室外PVC-U管道施工中特殊情况处理

1.非正常工作温度下PVC-U管道施工
1.1.温度对塑料管道影响较大，《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17：2000中规定PVC-U管材适用工作温度0℃-45℃。如管线工作温度不在正常温度内，须根据实际温度对PVC-U的设计、施工进行调整。
1.1.1.PVC-U管材的机械性能随温度变化主要表现在以下几个方面：
1.1.1.1.弹性模量：PVC-U管材弹性模量一般取3000MPa，是铸铁管的3%左右，随着温度的升高而下降，特别是温度超过50℃，其弹性模量会有明显下降。例如在60℃时其弹性模量不足2700 MPa。
1.1.1.2.弯曲强度：PVC-U管材的弯曲强度比金属管道小得多，且随温度升高下降较多。（随温度变化如下：20℃-107Mpa、40℃-82.8Mpa、50℃-69Mpa 、60℃-60.1Mpa、70℃-48.7Mpa）
1.1.1.3.冲击强度：PVC-U管材冲击强度随温度变化波动较大（随温度下降而急剧下降，且横向及纵向的冲击强度也不一致）。20℃时冲击强度与-20℃时冲击强度相差5倍，特别是在切口、裂口处，冲击强度会急剧下降。
1.1.1.4.冲击强度与温度的关系如下：
温度 / ℃ -20 -10 -5 0 5 10 20
冲击强度/（KJ/m2） 30 34 40 42 48 58 ＞150
1.1.1.5.拉伸强度：温度不同，PVC-U管材的拉伸强度变化较大。如下：
温度/℃ 10 20 30 40 50 60 70
拉伸强度/MPa 65.1 59.5 55.5 48.3 42.8 36.2 30.3
1.1.1.6.由于PVC-U管材弹性模量、弯曲强度和拉伸强度随温度升高而降低，冲击强度随温度升高而升高，为了保证PVC-U管材的机械性能及使用条件，一般规定使用温度为0~45℃。
1.2.冬季施工（温度较低）注意事项
1.2.1.严格按要求运输、搬运或储存管材管件
1.2.1.1.在北方或东北地区经常在冬季施工，因气温较低，PVC-U管材的冲击强度低，弹性模量、硬度比钢铁、砂砾等小得多。在不恰当装卸、运输时，当PVC-U管材与钢铁、砂砾等较硬的物体接处时，容易造成管材磨损，或产生裂缝、划痕、裂纹。在使用时，管材会因划痕、裂逢处产生应力集中而使管材爆裂（裂缝产生的应力集中取决于裂缝的锐度，锐度越大，应力越集中）。因此，在运输、搬运、施工过程中要按要求操作，避免抛、摔、滚、拖，不得剧烈撞击，不得与坚硬物碰撞，堆放高度不宜超过1.5m。
1.2.2.管沟开挖应符合标准，回填土要保证质量
1.2.2.1.管沟开挖应符合标准。为了防止管道铺设在冻土层内，必须对当地的资料汇总后确定沟槽开挖深度。为了保证回填土时能按要求操作、夯实，避免管道及接口承受弯曲应力而破裂，必须做到：
1.2.2.1.1.管沟必须平直，开槽的底部宽度不宜小于管外径加0.5m，且总宽度不得小于0.7m;
1.2.2.1.2.严格控制槽底深度，既不能过深，也不过浅。过深时必须用沙砾回填密实到规定深度。在土质坚硬的地方及遇到障碍物的地方，例如挖沟碰到石头等硬物时，施工者为了降低施工难度，或将沟挖成弯曲的、或弯曲半径较小、或不能保证沟槽的深度，这样易造成管道铺设后成弯曲状，使管材、管件及接头承插口受弯曲应力。送水升压时极易引起接头漏水或管材、管件破裂。（图一）
1.2.2.2.预防冻土地基，避免管沟沉降。冬季施工，要确保管道沟底位于末扰动的原状土上，或开槽后经回填密实地层上。如土壤含水量高、地基不密实来年温度升高，冻土融化，管沟地基下沉，导致管道下沉，引起管道弯曲和接头处受拉，产生额外应力，轻者使接头拔开漏水（漏水导致地基进一步下沉），重者使管材爆裂。所以，冬季管沟尤其是含水量高或松软处的特殊地层，要参考《给排水管道工程施工验收规范》执行，切不可认为管道地基无关紧要而忽视之。
1.2.2.3.回填土按规定进行。《埋地硬聚氯乙烯给水管道工程技术规程》CECS17：2000规定，“回填土时先将管下支撑角范围内的肋角部分用砂砾土回填密实，其高度不得小于0.2dn。然后用砂土或符合要求的原土回填管道两则，每次回填密实后的厚度不宜小于100mm，不得大于200mm，且必须从管两则同时回填，夯实后再回填一层，直到回填至管顶0.3m 处……”如果不按规程进行，随便将土尤其是冻土一次性填于管沟中，既不在支撑角内填砂料或填符合规定的原土，也不分层夯实，则无法保证地基平实，造成管道局部弯曲。如果地基上有硬物，在管道送水或运行中因流速变化或气体存在而使管道产生振动，硬物（如石块等）会与管子发生撞击，使管子破裂或逐渐磨穿。同时在管道振动或有热膨胀时，易发生侧移，造成管道弯曲，接头受力，导致管材或管件因承受巨大应力而破裂。还应注意管沟两侧外负荷的不均匀（车辆、堆置物等）而引起地基下沉，
图1
图2

1.2.3.冬季管道的粘接应按规程进行。PVC-U管材粘接剂主要成分是聚氯乙烯溶剂，其粘接原理是先将粘接剂涂抹在承口内表面和插口外表面，将PVC-U管表面溶胀或溶解，借助承插时的挤压力，将两个溶胀表面挤压成一体。粘接剂中溶剂极易挥发，挥发后使溶解的浅层表面重新成为硬质固体，基本不影响母体强度，而又使粘接强度达到承压要求。胶粘剂用量不宜过多或过少，少了不能保证严密或强度，多了则在承插后顺管材内壁或外壁流淌，腐蚀管材，使管材外壁或内壁变软，送水或升压时易从该处破裂。温度较低施工更易造成事故，因气温低时，粘接剂的挥发速度明显减慢，渗出相同量的粘接剂可造成更深的管壁浸渍深度，明显降低了该处强度。所以粘接管道时应严格按照规范要求进行施工，粘接剂的用量以承插到位后，接口边缘有少许粘接剂溢出为度，且要将溢出的粘接剂用布擦拭干净。在承口里涂胶时，要由里向外涂，以免胶粘剂流入管材或管件内壁。
1.2.4.管道的热胀冷缩。PVC-U管材的热膨胀系数为0.07mm/(m℃)，比传统管材大。因此要注意因温差而引起的纵向变形，尤其是地表水作水源的输水系统。由于橡胶圈连接管道接口具有可伸缩性，可不考虑此问题，但是对于粘接连接的管材，特别是明敷管道，因为粘接后的接口是刚性的，无法胀缩，如不设置伸缩接头，膨胀或收缩所产生的巨大应力将作用在管材本身或管件上。经计算，对75~200mm口径的水管，12~15℃的负温差使管材受到纵向拉应力相当于管内承受着1.18~3.04Mpa的内水压力，这是非常大的应力，极易引起爆管，正确做法是在设计中加设活套接头。伸缩节数目应按照管线运行中的闭合温差，用以下公式计算：
ΔL= 0.07 L•Δt
式中： ΔL—因温差产生的纵向变形/mm；
0.07—PVC-U管材的线膨胀系数（mm/m• ℃）；
L—管线长度/m；
Δt—敷设与使用中内外介质的温度差/℃）
1.2.4.1.一般来说，伸缩节的距离不宜大于150米，伸缩量不宜小于12cm，当活套管的伸缩量小时，应增设伸缩节的数目。
1.2.4.2.值得注意的是，与法兰短管的连接应采用柔性连接，这是因为在众多的PVC-U管件中，PVC-U法兰是最容易因纵向拉力而破坏。
2.管道穿越河流、铁路、公路
2.1.管道穿过河流时可采用管桥或河底穿越等形式，有条件尽量利用已有或新建桥梁进行架设。穿越河底的管道应避开锚地，一般宜设两条，管道内流速应大于不淤流速。管道距河底的埋设深度应根据水流冲刷条件确定，并均应有检修和防止冲刷的设计，安装完毕马上按设计要求回填，防止管道浮出管沟，对于地下水位较浅处必要时要进行浮力计算；对于管桥施工必须考虑温差引起的PVC-U管道的热胀冷缩及紫外线照射问题。
2.2.PVC-U管穿越主要公路、铁路时应采用设防护套管的穿越方案，一般采用顶管法施工套管，但新建公路亦可采用明埋法施工套管。防护套管内的给水PVC-U管材拉入套管和运行时必须作相应的保护和固定，以防止塑料管与套管接触摩擦遭到损坏。





3.环路铺设。
3.1.在环路上铺管时，可采用直管借转铺设，PVC-U管每个接口允许借转角一般取1º，具体方法是利用短管或增加双胀管若弧度状。
4.与检查井或蓄水池井壁连接。
4.1.PVC-U管材经常需要与检查井或蓄水池井壁预留孔连接，PVC-U管需做中介层，中介层作法：
4.1.1.PVC-U管材外表面擦拭干净，均匀涂上一层PVC-U胶粘剂；
4.1.2.在胶粘剂上撒一层干燥的粗砂；
4.1.3.重复前两个步骤，一般涂三层可达到使用要求。待中介层固化后按一般传统管材做法与预留孔连接即可。
5.弯头、三通、附配件等受力处的处理
5.1.按规程规定，PVC-U管道在水平或垂直转弯处，三通、管道端部和关闭的阀门处均应根据管内压力计算轴向推力，设置止推墩；
5.2.管道上设置的阀门、消火栓、排气阀等附配件，其重量不得由管道支撑，必须设置混凝土或砖砌等刚性支墩，支墩应有足够的体积和稳定性，并用锚固装置将其上的附配件固定，当附配件可能产生轴向推力时，还应设置止推墩。
5.3.设置止推墩的目的是为了将管道上述部位产生的不平衡推力抵消，否则这种推力就可能破坏管件和接头；对附配件予以支撑有以下目的：
5.3.1.为了避免管道承受附配件重量所产生的额外应力；
5.3.2.为了在附配件发生震动、开启阀门以及安装拆卸附配件时，避免将震动和扭矩传递到管道上，而使管道破裂。
6.与传统管道连接
6.1.塑料管材规格一般以管材的公称外径表示，与传统管材表示方法不一样，因此塑料管材与传统管材或阀门通过法兰或螺纹连接时，要对两者的法兰或螺纹进行对照，否则造成法兰中心孔距或螺纹不一致，无法对接。例如DN50mm钢管对应dn63mmPVC-U管材。
6.2.PVC-U管道与金属管道规格对照表(GB)：
（公称压力1.0Mpa；D-法兰外径;D1-法兰孔距;b-法兰片厚度;N×DN-法兰孔数×孔径；单位：mm。）


塑料管道（mm） 金属管道（mm） 英制单位英寸 法兰盘尺寸
D D1 b N×DN 螺栓
dn20 DN15 1/2″ 95 65 14 4×14 M12
dn25 DN20 3/4 ″ 105 75 16 4×14 M12
dn32 DN25 1″ 115 85 16 4×14 M12
dn40 DN32 11/4 ″ 140 100 18 4×18 M16
dn50 DN40 11/2״ 150 110 18 4×18 M16
dn63 DN50 2״ 165 125 20 4×18 M16
dn75 DN65 21/2״ 185 145 22 8×18 M16
dn90 DN80 3״ 200 160 24 8×18 M16
dn110 DN100 4״ 220 180 22 8×18 M16
dn125 DN125 5״ 250 210 22 8×18 M16
dn140、160 DN150 6״ 285 240 24 8×22 M20
dn180、200、225 DN200 8״ 340 295 24 8×22 M20
dn250 DN250 10״ 395 350 26 12×22 M20
dn280、315 DN300 12״ 445 400 28 12×22 M20
dn355 DN350 14״ 505 460 32 16×22 M20
dn400 DN400 16״ 565 515 32 16×26 M24
dn450 DN450 18״ 615 565 35 20×26 M24
dn500 DN500 20״ 670 620 38 20×26 M24
dn560、630 DN600 24״ 780 725 42 20×30 M27
dn710 DN700 895 840 45 24×30 M27
dn800 DN800 1015 950 45 24×33 M30
7.泵房、阀门的操作及管线空气的排除。
7.1.水锤和气锤发生的根本原因是因为水和气体是可压缩，直接原因是管道中水流状态发生突变，导致
管道中水压发生剧烈波动。