Руководство по монтажу соединений с муфтовыми соединениями из гофрированных труб из полиэтилена высокой плотности: гибкое уплотнение и стандартизированные операции для муниципальных дренажных и канализационных сетей 

Введение: При строительстве муниципальных дренажных и канализационных трубопроводов гофрированные трубы из полиэтилена высокой плотности (HDPE) стали предпочтительным выбором для ответвления труб малого и среднего диаметра, а также для проектов по реконструкции старых городских районов благодаря своей исключительной гибкости, коррозионной стойкости и легкому весу. Как основной метод соединения гофрированных труб из HDPE, муфтовые соединения (с использованием эластичных уплотнительных колец) напрямую определяют герметичность соединения, а также его способность выдерживать давление грунта и коррозию сточными водами при подземной прокладке. В данной статье подробно описаны стандартизированные процедуры, критические контрольные точки и решения по устранению неисправностей для соединений с муфтами и патрубками в гофрированных трубах из ПЭНД, адаптированные к реалиям муниципального строительства, таким как ограниченное рабочее пространство, сточные воды и оседание грунта. В ней представлены практические рекомендации по эксплуатации для внедрения на месте.

I. Основной процесс монтажа: пошаговые стандартизированные операции, основанные на гибком уплотнении

Основной принцип соединений муфтовых соединений гофрированных труб из ПЭНД — «уплотнение с помощью эластичного уплотнительного кольца». Это требует контроля силы вдавливания и осевого отклонения в соответствии с гибкими свойствами материала, чтобы обеспечить полное сжатие уплотнительного кольца. Конкретный процесс иллюстрируется на примере «прямого соединения муфтового соединения гофрированной трубы из ПЭНД DN300»:

Шаг 1: Позиционирование и выравнивание, контроль смещения гибкой трубы

Закрепление трубных фитингов

Закрепите фитинги HDPE с муфтой и патрубком непосредственно на дне траншеи с помощью стальных кронштейнов. Поместите резиновые прокладки под основания кронштейнов (чтобы не поцарапать внешнюю стенку трубы), убедившись, что ось трубы совпадает с направлением траншеи (отклонение ≤2 мм/м).

Калибровка труб

Поднимите трубу из HDPE с помощью регулируемых опор, чтобы обеспечить соосное выравнивание между торцом муфты трубы и муфтой фитинга. Проверьте выравнивание с помощью уровня, измерив в четырех направлениях (сверху, снизу, слева, справа), чтобы убедиться, что осевое отклонение ≤3 мм (высокая гибкость HDPE означает, что чрезмерное отклонение подвергает соединение дополнительной нагрузке, увеличивая риск утечки после закапывания).

Проверка зазора

Вставьте щуп между торцом муфты трубы и муфтой фитинга, чтобы убедиться, что перепад зазора по окружности не превышает 2 мм (неровные зазоры приводят к неравномерному распределению нагрузки на уплотнительное кольцо во время вставки, что приводит к локальному разрушению уплотнения).

Шаг 2: Нанесите смазку для защиты уплотнения и трубы.

Область применения

Нанесите равномерный слой нефтесодержащего смазочного материала, специально разработанного для HDPE, на внутреннюю поверхность муфты трубы (по всей окружности, включая основание) и поверхность уплотнительного кольца на конце трубы. Толщина слоя должна составлять 1-1,5 мм. Убедитесь, что смазка нанесена равномерно; в противном случае при вставке может возникнуть чрезмерное трение, что может привести к появлению царапин на уплотнительном кольце. Избегайте чрезмерного нанесения смазки, чтобы не допустить попадания ее в трубопровод и загрязнения сточных вод.

Техника нанесения

С помощью кисти нанесите смазку по всей окружности внутренней стенки муфты, обеспечив полное покрытие всех контактных поверхностей между муфтой и уплотнительным кольцом. Нанесите смазку на поверхность уплотнительного кольца легкими движениями, чтобы не сместить его при интенсивном протирании.

Ожидание прилипания

После нанесения подождите 1-2 минуты, чтобы смазка полностью прилипла к внутренней стенке муфты и поверхности уплотнения, прежде чем приступать к вставке (вставка сразу после нанесения смазки запрещена, так как смазка может быть выдавлена до прилипания, теряя свой смазочный эффект).

Шаг 3: Вставьте плавно, контролируя глубину и усилие

Метод вставки

Для труб малого и среднего диаметра (DN ≤ 500) необходимо, чтобы два-три оператора работали скоординированно. Используя резиновый молоток весом 1-2 кг, равномерно постукивайте по окружности торца муфты (прикладывая достаточное усилие, чтобы муфта двигалась медленно, примерно на 2-3 мм за полный оборот). Избегайте приложения усилия только с одной стороны или ударов металлическим молотком (так как это может привести к изгибу трубы или деформации уплотнения).

Контроль глубины

Глубина вставки должна строго соответствовать «опорной линии муфты», нанесенной на поверхность трубы (предварительно нанесенной на трубы из ПЭНД при изготовлении, например, для труб DN300 требуется вставка 80 мм). После вставки проверьте глубину с помощью рулетки, убедившись, что опорная линия совпадает с торцевой поверхностью муфты с отклонением ≤2 мм. (Недостаточная вставка приводит к ненадлежащему сжатию уплотнительного кольца; чрезмерная вставка приводит к чрезмерному сжатию и ускоренному старению уплотнительного кольца).

Управление сопротивлением

Если во время вставки сопротивление внезапно увеличивается, немедленно прекратите вставку. Проверьте, не деформировалось ли уплотнительное кольцо и нет ли мусора в муфте (избегайте сильного удара, так как это может деформировать гофрированную структуру HDPE и снизить несущую способность). Продолжайте вставку только после устранения проблемы.

Шаг 4: Усиление соединения для повышения надежности герметизации под землей

Усиление с помощью термоплавкой ленты

Оберните специальной термоплавкой лентой из HDPE (шириной 20 мм, толщиной 3 мм) зазор между трубой и фитингом. Лента должна покрывать зазор и выходить на 50 мм за оба конца на внешнюю стенку трубы/фитинга (повышает сопротивление соединения проникновению сточных вод, особенно подходит для муниципальных применений с высоким уровнем грунтовых вод).

Термоотверждение

С помощью тепловой пушки (температура 180 °C, средний поток воздуха) равномерно нагрейте ленту по периметру, чтобы она расплавилась и плотно прилипла к стенке трубы. Во время нагрева постоянно перемещайте тепловую пушку, чтобы предотвратить локальный перегрев, приводящий к углерождению трубы из HDPE. После охлаждения в течение 10 минут лента образует уплотнительную полосу, завершая армирование.

Визуальный осмотр

После усиления убедитесь, что уплотнительная лента является сплошной, без пузырей и отслоений. Плотно прижмите пальцами, чтобы убедиться, что она жесткая и плотно прилегает к стенке трубы (без ощущения рыхлости).

Шаг 5: Временное крепление для предотвращения смещения соединения

После завершения вставки временно закрепите трубу и фитинг с помощью зажимов (с резиновыми прокладками для предотвращения повреждения внешней стенки трубы). Сохраняйте расстояние между зажимами ≤1 метр до завершения засыпки (чтобы давление грунта не сместило соединение во время засыпки с обеих сторон траншеи).

II. Контроль качества: акцент на ключевых точках приемки соединений с муфтами и патрубками из полиэтилена высокой плотности

Контроль качества соединений муфтовых соединений гофрированных труб из ПЭНД должен учитывать их «гибкость и уплотнительные свойства», с особым акцентом на «сжатие уплотнения, глубину вставки, осевое отклонение и испытание на водонепроницаемость»:

1. Качество установки уплотнительного кольца: основа гибкого уплотнения

Проверка зазора
С помощью щупа измерьте четыре равноудаленных точки по окружности гнезда, чтобы оценить зазор между уплотнительным кольцом и внутренней стенкой гнезда. Зазор должен быть ≤0,5 мм, с отклонением по окружности ≤0,2 мм (чрезмерные зазоры приводят к проникновению сточных вод; неравномерные зазоры вызывают локальное напряжение на уплотнительном кольце, что со временем приводит к ускорению старения и выходу из строя).

Проверка сжатия
После вставки измерьте сжатие уплотнительного кольца с помощью штангенциркуля (сжатие = исходная толщина – толщина после вставки). Оно должно достигать 30-50% от исходной толщины (например, сжатие 5-7 мм для исходной толщины 10 мм). Недостаточное сжатие требует повторной настройки глубины вставки.

Визуальный осмотр
Через смотровое отверстие в муфте трубы (имеется на некоторых фитингах) убедитесь, что уплотнительное кольцо не скручено и не смещено. Если обнаружены какие-либо проблемы, извлеките трубу, переустановите уплотнительное кольцо и вставьте трубу заново.

2. Глубина вставки и отклонение оси: предотвращение нагрузки на гибкие трубы

Глубина вставки
Измерьте глубину вставки торца трубы в муфту с помощью рулетки. Она должна совпадать с отмеченной линией с отклонением ≤2 мм (недостаточная глубина вставки приводит к неадекватному сжатию уплотнительного кольца и недостаточной уплотняющей силе; чрезмерная глубина вызывает чрезмерное сжатие уплотнительного кольца, что приводит к потере эластичности).

Отклонение оси
С помощью уровня измерьте отклонение в четырех направлениях (вверх, вниз, влево, вправо) на соединении трубы и фитинга. Отклонение оси не должно превышать 3 мм/10 м (высокая гибкость HDPE означает, что чрезмерное отклонение подвергает соединение боковому напряжению; давление грунта после закапывания усугубляет это напряжение, приводя к утечке соединения). Если отклонение превышает пределы, отрегулируйте высоту или положение кронштейна до выравнивания оси.

3. Испытание на водонепроницаемость: окончательная проверка герметичности

Локальное испытание на водонепроницаемость
Уплотните трубу с обеих сторон соединения с помощью специальных для HDPE воздушных подушек. Заполните область соединения водой (уровень воды на 10 см выше соединения), поддерживайте давление в течение 30 минут и наблюдайте за просачиванием или капанием в месте соединения. Скорость утечки должна быть ≤0,01 л/(м·ч) (в соответствии с муниципальными стандартами герметичности безнапорных трубопроводов).

Общее испытание на водонепроницаемость
Для участков трубопроводной сети после завершения всех муфтовых соединений проводится общее испытание на водонепроницаемость. Длина испытательного участка ≤1000 м. После заполнения водой в течение 15 минут утечка в течение 30 минут должна соответствовать национальным стандартам (например, труба DN300 ≤0,12 л/мин·м, труба DN500 ≤0,20 л/мин·м).

Процедуры после испытания
После успешного испытания на водонепроницаемость слейте всю воду из трубопровода. Протрите внутренние поверхности соединений безводным этанолом, чтобы остаточная влага не вызывала рост водорослей на стенках труб (что ухудшает пропускную способность).

4. Проверка прочности соединений: адаптировано для муниципальных подземных требований

Испытание на вытягивание
Случайно выберите одно муфтовое соединение. Постепенно прикладывайте растягивающую силу с помощью ручного подъемника (значение силы = сопротивление вытягиванию, соответствующее номинальной кольцевой жесткости трубы, например, ≤5 кН для трубы DN300 класса SN8) в течение 10 минут. Соединение не должно показывать ослабления или разъединения, что свидетельствует о его удовлетворительной прочности.

Испытание на ударопрочность
Слегка постучите по месту соединения трубы и фитинга в месте соединения молотком весом 1 кг, сброшенным с высоты 1 м. Отсутствие трещин или ослабления подтверждает устойчивость соединения к внешним ударным нагрузкам (подходит для небольших столкновений, возможных при муниципальном строительстве).

III. Засыпка и обслуживание после установки: сохранение гибкости HDPE для продления срока службы соединений

Гибкость гофрированных труб из HDPE требует применения методов засыпки и обслуживания, при которых приоритетными являются «легкое уплотнение, предотвращение царапин и контроль оседания», чтобы избежать внешнего повреждения соединений. Конкретные требования следующие:

1. Засыпка: уплотнение слоями для предотвращения гибкой деформации

Сроки засыпки
Засыпку можно начинать после завершения соединения муфт и прохождения испытаний на водонепроницаемость (длительное ожидание не требуется; высокая гибкость HDPE означает, что быстрая засыпка уменьшает деформацию труб), при условии надежной временной фиксации соединений.

Материал засыпки
В пределах 50 см от боковых сторон и верхней части трубы используйте среднезернистый песок (размер зерен 0,5-2 мм, содержание глины ≤3%). Запрещается засыпка камнями, строительным мусором или замерзшей почвой (твердые материалы сжимают гофры HDPE, вызывая смещение соединений; оттаивание замерзшей почвы вызывает оседание, разрывая соединения).

Требования к уплотнению
Засыпку следует производить слоями, толщина каждого слоя не должна превышать 250 мм (высокая гибкость HDPE означает, что чрезмерная толщина может помешать надлежащему уплотнению нижних слоев). Достигните коэффициента уплотнения ≥0,95. Участки вблизи соединений должны уплотняться вручную с помощью деревянных трамбовки (прямое механическое уплотнение катком над соединениями запрещено, чтобы предотвратить растрескивание под воздействием напряжения).

Мониторинг деформации
Во время засыпки измеряйте изменения внешнего диаметра трубы с помощью штангенциркуля. Деформация не должна превышать 5% (например, для труб DN300 деформация внешнего диаметра ≤15 мм). Если деформация превышает пределы, прекратите засыпку и выясните, вызвано ли это чрезмерным уплотнением или неподходящими материалами.

2. Техническое обслуживание после установки: акцент на защите уязвимых мест HDPE

Основными слабыми местами гофрированных труб из HDPE являются «восприимчивость к царапинам на внешней стенке и усадка при низких температурах». Техническое обслуживание должно быть направлено именно на эти моменты, чтобы обеспечить долгосрочную стабильность соединений:

Проверки на наличие царапин
Ежемесячно проводите проверки соединений на предмет наличия следов от тяжелой техники или строительных раскопок (если царапины на внешней стенке HDPE превышают 10 % толщины стенки, сточные воды могут проникнуть внутрь трубы, ускоряя коррозию). При обнаружении царапин выполните ремонт с помощью горячих патчей из HDPE (патчи из того же материала, сварные горячим способом для герметизации, восстанавливающие коррозионную стойкость).

Мониторинг оседания
Ежеквартальные проверки должны оценивать оседание грунта в местах соединений. Если оседание превышает 5 мм, необходимо засыпать среднезернистым песком и тщательно уплотнить (высокая гибкость HDPE означает, что оседание приводит к растяжению труб, что нарушает герметичность соединений, что особенно критично в мягких грунтах старых городских районов).

Защита от холодной погоды
Перед наступлением северной зимы (температура ниже -10 °C) необходимо утеплить открытые соединения (например, в смотровых камерах, надземных участках) теплоизоляционной ватой (минимальная толщина 50 мм). Это предотвращает усадку труб из HDPE при низких температурах, которая приводит к расширению зазоров в соединениях и утечкам. С весны, когда температура восстанавливается, утеплитель необходимо удалить и проверить целостность соединений.

Регулярная очистка от ила
Ежегодно проверяйте соединения на наличие скоплений ила с помощью роботов для видеонаблюдения за трубопроводами (гладкие внутренние стенки HDPE сводят к минимуму заиление, но небольшие утечки в соединениях могут способствовать скоплению мусора). При наличии ила очищайте его с помощью струи воды под высоким давлением (давление ≤1,2 МПа, чтобы не повредить уплотнительные ленты соединений).

IV. Часто задаваемые вопросы и решения: быстрое реагирование на проблемы муниципального строительства

V. Вывод: гибкая адаптация — основа соединений с муфтами из HDPE

Ключ к установке соединений с муфтами из гофрированных труб HDPE заключается не в «слепом копировании процедур для жестких труб», а в «оптимизации операций с учетом их гибких свойств» — От выбора «однородных, специализированных» материалов до применения «легкой силы и контролируемого выравнивания» при вставке, а также реализации «легкого уплотнения и защитных мер» при засыпке и техническом обслуживании — каждый шаг должен быть адаптирован к свойствам HDPE. Только строгое соблюдение стандартизированных процедур позволяет исключить риск утечки соединений, обеспечивая срок службы муниципальных дренажных и канализационных сетей более 50 лет. Это обеспечивает надежную защиту трубопроводов для безопасности городской водной среды.