进化地铁空间:PP-R管施工技术总结

内容提要：文章系统总结了PP-R管的特点、施工工艺和质量控制措施。通过对管道连接、管道敷设、管道支架的安装及材料的节约论述了防止PP - R施工管道扭曲、错位、接头渗漏的的方法,适用于各类工程项目PP - R 管的施工。
关键词：PP-R管 管膨胀 补偿臂
一、     引言
建筑物内供水管道采用镀锌钢管已有近百年的历史。由于镀锌钢管内壁易生锈、结垢、滋生细菌、微生物等有害杂质,会使自来水在管道输送途中造成“二次污染”,故在生活给水系统中已被淘汰,众多的新型塑料给水管应运而生。PP-R管就是其中一种。与钢管相比它有清洁无毒，但它也存在一定的缺点。以下先谈谈PP-R管的优缺点。
二、     PP-R管的优缺点
1、优点
（1） 无毒、卫生。PP-R 管的原料是聚丙烯和聚乙烯，其分子式中只有C 和H 两种元素，无其他有毒的改性剂。PP-R管在生产使用、废弃全过程中均不会对环境及人体产生不利影响，是真正的绿色管材。
（2） 耐热、保温性能好。PP-R 管的最高耐热温度可达131.3℃，最高使用温度为95℃，长期（50 年内）使用温度为70℃，PP-R 管的导热系数只有钢管的1/200，具有良好的保温和节能性能。
（3） 安装方便且是永久性连接。管道连接透漏率极低，无需保养维护，接头牢固完全没有腐蚀可能。连接后在无压力破坏下即在正常工作条件下真正实现50 年内不渗漏。
（4） 原料可回收且对环境不会造成污染。
2、缺点
（1） 造价较高。随着近年来其广泛推广，其管材的价格已经可以让大部分人接受，但其管配件的价格仍可称昂贵。

（2） 管材规格较少，只有De20～De110的规格，配件及阀门种类不齐，管材与有些阀门连接不方便。
（3） 刚性及抗冲击能力与金属管道相比较差。
（4） 线性膨胀系数大，在施工中要采取减小其变形膨胀的相应措施。
（5） 施工工艺复杂，对施工人员素质要求高，抗紫外线能力差，长期在阳光下照射容易老化。
（6） 属于可燃材料不得用于消防管道。
以上介绍了PP-R管材的优缺点，其优点让我们的生活更加健康清洁，提高了我们的生活质量。对于其缺点在施工中采取相应的措施减小其影响。
三、     施工准备及施工条件要求
1、施工准备
（1） 施工技术人员认真熟悉图纸，领会设计意图，对图纸中发现的问题及时与业主、监理及设计人员联系，并进行图纸会审，作好会审记录。安装人员须熟悉PP-R管的一般性能，掌握必须的操作要点。
（2） 在各项预制加工项目开始前，根据设计施工图编制材料计划，将需要的材料、设备等按规格、型号准备好，运至现场。
（3） 材料设备要求：管材和管件的内外壁应光滑平整，无气泡、裂纹、脱皮和明显的痕纹、凹陷，色泽应基本一致。管材的端面应垂直于管材的轴线。管件应完整、无缺损、无变形。到现场的管材、管件等须认真检查并经监理、业主验明材质，核对质保书，规格、型号等，合格后放能入库，并分别作好标识。
（4）材料的保存：管件和管材不应长期置于阳光下照射，为避免管子在储运时弯曲，应堆放在平整的地方且堆置高度不得超过1.5米，管件应逐层堆码，不宜过高。搬运管材和管件时，应小心轻放，避免油污，严禁剧烈撞击，与尖锐触碰和抛、摔、拖。施工现场与材料存放处温差较大时，应于安装前将管件和管材在现场放置一定时间，使其温度接近施工现场环境温度。
2、施工条件
(1)  施工图纸及其他技术文件齐全,且已进行图纸技术交底,满足施工要求。
(2)  施工方案、施工技术、材料机具供应等能保证正常施工。
(3)  施工人员应经过建筑给水聚丙烯管道（PP-R管）安装的技术培训。
(4)  施工现场满足管道施工的条件。
四、       管道裁剪及连接
1、管道的裁剪
切割管材须端面垂直于管轴线，切割可使用管剪或管道切割机，必要时可用锋利的钢锯，但要对对其断面去除毛边和毛刺。管径较小（De20～De40）时用管剪比较方便，管径较大时用管道切割机或钢锯裁剪管道，在裁剪前应在裁剪的位置画好印记，确保管材端面垂直于管轴线。
2、管道的连接
（1） 同种材质的给水聚丙烯管及管配件之间安装可采用热熔连接或电熔连接，安装应使用专用热熔或热熔工具。暗敷在墙体、地坪面内的管道不得采用丝扣或法兰连接。给水聚丙烯管与金属管件连接，应采用带金属管件的聚丙烯管件作为过渡，该管件与塑料管采用热熔连接，与金属配件或卫生洁具五金配件采用丝扣连接。
（2）管道一般热熔连接，以下介绍热熔连接的步骤：
1）接通热熔以电源，到达工作温度指示灯亮后方能开始操作；
2）为防止可能出现的细小裂纹和管道的损伤，在操作前，一定要将管材两端各切下4-5
厘米，以去掉受损的端口。再擦拭管材与管件的端面保证清洁、干燥、无油；
3）用卡尺和合适的笔在管端测量并标绘出热熔深度，热熔深度应符合表1；
表1  热熔连接技术要求
公称外径（mm）
热熔深度（mm）
加热时间（mm）
加工时间（S）
冷却时间（mm）
20
14
5
4
3
25
16
7
4
3
32
20
8
4
4
40
21
12
6
4
50
22.5
18
6
5
63
24
24
6
6
75
26
30
10
8
90
32
40
10
8
110
38.5
50
15
10
注：若环境温度小于5℃，加热时间应延长50％。
4）熔接弯头或三通时，按设计图纸要求，应注意其方向，并在管件和管材的直线方向上，用辅助标志标出其位置；
5）连接时，无旋转地把管端导入加热套内，插入到所标志的深度，同时，无旋转地把管件推到加热头上，达到规定标志处。正常熔接在结合面应有一均匀的熔接圈。热熔连接施工必须使用专用热熔机具,以保证熔接质量。安装时使用的专用热熔机具应由管材供应厂商提供。
加热时间，必须满足表1的规定；管径较大时，推入加热套时比较困难，可考虑采用法兰连接。
6）达到加热时间后，立即把管材与管件从加热套与加热头上同时取下，迅速无旋转地直线均匀插入到所标深度，使接头处形成均匀凸缘；
7）在表1规定的加工时间内，刚熔接好的接头还可校正，但严禁旋转。
在施工检查中，管材与管件连接处出现渗漏的主要原因就是施工人员没有严格按照上述施工步骤施工所造成的，有的是没有达到加热时间，就将管材与管件从加热套和加热头上取下连接，有的是连接过程中旋转管材和管件，使管材和管件的口径变小甚至会引起堵塞。因此在施工中必须按照上述步骤施工。
（3）管道采用法兰连接的步骤如下：
1）法兰盘套在管道上。
2）校直两对应的连接件，使连接的两片法兰垂直于管道中心线，表面相互平行。
3）法兰的衬垫，应采用耐热无毒橡胶圈。
4）应使用相同规格的螺栓，安装方向一致。螺栓应对称紧固。紧固好的螺栓应露出螺
母之外，宜齐平。螺栓螺帽宜采用镀锌件。
5）连接管道的长度应精确，当紧固螺栓时，不应使管道产生轴向拉力。
6）法兰连接部位应设置支吊架。
五、       管道敷设
所有的材料在受热时，体积和(或)长度都会变化。对于PP-R 管道来说，其线性膨胀系数较大，相对而言，可以忽略它在径向的变化，只考虑它长度的变化。
1、管道膨胀量的计算
膨胀量的计算方法：ΔL= LΔt·α
式中：
L - 管子长度 (m)
Δt - 安装时室温和工作温度之差 (℃)
α - 膨胀系数 （0.15 mm/m℃）
ΔL - 管道长度为L 时的线膨胀度 (mm)
由此可见，膨胀量只取决于管道的长度和温度，与管径大小无关。
2 、膨胀力的计算
计算公式：Ft=E·A·α·Δt
式中：
Ft – 膨胀力 （N）
E – 弹性模量 （N/m2）
A – 管道截面积 （m2）
α – 膨胀系数 （0.15mm/m℃）
Δt – 使用平均温度与安装温度之差值 （℃）
PP-R管的膨胀力是很小的，在一定的长度范围内，可以采用机械手段加以限制。在实际应用当中，管道埋设于地板或砖石结构中；这时，自然产生的摩擦力，就会抵消它们的膨胀，
而无须专门地预防它。但对于明敷（非暗埋）的管道一定要进行补偿。
3、 补偿臂的长度计算
a(mm)＝30×（d×ΔL）- 2
式中：
30 - 常数
ΔL - 线膨胀度（mm）
d - 管道直径
a – 补偿臂的最小长度，对于U 型接头而言，是指从90°拐弯的点到下一个固定支架间的距离；对于T 型接头而言，是指从90°拐弯的点到下一个固定支架间的距离。
由以上可得补偿臂与管道的直径、管道的长度及安装时的室温与工作温度的差有关。PP-R管道用于热水管道时产生的膨胀量较大，但用于冷水管道时同样产生膨胀。施工中PP-R管多用于冷水管道，同样要考虑限制膨胀的措施，不可忽略。以下介绍几种比较实用的方法。
4、解决管道热膨胀的方法
（1） 解决干管膨胀的方法：
引入室内的主干管尽量敷设在室内地坪内，利用自然产生的摩擦力来抵消管道的膨胀。管道不能暗埋时可采用加补偿器的方法来抵消管道的膨胀。补偿器有利用管道的折弯而产生的自然补偿器，也有预置好的波纹补偿器（理论上有，实际市场中一般不生产）。自然补偿器容易施工，而且造价相对较低，只需多用几个管件。在实际施工中多采用自然补偿器。对于敷设在吊顶内的干管，可采用利用弯头制作的U型补偿器来抵消管道的膨胀。
（2） 解决立管膨胀的方法：
立管一般敷设在竖井内，在立管的两个支管的附近各装一个固定支架，这样立管就可以在两个楼板之间竖直产生膨胀或收缩。两个固定支架之间的距离不能超过3.0 米。也可以用其它方法来补偿膨胀现象。例如从主管的分管中装设“膨胀支管”（如下图1所示）是在施工中一种常用的方法。

图1 膨胀支管补偿立管补偿
（2） 解决支管膨胀的方法：
1）埋嵌到墙壁、楼板、样板等处的管道是能够防止膨胀的。压力和拉伸应力都被吸收而又不损坏各种材料。
2）用机械约束的方法防止膨胀。
3）采用折角弯来补偿管道的线性膨胀。
当以上的方法不能很好的限制管道的膨胀时可采用密集的管卡固定来约束管道变形。或自然补偿加密集管卡固定约束的方法来限制补偿。
六、       支架的安装
管道安装时必须按照不同的管径和要求设置管卡或吊架，位置要准确无误，埋设要平整，管卡与管道接触应紧密，但不得损伤管道表面，干管及立管一般沿墙面或沿楼面安装采用金属管卡或吊架时，金属管卡与管道之间应用塑料带或橡胶等软物隔垫。在施工中多采用UPVC管施工的废料做隔垫如下图2所示。在金属管配件与PPR管连接部位，管卡应设在金属管配件一端。立管和横管支吊架的间距不得大于表2和表3的规定。
冷水管支吊架最大间距 表2
公称外径De（mm）
20
25
32
40
50
63
75
90
110
横管（mm）
650
800
950
1100
1250
1400
1500
1500
1900
立管（mm）
1000
1200
1500
1700
1800
1800
2000
2100
2500
热水管支吊架最大间距 表3
公称外径De（mm）
20
25
32
40
50
63
75
90
110
横管（mm）
500
600
700
800
900
1000
1100
1200
1500
立管（mm）
900
1000
1200
1400
1600
1700
1700
1800
2000

图2 立管支架
七、     试压及冲洗消毒
1、试压
所有的安装管网都要排空并进行压力试验。冷水管试验压力应为管道系统工作压力的1.5倍，但不得小于1.0MPa；热水管试验压力应为管道系统工作压力的2.0 倍，但不得小于1.5MPa。
（1） 试验的准备
水压试验时间应在热熔管道连接24 小时后进行，在管道安装完毕之后而尚未隐封起来之前，要先向管路内通水并排出气体。如果可能的话，要把压力泵按放在系统的最低处。采用能够读出变化值为0.01MPa 压力的压力表，压力表要安装在被试管网的最低点。
（2） 试验
增大压力到规定的试验压力值。一小时之后开始试验。在这个时期虽然有压力损失，也不能增大压力。试验压力变化要小于或等于0.05MPa。在工作压力的1.15 倍状态下，稳压2 小时，压力降不得超过0.03MPa，同时检查各连接处不得渗漏。对试压管道应采取安全有效的固定保护措施,但接头部位必须明露。此项试验在各末端开口处用管帽封堵,所有配水器具、水表均不安装。为了能正确地辨别隐蔽管道的真实位置,隐蔽后的管道应在地面、墙面用红
色油漆标识管道位置,防止在土建和其他工种施工过程中破坏管道。隐蔽管道覆盖的砂浆不得高出地面,以免清理地坪时破坏管道。
（3） 装饰工程施工前的管道水密性复验
在装饰工程即将开始施工前,再一次对进户管道进行一次分层水密性复验。其目的是检验在地面和墙面清理找平以及其他工种施工过程中是否对管道造成损坏。如发现有破损渗漏处应及时修补,以免造成隐患和不必要的损失。复验时选取试验压力为0. 6 MPa ,试验完成后管内压力降为工作压力,使管道处于带水保压状态,不拆除压力表直至装饰完工,其目的是便于经常地观察压力变化情况,判断装修期间管道有无损坏。在确认管路无损坏后,即可排空分户管内的水。若发现漏损应及时维修,尽量避免在装饰完毕后再进行返工。
（4）分系统的水密性试验
管道通过分户、分层的两次水密性试验。对管道接口及多种因素造成的管道损坏情况进行较为严格的检查,质量隐患已基本消除。但为了确保隐蔽管路无破损和泄漏处,在本供水系统范围内的各层还应进行分系统的水密性试验。此项试验在所有用户的地面和墙面、墙壁装饰完成后进行,试验压力采用工作压力,带水保压1～2 h 。然后全面检查并观察压力表的变化情况,若压力表降压不符合规范要求,但又没有查到泄漏部位,可采取分层、分户的试验方法,直到合格为止。
在实际施工时要根据工地实际需要进行水压试验，既要检验管路系统的施工质量又不能重复试验，造成人工材料的浪费。,管道输水的工作压力不同时（如：水泵至屋面水池的输水管、水泵出水至各层控制阀的输水管）,应单独进行水密性压力试验,试验压力和要求按规范执行。
3、管道通水及冲洗消毒
（1） 管道通水
水压试验全部合格后,在供水设备具备供水条件,减压装置已调至规定的数值,各用户末端的配水器具安装完毕,室内外排水系统和设施均具备使用条件的情况下,可进行全系统通水试验。其目的在于检验供水系统的供水能力、水压是否满足设计和规范规定,同时还可检验配水器接口的严密性并冲洗管内脏物。先逐一打开配水龙头,待通水正常后,每层打开1/ 3 配水点,检查水压、水量情况,此项工作可分层进行,直至全部试验合格。

（2） 管道冲洗消毒
给水管道系统在验收前应进行通水冲洗。冲洗水流速宜> 2 m/ s ,冲洗时应不流死角,每个配水点龙头都应打开,在系统最低点设放水口,直至冲洗出口处排水水质与进水相当为止。管道冲洗完在使用前应采用游离氯浓度为20～30 mg/ L的水灌满管道进行消毒,含氯水在管中应静置24 h以上。管道消毒后，用饮用水冲洗，并经卫生监督管理部门取样检验，水质符合现行的国家标准《生活饮用水卫生标准》后，方可交付使用。
八、     材料的节约
1、管件的合理使用
由于PP-R管配件的价格比较昂贵，在管道安装中尽量减少管配件的使用，尤其是管径较大的干立管更应注意管件的合理使用，以降低工程造价。施工中要严禁出现下列图中的管道安装方式。
  
图3 管配件的不合理使用
2、利用管道的修补技术节约管件
在施工过程中管道难免会受到损伤以致造成渗漏，可采用7毫米或12毫米的修补加热头和PP-R补洞棒进行修补。PP-R管配件的规格不甚齐全，可把修补管道的技术扩展到在大管上种小管，减少管件的使用，节约成本。
九、    
质量控制措施
在施工前,先进行包括工程特点、设计要求及本工艺规定内容的施工技术交底。增强施工人员的质量意识,调集责任心强、经验丰富的人员参与施工。设立专职质检员进行过程控制。保管好各类施工机具,特别是要保证热熔焊接机处于良好的工作状态。设置严密的质量控制体系,实行分级控制,每道工序都要进行检查,合格后方可进入下道工序。