HDPE双壁缠绕管成型及环刚度的选取剖析

HDPE双壁缠绕管成型工艺

HDPE双壁缠绕管是一种以高密度聚乙烯为原料，经高温高压缠绕焊接成型的管材，通过特殊的方管缠绕成类似弹簧的结构，并通过相同材质改性的高温焊条在高压下熔焊接成管材。管材具有弹簧的可扭曲、可压缩、可拉伸、但不可压扁的特点，这一点对于基本无内压，外压比较大的市政管材来讲非常重要。因为这种结构为管材提供了非常优异的抗外压能力。焊接方管的焊条与方管形成了一个“工”字钢形的加强结构，这个结构又被内外双层壁所束缚，其位置相对稳定，管材在外压作用时结构稳定，大幅度提高的管材的耐外负荷能力，螺旋中空的结构壁管材抗外压提高的同时产品的重量降低。由于其独特的成型工艺，可生产口径答DN3000mm的大口径管材。这种管材具有柔韧性好、寿命长、重量轻、防腐、耐磨、抗低温冲击性能好等优点，是市政排水、排污的优质管材。

HDPE双壁缠绕管的主要物理及化学特征

抗化学腐蚀性能：不受酸、碱、盐的侵蚀，不受有机物侵蚀，无细菌、藻类滋生，

不生锈、不结垢；

使用寿命长：材料老化寿命在112年以上，管材设计寿命50年；

抗冲击能力强：冰点以下依然具有很好的冲击性能，不会因水结冻而冻破，优于

UPVC、玻璃钢夹砂等材料管材；

重量轻：密度不足1，比水轻，仅为同等规格砼管的1/8，装卸、运输、安装方便，不需大型吊装、运输设备；

水阻系数低：n=0.0078-0.009，一般设计取0.01，而砼管n=0.013-0.014，同口径管材相比可增加30%-40%的流量和流速；

耐磨性能好：耐磨性能远优于砼管、UPVC管、玻璃钢夹砂管等管材；

连接方便：采用扩口承插连接方式，管材连接时方便、快捷，单口承插，不需要大型安装设备，大量减少施工时间；管材管件为同等材质，冷热收缩

同步，受压变化同步，配合特殊结构设计的橡胶圈，密封性能更可靠；环保产品：产品100%可以回收，不污染环境；

管壁平整：平整的管壁便于回填，施工快速，质量稳定，更好的体现塑料埋地排水管材的管土共同作用理论；

综合成本低：水阻小，流量大，可降低尺寸使用口径较小的管材，同时开挖量也随之降低，无需基础，砂石垫层即可，工程费用低，长达50年的使

用寿命，日常维护费用低，综合造价可与砼管相当。

HDPE双壁缠绕管和其它埋地排水管的比较

1、HDPE双壁缠绕管与U-PVC加筋管及波纹管

(1) 从材质上讲，HDPE双壁缠绕管是以高密度聚乙烯为原料，为目前国际上

推荐使用的品种，为国家建设部大力推广产品。HDPE的弹性模量比较低，柔性好，同时HDPE的玻璃化温度是-68℃、PVC的玻璃化温度为81℃，所以在常温下（-30℃到40℃）HDPE的塑料特征表现明显，而PVC一直处于玻璃化状态，所以HDPE的柔性比较好。另外在-20℃, HDPE不脆化，可进行０℃测试，管材在生产，运输过程中不会产生破损。而U-PVC在０℃测试难度大，施工中易出现破损，所以HDPE的抗冲击能力要比U-PVC 强。还有管材的性能受配方的影响很大，目前的市场生产厂家较多，导致恶性竞争，U-PVC很多生产厂商在生产过程中加入过量的碳酸钙，大大影响的管材的质量。

(2)从结构上讲，HDPE双壁缠绕管的内外壁比较光滑平整，管壁用中空型材

经螺旋缠绕制成的具有中空结构的管材，剖面为“工”字钢型结构，从

力学角度讲，双壁缠绕管材在受到外负荷时能更好保持结构的稳定性。

而U-PVC加筋管及波纹管为加强筋结构，以加强筋来抵抗外压。另外，

结构的不同对管土共同作用的体现也不同。影响管土共同作用的主要因

素有，管材外壁的平整程度和回填材料的变形模量值及密实度等因素。

因此HDPE双壁缠绕管平整的外壁更有利于提高回填材料的密实度，更

好的体现管土共同作用理论。

(3)从口径上来比较，双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mm

U-PVC的生产口径为DN200mm-DN600 mm

2、HDPE双壁缠绕管与HDPE双壁波纹管

（1）从材质上来比较，二者同采用的为高密度聚乙烯为原材料。

（2）从结构上来比较，双壁缠绕管的成型工艺为挤压、缠绕成型，管材的内管壁平滑，管壁用中空型材经螺旋缠绕制成具有中空结构的管材，

为“工”字钢型结构。而波纹管的成型工艺为注塑，挤压成型，外壁

为波纹状。所以，双壁缠绕管能更好的体现管土共同作用，提高回填

土的密实度。另外，波纹管由于其成型工艺以及管材本身结构使该种

类管材结构抗外压方面比较薄弱，这是波纹管屡屡出现工程事故的重

要原因。

（3）从口径上来比较，双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mm HDPE双壁波纹管的生产口径为DN200-DN1200 mm

3、HDPE双壁缠绕管与增强聚丙烯（FRPP）加筋管

（1）从材质与成型工艺来比较，增强聚丙烯加筋管，主要原料为玻纤增强聚丙烯。属半刚性管，有限的弹性，抗冲击性能较低。FRPP加筋管

为人工模压成型，人为性很强，产品的质量不稳定，近几年在实际工

程运用中，多次因产品本身质量问题产生重大的工程事故。HDPE双

壁缠绕的材质与成型工艺在前文已作介绍，在此不再重复。

（2）从结构来比较，FRPP加筋管同属于加筋管，所以主要以加强筋来增强抗外压能力。而且加筋结构对回填土的密实度有一定的影响，不能

很好的体现管土共同作用理论。

（3）从生产口径来比较，双壁缠绕管的生产口径为DN200-DN3000mm 增强聚丙烯加筋管的生产口径为DN200-DN1200 mm

4、HDPE双壁缠绕管与玻璃钢夹砂管

（1）从材质上来讲，玻璃钢夹砂管属于刚性管，易脆，抗冲击性能差，尤其在管材埋地之后的养护过程中，要求用高压水枪对管道内部进行冲

淤，按标准的冲击力度，管材内部极易被冲破。

（2）从管材的生产口径来讲，二者都可以做到大口径。

（3）HDPE材料的抗化学腐蚀能力，耐磨性能要比玻璃钢夹砂管更强，从环保角度来讲，缠绕管属于环保产品，100%可以回收，而玻璃钢夹砂

管则不易回收。

（4）华东地区软土地基，柔性管能更好的发挥抗不均匀沉降的优势。

5、HDPE双壁缠绕管与混凝土管材的比较

（1）从材质上来比较，混凝土材质的耐腐蚀、耐磨等性能远低于HDPE材质。

（2）混凝土管在华东地区的使用寿命为10-15年，而HDPE双壁缠绕管在50年以上。

（3）缠绕管的水阻系数为0.0078-0.0092，一般设计取0.01，混凝土管的水阻系数为0.013-0.014，比缠绕管高30%-40%。也就是说流量和流速低

30%-40%。实际证明，同等流量时，缠绕管可以换用低一个的管材口

径，如可用DN500mm的缠绕管代替DN600mm的混凝土管。

（4）缠绕管是环保产品，可100%回收，混凝土管则不能。

（5）缠绕管施工方便，砂石基础，即时开挖即时回填，重量公为同等水泥管的1/8，无需大型吊车等工具，施工周期短，日常维护费用低，综

合造价与水泥管相当。

HDPE双壁缠绕管材环刚度选取方法

管材环向弯曲刚度是指管道抵抗环向变形的能力，简称环刚度。环向弯曲刚度是塑料管材抵抗环向变形能力的重要指标。塑料排水管道的最大和最小覆土厚度通常受外压荷载的控制，其最大变形应控制在5%范围内。上海市市政工程研究院通过对塑料管材的砂箱加载试验，测试结果表明，当塑料排水管材的环向弯曲刚度为8KN/㎡时，其技术经济综合性能最为适宜。因为砂箱加载试验当塑料管材的变形率为5%时，只要管道两侧回填黄砂（粗）的密实度符合要求，其外荷载作用可相当管顶最大覆土厚度4--5m,一般应能满足排水工艺设计的管道埋深要求。因此规定管道位于道路车行道下，其环刚度不宜小于8KN/㎡；对住宅小区及其它地段的排水管道，因地面荷载小，管顶覆土也浅，故可选择环向弯曲