董大為，馬麒，閆凱

(中國鐵道科學(xué)研究院節(jié)能環(huán)保勞衛(wèi)研究所，北京 100081)

隨著近年來中國高鐵建設(shè)的不斷推進，動車組成為人們中短途出行的首選。動車組列車的衛(wèi)生間采用密閉式真空衛(wèi)生間，由于其容量有限，在長途運輸過程中需要在中間站進行卸污作業(yè)，同時動車組列車的日常檢修工作也需要對入庫檢修的動車組列車進行卸污作業(yè)，因此，真空卸污系統(tǒng)在動車所和車站得到了大量的使用。真空卸污系統(tǒng)主要由三部分構(gòu)成:真空機組、污物接收單元和卸污管道。其中卸污管道起著輸送污物、連接各設(shè)備單元和儲存真空的作用，卸污管道材料的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個真空卸污系統(tǒng)的效率。在眾多的管道材料中，PE 管材以其耐腐蝕、耐低溫、韌性好、強度高、剛?cè)嵯酀?、成本低廉、?nèi)壁光滑阻力小適宜真空管道設(shè)計的性能較好地解決了傳統(tǒng)金屬管材存在的易腐蝕、接頭易泄露、管材自重大搬運困難等難題。

1 PE 管材的特點

PE 管材作為真空卸污系統(tǒng)的管道材料，它有著金屬管材和其他管材所沒有的優(yōu)點:

(1)管材強度高自重輕:和金屬管材及其他管材相比，在真空卸污系統(tǒng)中，考慮到設(shè)計壓力和輸送流量兩個指標(biāo)，在設(shè)計承壓范圍內(nèi)，PE 管材在同管徑材料中的承壓能力最高且自重最小。

(2)管材耐低溫且韌性好:PE 管是一種高韌性的管材，其破壞伸長率一般超過50%，在低溫環(huán)境下依然有良好的韌性。在真空卸污系統(tǒng)的管道施工中，尤其是車站的卸污管道直埋施工中，由于工期和成本的限制，絕大多數(shù)施工單位無法做到卸污管道的管道基礎(chǔ)平順、密實，在卸污管道鋪設(shè)后管道基礎(chǔ)有著大小不均的沉降。PE 管材對管道基礎(chǔ)不均勻沉降的適應(yīng)能力非常強，其良好的撓性可有效地減少不均勻沉降帶來的應(yīng)力集中，提高管道的使用壽命，同時也具有優(yōu)良的抗震性能。

(3)管材耐腐蝕性能好:PE 管材具有優(yōu)良的耐腐蝕性，PE 管材的主要材料聚乙烯是一種惰性材料，可耐多種化學(xué)介質(zhì)的侵蝕。PE 管材能很好的抵抗高濃度糞便污水的化學(xué)侵蝕，在管道直埋施工中，不需要防腐層，管線可直接敷設(shè)在腐蝕性的土壤中，且無電化學(xué)腐蝕，使用壽命長達50 a。

2 PE 管材一般熔接技術(shù)要點

目前，施工中PE 管材的連接方式主要采用電熔熔接和熱熔熔接。電熔熔接原理是采用專用的電熔焊機，通過對電熔管件通電，使其內(nèi)表面的電熱絲發(fā)熱，使得管件的內(nèi)表面及管材的外表面分別熔化而產(chǎn)生熔合，再冷卻達到熔接目的;熱熔熔接原理是將需要熔接的管材加熱(一般加熱溫度在190～240℃之間，不同品牌的熔化溫度一般不同)，再將管材兩端熔化的部分充分接觸，并施加適當(dāng)?shù)膲毫?，冷卻后便可達到熔接目的。

2.1 電熔熔接技術(shù)要點［1］

(1)電熔熔接前要先清潔管材熔接面上的污物，使管材表明干燥清潔，再刮除管材的氧化層(一般為0.1mm)，以管材能輕松插入電熔管件內(nèi)但又不能自動脫離為準(zhǔn)。

(2)電熔熔接前要將管材和電熔管件安放在同一個軸線上，并固定牢固。

(3)打開電熔機，觀察設(shè)備電壓波動范圍是否符合要求，將電熔機插頭插入電熔管件的電極并安裝牢固，自動掃描電熔管件的條形碼或手工操作輸入熔接參數(shù)，并確認(rèn)。

(4)開始熔接，觀察“觀察孔”的冒料情況，“觀察孔”中的物料要完全頂出，待達到規(guī)定熔接時間后，電熔機將自動停止，此時不得移動管材和管件，也不能直接回填土方，要等到冷卻后才能移動或回填。

(5)在不同季節(jié)或不同地區(qū)進行電熔焊接時，要考慮環(huán)境溫度對電熔效果的影響。在低溫地區(qū)室外施工，要考慮電熔配件在焊接過程中的溫度補償時間。

2.2 熱熔熔接技術(shù)要點［1］

(1)將兩段待熔接管材放置在熱熔機的卡槽上同時按管徑的不同選擇夾具將兩段管材夾緊，使兩段管材在同一軸線上。

(2)對加熱板進行清潔，保證加熱板表面干凈，無油漬及雜物，然后調(diào)節(jié)加熱板溫度，使加熱板達到額定熔接溫度［一般為(210±10)℃］后備用。

(3)安裝旋轉(zhuǎn)刨刀，啟動旋轉(zhuǎn)刨刀的同時開動液壓開關(guān)，將兩段待熔管材的端頭刨平，保證兩段待熔管材的端頭接觸時緊密無間隙。

(4)拆卸旋轉(zhuǎn)刨刀安裝加熱板，開動液壓開關(guān)，使管材兩端面和加熱板緊貼并施加一定的壓力，同時開始計時，時間達到工藝要求時，觀察管材翻邊情況，翻邊和時間達到要求后，開動液壓開關(guān)將兩段管材松開，取出加熱板。

(5)取出加熱板后迅速開動液壓開關(guān)，將兩段管材對緊熔合并施加壓力，同時開始第二階段的計時，觀察管材翻邊情況，翻邊和時間都達到工藝要求時，停止施加壓力，開始冷卻計時，冷卻結(jié)束后，拆卸夾具，熔接結(jié)束。

總體上來說，熱熔成本低于電熔成本，按標(biāo)準(zhǔn)進行的熱熔和電熔熔接在質(zhì)量上基本相當(dāng)。

3 鐵路真空卸污系統(tǒng)管道施工的要點

我國鐵路真空卸污系統(tǒng)主要應(yīng)用在動車所和車站，卸污管道在這兩個場所施工時有著各自的特點，同時真空卸污管道的鋪設(shè)也有著和其他市政管道鋪設(shè)不同的特點，這些特點也就成為真空卸污系統(tǒng)管道施工要關(guān)注的要點。

(1)在動車所內(nèi)的卸污管道施工時，大部分動車運用都具有綜合管溝，卸污管道在綜合管溝內(nèi)排列鋪設(shè)，綜合管溝內(nèi)有空間可以將熱熔機具安裝施工，可以在綜合管溝內(nèi)進行卸污管道的熱熔施工。在實際施工過程中在管道施工時雖然綜合管溝已經(jīng)建好，但是整個動車所的排水系統(tǒng)尚未形成，降雨無法順利排除，綜合管溝內(nèi)經(jīng)常有較深的積水，體積較大、熔接程序較復(fù)雜的熱熔機很難適應(yīng)現(xiàn)場的施工需要，且存在極大的用電安全隱患，因此在實際管道施工中，通常在綜合管溝外按照圖紙將管材和管件熱熔成一個個半成品預(yù)制件，然后再將預(yù)制件抬入綜合管溝進行電熔連接。電熔機的體積小巧且熔接程序簡單，適合在復(fù)雜的環(huán)境中使用，應(yīng)注意在電熔時應(yīng)將電源線牢固的固定在綜合管溝的溝頂。綜合管溝內(nèi)的卸污管道施工可以將管道標(biāo)高準(zhǔn)確的放線放到溝壁上，管道支架按照墨線安裝，管道的坡度能夠得到保證，有利于管道施工質(zhì)量，另外綜合管溝內(nèi)溫度四季變化比室外管溝溫度變化小，可減少管道伸縮節(jié)的使用量。

(2)在車站真空卸污系統(tǒng)管道施工時，施工分為直埋施工和在排水溝內(nèi)鋪設(shè)兩種。

直埋施工時，由于受到溝槽旁邊成型的路基及雨棚基礎(chǔ)的影響，卸污管道開挖溝槽的寬度受限，熱熔機很難在溝槽內(nèi)使用，通常在溝槽外按照圖紙將管材和管件熱熔成一個個半成品預(yù)制件，然后再將預(yù)制件抬入溝槽進行電熔連接。直埋施工的溝槽一般由挖掘機開挖，溝槽的底部標(biāo)高不能得到保證，在進行卸污管道鋪設(shè)前必須先進行人工清底和填沙夯實再找標(biāo)高，保證溝底的密實及坡度。

在排水溝內(nèi)施工的要點與在綜合管溝內(nèi)的管道鋪設(shè)相同，但排水溝在室外，管材受溫度影響大，熱脹冷縮現(xiàn)象明顯，要對在排水溝內(nèi)的管材進行保溫處理，減小溫度應(yīng)力的作用，同時增加伸縮節(jié)的使用量。

(3)真空卸污系統(tǒng)的卸污主管道一般采用dn160 的PE100 管材，采用熱熔熔接時管材的翻邊相對于管徑尺寸很小，對管道內(nèi)液體的通過能力幾乎沒有影響，因此卸污主管道的熔接可以采用電熔熔接或熱熔熔接。與卸污單元設(shè)備連接的卸污支管一般采用dn63 的PE100 管材，若采用熱熔熔接，管材熱熔時的翻邊相對于管徑尺寸較大，會產(chǎn)生縮頸現(xiàn)象，影響支管內(nèi)液體的通過能力，容易被污物堵塞，因此卸污支管道的熔接宜采用電熔熔接。

(4)真空卸污系統(tǒng)的卸污主管道與卸污支管道采用Y 型連接，兩管道之間的夾角不宜大于45°。卸污主管道的坡度根據(jù)實際需要確定，宜為0.1%;卸污主管道水平方向遇到障礙物需要繞避時，宜采用不大于45°的彎頭對接繞避，不得采用90°彎頭繞避［2］。

(5)真空卸污管道縱向遇到障礙物需要提升跨越時，管道要先做U 型存水彎再垂直提升，這樣可保證在提升過程中管道內(nèi)的氣、液不會產(chǎn)生分離，防止在提升中只有質(zhì)量較輕氣體被吸走，質(zhì)量較重的液體在管道內(nèi)產(chǎn)生漩渦回流，能極大地提高卸污作業(yè)效率［2］。

4 建議

(1)目前在PE 管材的施工作業(yè)中，施工現(xiàn)場使用最多的是半自動或手動電熔、熱熔焊機，焊接管材的同軸性和對接壓力等技術(shù)指標(biāo)主要靠操作人員根據(jù)經(jīng)驗和觀察來進行調(diào)節(jié)，焊接質(zhì)量波動不定，人為因素的影響較大。真空卸污管道所在的環(huán)境苛刻，施工過后返工檢修的條件幾乎沒有，因此真空卸污管道的焊接質(zhì)量必須100%合格，管道施工宜采用全自動焊機進行施工。

(2)真空卸污管道為負(fù)壓管道，有著不同于正壓管道施工的技術(shù)要求，尤其在平面繞避障礙物和縱向提升跨越障礙物時有其特殊的要求，因此在施工時必須嚴(yán)格執(zhí)行。

(3)真空卸污管道鋪設(shè)完成后要進行負(fù)壓氣密性試驗，在實際工程中，很多時候卸污管溝是分段開挖，卸污管道鋪設(shè)后馬上就進行回填，因此，卸污管道在施工過程中要根據(jù)鋪設(shè)進度，分段進行負(fù)壓氣密性試驗，在所有管道完全貫通后再進行整體負(fù)壓氣密性試驗。試驗壓力要在(-70 ±5)kPa 之間，并且至少保持30 min，在保壓1 h 后真空損失小于5%［2］。

［1］趙建青.PE 管熔接技術(shù)探討［J］.上海煤氣，2008(5):5 -8.

［2］TB/T 3163—2007，鐵路站段真空卸污系統(tǒng)技術(shù)條件［S］.