★施工及相關知識

1、PVC-U纏繞管的制作工藝

PVC-U纏繞管的生產工藝分二步。步首先是在工廠生產出纏繞管的型材．第二步是將型材在施工現場纏繞成成品管材。
型材的生產是將PVC樹脂及其各種加工助劑、改性劑、滑劑等在混料機中混合均勻．然后將混好的物料加入雙螺桿擠出機．經型材模具擠出型材料坯，再經冷卻定型工藝．成為型材。200～300m長的型材繞成一個盤園，以便于運輸。
將型材纏繞成成品管材是通過纏繞機來進行的。纏繞機的重量和體積都不大，便于運至施工現場。型材與型材之間．有專門的扣接結構，通過PVC專用膠合劑進行連接。扣接結構涂膠后能形成四個密封面的迷宮式連接。同時保證了連接強度和密封性。

2、環剛度和剛度的概念和意義

環剛度是描述柔性管材在外負荷(管外液壓載荷、泥土載荷、車輛沖擊載荷、管頂堆集物載荷等)作用下，抵抗變形能力的物理量。
剛度通常是指作用在管子上的力(載荷)與管子垂直變形的比值。根據結構力學．受垂直載荷的管圓環的垂直變形量(圖1)為

式中：y-垂直變形，m；
F-施加載荷，N；
rm一管子的平均半徑，m；
E-管壁材料的彈性模量，MPa；
I-管壁的慣性矩．m⁴。

所得的結果就是管材的測試環剛度，式中：

F-5％變形時施加的載荷，N;
y-5％變形時垂直方向的變形量，m;
L-試樣的長度，m;

3、柔性管和剛性管

埋地管道要承受外載荷，根據承受外載荷的表現不同．幾乎所有的管子都可分為柔性管或剛性管。其不同之處在于：
剛性管．象混凝土管．鑄鐵管．石棉管，玻璃鋼管和瓦管等．在破壞之前，幾乎不發生水平方向上的變形．因而不會受到回填土壤水平方向的支持。
而柔性管．象PE管．PVC管等塑料管．金屬波紋管．鋼管等．在垂直作用的載荷下會發生變形．并因此受到管周圍土壤的水平支持作用。
在埋地管材設計上．認為剛性管是一個獨立結構．由管材本身承受一切內外壓。而柔性則是由相互作用的管子和周圍的土壤組成結構系統，共同承受外負荷。
與剛性管相比。柔性管的變形有如下優勢：
● 變形使得積累的應力能夠被釋放出來。土壤成拱作用使得管材周圍產生更均衡的土壓力分布。
● 形變提供了監測管材鋪設質量的方便方法．一般形變越小說明鋪設質量越好。
● 剛性管承受的負載作用在剛性管上．如果負載超過了管材材料的屈服強度．管材將以突然破裂或裂
紋的方式破壞。
●柔性管材料是韌性材料．在重載荷下．管材變形而不是破裂。這種變形常足以釋放積累的應力而不破
壞管子的正常使用。因此．柔性管系統比剛性管系統能夠承受外載荷還要大

3、柔性管道埋地設計依據

柔性管因與周圍土壤相互作用而能承受較大的外載荷，管子與土壤的變形和壓縮主要與三個方面的因素有關：
1、管剛度： 2、土壤剛度． 3、外載荷。
因此，管剛度、土壤剛度和外載荷，構成了柔·性管埋地外載荷設計的主要依據。
(一)土壤的剛度
垂直外載荷(包括土壤)作用在柔性塑料管道上使得垂直方向直徑減小．而水平直徑增大，所以產生被動的土壤抵抗力，以支持管子。填埋材料(土壤等)的類型和密實度決定了土壤的抵抗力(或土壤剛度)的大小。通常有較大顆粒．有棱角的材料比顆粒較小，較圓的材料，在相同密實度情況下。抵抗力大；或者說產生相同的抵抗力，所需的壓實程度低。
(二)填埋土的分級及其模量Es
表一

注：1-非粘結的泥土、沙礫； 2-非粘結的泥土、沙粒；
3-粘合的泥土（沙礫和沙爍）；4-粘界的泥土（淤泥，粘土，土壤）。
A-管溝填沒各層用未松動泥土或填基土（沒有作實壓測試）；
B-管溝有垂直支撐，用原板或輕質條打樁，或非壓實的回填，或液壓推填；
C-管溝用片條打樁或用木板垂直支撐；
D-重新填埋時在各層上樁實或壓實在，并作壓實測試。
（三）作用在管子上的動載荷/MPa
作用在管子上的動載荷一般是指運輸車輛或重型設備的載荷及其沖擊載荷。埋沒深度越淺，動載荷的影響越大，通常埋設深度超過3米時，將不會受到動載荷的明顯影響。
表二所示是美國高速公路及運輸協會（AASHTO）所計算的在不同覆土高度情況下作用在管子上的載荷。
表二：作用在管子上的載荷/KPa

覆土高度/m

H-20

E-80

覆土高度/m

H-20

E-80

0.3

86.4

N/R

4.3

可忽略

28.8

0.6

38.4

182.4

4.9

可忽略

24.0

1.0

28.8

163.2

5.5

可忽略

19.2

1.3

19.2

127.2

6.1

可忽略

14.4

1.6

12.0

115.2

6.7

可忽略

13.2

1.8

9.6

108.0

7.3

可忽略

12.0

2.1

8.4

84.0

7.9

可忽略

9.6

2.4

4.8

76.8

8.5

可忽略

7.2

3.0

可忽略

52.8

9.1

可忽略

4.8

3.3

可忽略

58.8

10.7

可忽略

可忽略

3.7

可忽略

38.4

注：1、N/R：不推薦的覆土高度；
2、包括沖擊系數；
3、H-20為20噸車，E-80為80噸車。

5、埋地管環剛度的選擇

在埋地深度．地質條件和環境條件等設計依據條件確定后，應對選擇的管道環剛度是否滿足管道長期使。進行計算t即計算管道在外載荷下的變形量。如果管道的變形量小于或等于5％。則說明管道的環剛度可滿。長期使用的要求。如果實際變形量大于5％．則需要重新選擇更高環剛度的管材或者在設計中采用更高剛度的填埋土壤或者通過夯實等措施．增加填埋土的密實度。
計算方法如下：
1、填土載荷Q₁
Q₁=ρ.H÷φ 式中：
Q₁一填土載荷；MPa；
ρ一填土的密度；
φ-應力系數，φ=0.85
2、車輛載荷或推積載荷Q₂
車輛載荷和外推積載荷（建筑物、大型設備、推集物等）不需累加計算，可取其較大者。
車輛載荷可查表二，推積載荷需根據情況進行計算。
3、總載荷Q
Q=Q₁+Q₂
4、相對剛度（填土模量與管環剛度之比）的計算

5、塑管變形
根據計算出的r值．在下面圖2中讀出管子的相對變形量δρ／εs。其中δρ為管子的變形，εs為填土的陌縮彎形

a-對于鋼管（Watkins）
b-對PVC和HDPE塑管（Hoechst）
c-被外推區
m-平均值

又因為

故可根據εs的值和δρ／εs的值計算出管子的變形量δρ來根據δρ的值是否大于5％．就可驗證管子的環剛度對于外載荷Q來說是否安全。
上面的計算以及經驗和研究均可得到的事實是柔性管的變形更多地取決于管子周圍的土壤剛度．而不是管子自身的剛度。對于設計工程師，這意味著保證填埋層土壤和原狀土強度，在施工中采取切實措施保證填土的密實度及有關設計要求．是非常重要的。
6、纏繞管的埋地敷設
柔性管周圍的土壤材料對管子起著主要的支撐作用，這層包覆層堅實穩定，通常稱之謂”填埋層”。填埋層產生的支撐力的大小直接同它的剛性成正比．而其剛性除與其土壤種類有關外，還與其密實度有關．因此．填埋層材料通常應夯實。管材上面回填土的材料的剛性也會影晌管材的行為。這是由于回填土的拱形作用，會使管材承受的外載荷大大降低。由于管材周圍和上部土壤應力的再分配，導致負載從管材上移開。管材上部回填土的剛性越大．拱形作用越可能發生。
因此對柔性管系統．更應控制好回填材料和壓實方法。
柔性管系統管溝示意及有關術語見下面圖3所示．(參照ASTM D2321—89熱塑性管使用規范一排污及無壓輸水地下管道工程)。

有關定義如下：
1、墊層：除了使管溝底部達到要求的坡度外．墊層使不規則的管溝達到平整．確保沿管材縱向形成均勻的支承好是用砂土。
2、管腋：在管材下半部的回填土稱管腋，它分散了外加的載荷．為防止管材的橫向變形提供了初的支撐。管腋處材料的性質和回填的質量是限制柔性管材發生形變的重要的因素之一。為確保支撐效果，國外(美國塑料管研究所)認為，該區域應從管溝底部一直延伸到管材直徑的75％以上。管腋土好使用沙子．至少是能形成均勻支撐的沙土，并要夯實。夯實的程度要要根據管子和回填土的性質而定，一般掌握在夯實后，管材垂直方向的變形(直徑的增大)量不大于原內徑的2％為宜。
3、初填：這一區域的回填土的主要功能就是分散來自上部的負載．隔離來自終回填土層對管材的任何不利影響，在有車輛載荷時，管頂以上初填層高度應不小于500～700mm，并應夯實。
4．終填：終填材料不屬于填埋層．所以它的性能和壓實質量對柔性管的影響較少。然而．剛性大的回填材料產生拱形作用．可以減少管材上面的負載。終回填土的材質和夯實度要求．應符合有關慣例和規范的要求。
7、管子的連接和維修
管與管的連接采取環氧樹脂包覆方法或外用不銹鋼專用件固定．內用塑料焊密封。具體施工時公司將派專人指導或者直接施工．方法簡單．造價低，通過應用及壓扁試驗．性能可靠。
如果其它項目施工時造成管子損壞．如果面積較大．只能截一段換掉．如果僅造成一個洞時，用塑料薄板使用