面以上，并要安装相关保护装置，防止外面水进来和人为损坏。

（4）在埋设制作好的测压管时，可以随坝体填筑进行填埋铺设，也可以在相应的土石坝工程完工后、蓄水前时用钻孔进行填埋铺设。

（5）可以使用导管的相应管材加工制作其透水管，使用与导管等直径的多孔聚乙稀过滤管或透水石管作透水段，面积开孔率最好为10%～20%（使其成梅花状分布，要均匀排列且内壁不出现毛刺现象），长度最好在1～2m，外部包扎土工织物，孔壁与透水段之间要用反滤料进行补充填满，管底部要进行封闭，不可留下沉淀管段。

（6）钻孔直径采用Φ110mm，在50m 深度内的钻孔倾斜度应小于等于30°，不能用泥浆护壁，需测量记录第一次水位以及稳定水位，描述各土层的岩性，作出钻孔岩芯的柱状型图示。

（7）要先在孔的底部填大概20cm 厚的反滤料，然后将测压管每根按顺序对接下入钻孔的内部。等所有测压管都下入钻孔内后，在孔壁与测压管间回填反滤材料，填到设计高程。对黏性壤土或者是砂壤土可用细砂这样的材料作为反滤料使用；对砂砾这样的石层可以用细砂和粗砂的混合在一起。反滤层以上就可以用膨胀土泥球进行封堵孔口，泥球应需由直径5～10mm 的不同粒径组成，且应风干，不适宜阳光暴晒或烘烤之类，封孔的厚度应大于或等于4mm。

（8）在岩体内钻孔埋设测压管，花管周围适宜用细砾或粗砂材料作反滤材料，导管段用水泥或水泥砂浆膨润土浆封孔然后进行回填，反滤材料与封孔材料之间可铺设20cm 厚的细砂进行过渡。

（9）测压管进行封孔和回填完成之后，向孔内部注水进行灵敏度检验，在地下水位比较相对稳定时候进行。试验前应先测量定管中的水位，然后再向管内部注水。若进水段四周是壤土，注入的水量相当于每一米测压管容积的3～5 倍。若是砂砾料，则为5～10 倍，注入后要不间断观察和测量水位，直至恢复到或者接近注水之前的水位；对于黏壤土，注入的水位应在120h 之内降到原水位才为合格；对于砂壤土，24h 之内降至原水位才为合格；对于砂粒土，1～2h 之内降至原水位或者注水后升高不到3～5m 才为合格。

PPR 管材制作好，如一根长度不够，可利用PPR 直接头采用热溶接的方式联接多根，以达到测压管长度设计要求为准。

结合肥西大官塘水库项目实际情况，测压管的透水管段和导管段都采用S5系列PPR 管，可选用PPR 公称外径dn为63mm、PPR 公称壁厚en为5.8mm，依据该参数计算，制成后的PPR 测压管其内径约为51.4mm。

综上所述，采用63mm×en5.8mmPPR 管制成的测压管从选材、管径大小、制作要求等完全符合《土石坝安全监测技术规范》（SL551-2012）测压管及相关安装填埋铺设等有关规定。

3 测压管孔口保护措施的要求

本次采用圆柱状304 不锈钢防护罩作为测压管的孔口保护设施，防护设施分为下端固定盘和上部防护罩，采用6mm 厚304 不锈钢板卷制，用内六角专用钥匙从底部上锁，上部防护罩可自由拆卸，便于设备检修与杂物清理，防护设施底部预留穿线孔，供渗压计信号线穿出。

4 结束语

PPR 管材具有轻便耐用、成本低廉、不会上锈、使用方便等优点，比较适合用于测压管的制作与应用。用PPR 管材制作埋设测压管时，应注意以下几点：

（1）PPR 管材和管件应采用热熔连接，不能直接在管材和管件上套丝连接。

（2）在热熔连接过程中一定要使用质量可靠的专业热熔设备，以确保熔接的质量。

（3）PPR 材料的管道在5℃以下存在因为温度较低导致的易脆性质，冬天实施作业应注意，切割管道时要用较锋利的刀具缓慢切割。对已经安装好的PPR 管道不能施加重力挤压、敲打，如有必要可对容易受到外力的部位覆盖保护物。

（4）PPR 材料的管道在长时间受到紫外线的照射下容易出现老化降解，直接暴露在室外或者阳光能直接照射到的管材部位要安装深色防护装置。

（5）孔口保护装置要安装固定牢靠■