聚乙烯（PE）管在供水管网中的应用

许文澧

一、前言

城市给水工程的一个重要环节就是供水管网建设，而管网的固定资产要占整个供水企业固定资产的70%左右。因此，管材的合理选用、应用技术的发展创新，对确保管网工况（工作压力、流量、流速）的要求、保证供水水质、降低工程造价，都具有十分重要的意义。

我国供水行业一直沿用传统铸铁管及钢管作为供水管道，近年来各地纷纷采用球墨铸铁管。随着国内化学建材的发展，人们对水质的要求不断提高，一种更环保、性能优良的新型管材——聚乙烯（PE）管逐渐被认识和接受，越来越多地应用于供水管网中，取得良好的经济效益和社会效益。厦门水务集团在给水工程中使用了PE管，也取得良好的效果。

二、PE给水管的特性

目前使用比较普遍的PE给水管道为PE80（中密度聚乙烯）和PE100（高密度聚乙烯）二类，分别有0.32Mpa、0.4Mpa、0.6Mpa、0.8Mpa、1.0Mpa、1.25Mpa、1.6Mpa七种压力等级的产品可供选择，规格在DN20mm～DN630mm之间。管材卫生符合GB/T17219的要求。

●良好的化学稳定性，耐腐蚀，使用寿命长；

●材质卫生无毒，长期使用不结垢、生锈，水质好；

●抗震动、抗冲击强度高；

●接头与管材一体化，接口可靠性高，密封性能良好；

●管道长度可按用户要求定长供货（小口径管道采用盘卷形式），接口数量少，安装速度快；

●管道内壁光滑且不随使用时间变化，水头损失小；

●具有良好的柔韧性，易弯曲成型；

●耐磨性优于金属管道。

三 、PE给水管的技术、经济性分析

我国供水管网建设已普遍采用球墨管，塑料管（主要是PVC管和PE管）也有一定的用量。PE管材质无毒，故目前欧美等发达国家使用的塑料给水管多为PE管。现将PE管与球墨管对比来说明PE管的优越性。

1、管道水力性能比较

 　 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)式做以下比较：

管径、水头损失相同，PE管输水量比球墨管提高30%以上。

管径、流量相同时，PE管水头损失较球墨管减少近40%，有效提高管网的末端压力。

2、管道综合造价比较

通过相似施工条件的工程造价分析 (见表2)

                      表1综合 造 价                    （元/米）

表中：①（三）=（一）+（二）

②主材费取自厦门市场信息价格。

③工程按福建省市政定额取费。

表2　综合造价比率        （PE管/球墨管）

PE管造价仅相当于球墨管的70%左右。在实际应用中，用较小规格PE管道代替输水能力相同的球墨管可进一步降低造价。

3、综合效益分析

工程的综合效益是指由建设投资、维护费用、使用寿命、节能等多种因素形成的长远效益。PE管造价低于球墨铸铁管；管道不生锈、不结垢；接口密闭性好，降低管道漏损；水能耗低、耐腐蚀、使用寿命长， 具有较强的适用性，社会效益和经济效益明显。

四、PE给水管道施工

PE给水管作为一种新型管材，国家标准的施工验收规范尚未出台。现仅以本人在实际工作中的体会，谈谈PE管施工中应注意的一些问题。

通常情况下，PE管要求埋地敷设，覆土深度大于0.7m，若确需局部地面敷设时，须使用抗紫外线的黑色PE管并采取保护措施。施工顺序为：挖沟槽→管道安装→部分回填→试压→敷设警示带和示踪线→全部回填。

1、管沟槽断面及管道基础

管沟开挖断面大小对施工进度及成本有较大影响。通常于地面上预制较长管线以减少管沟的开挖宽度B，一般按B=D+0.3m (D—管道外径) 确定管沟宽度即可满足要求。

管道基础要求平整并有足够的强度，开挖管沟须防止扰动基底原状土壤。基底处于地下水位以下的较软土层时，可采用先垫15cm厚、粒径小于50mm厚碎石，再铺5cm厚砂垫层的处理方法，使管道获得长期稳定的支撑。

2、管道连接

（1）选择连接方式

PE管的连接主要有热熔连接、机械连接、电熔连接等方式。施工中可从连接方式的特点、施工条件、造价、管件配套等方面综合比较来确定连接方式。

热熔连接法有成本低、管道接口质量好、不需管件等优点而被大量使用。由于存在需配备熔焊设备、接口热熔操作耗时长、技术要求高等不利因素，建议在管道工程比较集中，直线管长且分支少，机械相对集中，管沟无积水的条件下使用。否则也可考虑采用承插柔性接口的PE管及配件，目前生产此类产品的厂家较少。

法兰连接适于不同材质PE管之间和PE管与管道附件的连接，同小口径金属管道则采用钢塑接头。电熔连接操作简便、连接可靠，可用于同材质管道的连接，但管件价格高，通常只在特殊位置、施工难度较大时才采用。

（2）热熔连接质量控制要点

热熔连接对操作者技术要求较高，应注意对接口质量进行外观检查，要求接口处形成均匀的凸缘。造成连接质量问题常见有以下方面的原因，施工中应注意防范：

●不同材质、品牌、壁厚的管材和管件混用；

●连接件的端面未保持清洁，对粘有的水或泥土应及时清理；

●操作人员技能不高，对热熔连接的工艺参数（加热时间，加热温度、连接压力、冷却时间）未按规定要求严格控制；

●未完全冷却就移动连接件或对连接件施加外力；

●熔接设备要定期维护保养，保证设备良好的使用状态。

3、管道敷设

管道改变方向时，可利用管材良好的柔性进行弯曲敷设，弯曲半径须符合（表3）要求，否则须使用弯头。

表3

管道穿过井室时，将比PE管大一到二级管径的钢管或钢圈砌在井壁中作为套管，中间填充橡胶或粘土以形成柔性连接。

4、沟槽回填

管道安装完毕应尽快回填，试压应保证管顶填土高度不小于0.5m。从管底到管顶以上0.3m范围内的回填材料必须严格控制，可采用碎石屑、砂砾、中砂、粗砂或开挖出的良质土。当管道位于车行道下且铺设后立即修筑路面时，须用中、粗砂分层回填夯实，每层不大于0.2m。对管顶以上0.5m范围内应轻夯压实，达到规定的压实度。夯实从管沟壁开始逐渐向管道靠近，两侧对称进行。雨季施工要及时排除沟槽积水，防止管道漂浮。

5、管道防护

现在常用的地下管线探测设备以探测金属管线为主（非金属管线探测设备价格昂贵），无法探测到非金属管道的具体位置，PE管道被不慎挖伤事故时有发生。敷设警示带和示踪线方法可有效解决这类问题，即方便又经济。警示带可选用10cm或15cm宽的金黄色纤维带并标明提示文字以提醒施工单位注意，示踪线可采用金属导线，均沿着管线方向敷设，距管顶高度不小于0.3m。

6、管道试压

PE管道的水压试验是对管道接口、管材、施工质量的全面检查。参照《给水排水管道工程施工及验收规范》的规定，要求管道试压每段长度不宜大于1.0km，在设计工作压力1.5倍且不小于0.6Mpa的试验压力下1 h各接口不渗漏，即强度试验合格；稳压1h压降不大于0.05Mpa可判定严密，试验合格。

五、PE给水管在供水管网不开挖更新方面的应用

城市旧给水管道因铺设的时间久远，缺少维护而漏损严重；同时内壁腐蚀、结垢致使管道的过水面积减少，输水能力降低，严重地污染水质。采用传统“换管”的更新改造方法，由于开挖需要大面积施工场地，在城区实施存在相当的难度。PE管具有良好的柔韧性，内外壁光滑，并且可以焊接成长管，连接处外径与管材外径相同，强度高，非常适合于做衬装管道。采用PE管衬装法更新旧管道，已成为城市老管道改造的最佳方案之一。

PE管衬装法是将一条新的PE管拉入旧管道中以达到更新管道的目的，一次可更新的长度取决于施工条件、管道走向、管径等因素，通常在300m～700m之间。内衬PE管的管径小于原有管道的管径（新管管径为旧管内径的90%），由于PE管的摩阻力小，输水能力仍然有一定的提高。该方法不需开挖路面，施工速度快，比起重新敷设新管的更新方法来，造价和施工难度都大大降低。

六、结论

厦门水务集团在多个小区给水工程使用DN160、DN225 PE管，总长共计15kM。根据试压情况统计，在规定试验压力下，均一次试压成功且无明显的压降，远低于规定的要求，投入使用几年来，管道状况良好。经工程造价的对比分析，使用PE管较球墨管降低造价达30 %。

1、PE管具有独特的性能，工程中使用PE管既可降低工程造价，又有利于保护水质和节省运行费用，具有良好经济和社会效益，值得在供水管网中推广应用。

2、应根据PE管的特点，加强对员工操作技术的培训工作。

3、管道的连接方式各有利弊，选用时应兼顾且灵活应用。

4、PE管衬里性能优良，内衬PE管更新给水管道技术具有无须大开挖、投资省、对环境影响小的优点，具有良好的应用前景。

（作者单位：厦门水务集团）