鋼絲網骨架聚乙烯復合管道為三層一體結構，內層為高密度聚乙烯材料，中間層為鋼絲網骨架與專用粘接樹脂一體復合的承壓層，外層為高密度聚乙烯保護層，內層、鋼絲網增強層和外層采用馬來酸酐接枝改性的高密度聚乙烯的粘接樹脂一體熔合而成，簡稱PSP復合管或SRTP管，如圖1。

圖1 鋼絲網骨架聚乙烯復合管道結構示意圖

由于其內外層采用高密度聚乙烯材料，因此其具有和高密度聚乙烯管材一樣的耐腐蝕和化學性、重量輕、柔性好等特點，而且其由于采用高強度鋼絲網增強，耐壓性能和耐快速裂紋擴展的能力較HDPE管道有明顯的增強，例如dn250以下的PSP復合管道最高壓力可達到3.5Mpa，而且管材壁厚明顯低于HDPE管。PSP獨特的結構不僅使它集鋼管的高強度與塑料管的耐腐蝕性兩種優點于一體，還克服了金屬板骨架增強塑料復合管易脫層等缺陷。PSP復合管生產效率較高，結構可設計性強，并且具有承載能力強、耐腐蝕性好、耐磨性優良、性價比高、質量輕和運輸安裝方便等優點，從21世紀初期問世至今，已在市政工程、建筑民用消防、油田水利輸送、醫療化工、農業節水灌溉領域和煤礦礦山行業、漿體輸送工程及海底輸水工程等領域中廣泛應用。

PSP復合管是采用連續擠出法和鋼絲連續纏繞復合工藝生產，一般由芯管擠出、鋼絲纏繞復合、膠層擠出、外層復合、牽引和計長切割等工藝工序構成。PSP的增強體為傾角錯繞成型的高強度鍍銅鋼絲網，鋼絲強度可達2000MPa，傾角鋼絲角度一般為54.7°～60°，鋼絲層數量一般為偶數，鋼絲纏繞方向為左旋和右旋，鋼絲網之間無需焊接，從而大大提高了生產效率。由于鋼絲網與高密度聚乙烯間沒有親和性，因此需要在聚乙烯與鋼絲層間采用一種馬來酸酐接枝改性高密度聚乙烯樹脂實現多層黏合，從而達到較好的界面剝離強度效果。PSP復合管通常使用電熔管件連接和金屬法蘭或溝槽管件扣壓機械連接兩種方式，一般2.5MPa以下多采用電熔連接，在高工壓領域（2.5MPa以上）一般采用金屬管件扣壓連接。

按照現有相關標準，PSP復合管道及配件適用于介質溫度≤60℃的管道系統，一般介質輸送溫度超過20℃以上要進行相應的壓力折減系數對其公稱壓力進行修正，在相應的產品標準中有詳細描述，常用的給水用PSP復合管其溫度壓力折減系數如表1所示。

1.1 技術參數和行業標準

PSP復合管為外徑系列塑料管道，其在dn50～dn800mm口徑領域常用的國家標準和行業產品標準和設計施工規范如下：

1.2 尺寸范圍

現有鋼絲骨架聚乙烯復合管材公稱外徑尺寸為dn50～dn800mm，在這些尺寸范圍內的管材和管件，其壓力等級不同，根據不同的應用工作壓力選擇不同的壁厚尺寸。

1.3 標準生產長度

PSP復合管道長度一般為9米和12米，運輸條件允許下也可做18米，其他尺寸也可由供需雙方協商確定。長度允許偏差為+0.5%，不允許有負偏差。

1.4 允許壓力和安全系數

PSP復合管道的允許內壓和產品的設計有關，安全系數一般采用3.0；按照GB/T 32439-2015標準規定的其20℃連續輸送水的最大壓力（PN）分為0.8、1.0、1.6、2.0、2.5和3.5MPa六個壓力級別可選，在CJ/T 189標準中規定了1.25MPa，有些特殊領域可能需要3.0MPa的設計。

PSP管道的靜水壓承壓能力是通過爆破壓力試驗結合相應的失穩壓力設計方法進行設計獲得，根據該方法設計的PSP復合管不會發生由于鋼絲斷裂而引起的結構失效，也可采用GB/T 32439-2015標準種的要求進行最小鋼絲數的設計驗證。

管材的公稱壓力應以管材預測短時爆破壓力PB作為設計依據，考慮各種系數后得到。確定PSP管道公稱壓力設計的常用方法如下：

式中：

按照相關CJJ101-2016標準的相關規定，PSP復合管的設計內水壓力標準值宜按管道工作壓力標準值加0.5MPa選取。管道公稱壓力等級的選取可按設計內水壓力標準值的1.2倍以上選取。

1.5 承受外載荷能力

PSP管道由于采用連續的鋼絲網增強，其基體結構剛度較低，根據相關標準，PSP管道結構剛度與管周土體剛度的比值＜1，應按照柔性管道進行設計，因此管道不應采用剛性管道基礎，對設有混凝土保護外殼結構的PSP管道，混凝土保護結構應承擔全部外荷載。

對于公稱直徑小于630mm以下的管道，管道截面積相對較小，土體本構關系容易形成，因此外壓荷載效應較低，同時，鋼絲網骨架聚乙烯復合管材的應力松弛效應特性，使得管道在長期管內壓力與外土載荷共同作用下，管壁環向彎曲應力效應減弱，所以，管道彎曲荷載效應對管道安全不起控制作用，可不計入結構設計。

CJJ101-2016標準中詳細介紹了有關管道外載荷作用的推薦計算和設計方法，包括管道在載荷作用下的管壁極限承載力強度、管壁在外荷載下的最大環向彎曲應力以及管道在土壓力和地面荷載作用下產生的最大豎向允許變形（一般為5%）等等。

1.6 管道制造材料

PSP管道主要用材料為高強度鋼絲、高密度聚乙烯、粘接樹脂。鋼絲作為PSP的增強材料其主要作用是構成PSP強度和剛度；高密度聚乙烯作為PSP的基體材料，除承擔一部分壓力載荷外，主要起到密封、連接和防腐的作用；粘接樹脂通常為馬來酸酐接枝改性的HDPE材料，它將PSP增強材料和基體材料緊密粘結在一起，使增強材料和基體材料能夠協同承載。

高強度鋼絲一般含碳量為0.7%左右，為了增強鋼絲和粘接樹脂的結合性能以及提供一定的防腐性能，其表面還涂有金屬鍍層，鍍層材料一般為黃銅、錫青銅等。使用的標準一般為GB/T 14450《胎圈用鋼絲》。PSP管道用鋼絲的直徑一般選擇0.5mm～2.1mm不等，根據口徑、壓力設計以及纏繞工藝不同，選擇適合的直徑。

高密度聚乙烯目前一般選擇PE80級別及以上的單峰或雙峰高密度聚乙烯材料，材料的性能一般符合GB/T 13663.1《給水用聚乙烯（PE）管道系統 第1部分：總則》中的要求。

粘接樹脂的材料性能對PSP復合管道的最終產品的質量有直接影響，如靜液壓穩定性、界面剝離強度等指標。高密度聚乙烯材料其本身沒有極性，對鋼絲的浸潤和親和力較弱，因此通過化學接枝改性的方法在聚乙烯的分子鏈上引入極性官能團，保存了聚乙烯分子鏈的規整，即保持了聚乙烯樹脂的力學性能、熱學性能、化學性能和加工性能，又賦予了其極強的極性和粘結性，為鋼塑復合提供了極好的粘結性能，比如采用馬來酸酐接枝改性的高密度聚乙烯材料，在PSP管道應用最廣泛。粘接樹脂的性能要求在現行國家標準GB/T 32439中有明確表述，包括了密度、熔體質量流動速率、維卡軟化點、氧化誘導時間、拉伸強度以及與鋼絲復合后的剝離強度、剪切強度等性能要求。

1.7 內外防腐保護

PSP復合管道其內外層均采用高密度聚乙烯，其本身即是一種有效的防腐材料，耐多種化學介質的腐蝕，因此無需內外防腐保護，但有一些非埋地領域應用需要進行抗紫外線、抗氧化配方設計，常用的抗紫外線穩定劑炭黑應用日趨成熟，一些非黑色管道的UV抗紫外線穩定劑也較普遍，1010系列的抗氧劑應用也日趨廣泛，可以根據具體的使用條件進行設計。

PSP復合管道的鋼絲增強特性，導致其生產切割后端面會有鋼絲外漏，為防止鋼絲端面串水腐蝕，一般應進行端面封口防腐，封口材料一般與內外層材料一致，選擇高密度聚乙烯材料，通過專用熱熔對接封口機進行封口，而且在施工應用中，管材切斷后也需要立即進行封口防腐，施工現場的防腐封口有專用的擠出式封口焊槍，一般生產供應商處均有配備。

用于管端連接的鋼制法蘭或其他金屬管件，需要進行必要的防腐措施，以保證長期使用壽命的協同。

2.1 管道接口

PSP管道的接口連接方式，根據管件類型不同，分為電熔連接和機械連接兩種方式。電熔連接根據管件類型不同，分為電熔套筒連接和電熔法蘭連接，電熔套筒一般用于管與管的連接，電熔法蘭連接一般用于管與閥門、鋼管等其他管道和附屬構筑物的連接。電熔連接在現今的給水用聚乙烯管道以及燃氣聚乙烯管道都有大量的應用，相關連接工藝方法在CJJ101-2016中有詳細描述。

電熔連接可以運用于大部分2.5MPa及以下的PSP管道應用領域，由于2.5MPa以上目前電熔連接用的鋼骨架管件的壓力限制以及電熔接頭長期接口強度的限制，還不能滿足管道長期使用壽命的要求，因此在2.5MPa及以上壓力，多選擇機械連接方式。

機械連接根據接頭類型不同，分為活套扣壓法蘭連接、扣壓螺紋連接和扣壓溝槽連接等方式，其采用的工藝是將預制的金屬扣壓件采用強制內外荷載扣壓在管道兩端，根據連接方式的需要，選擇扣壓活套法蘭、扣壓溝槽或扣壓螺紋等類型。

PSP管材的接口連接工藝在CJJ101-2016標準中有相關描述，在一些2.5MPa以上高工壓及特殊環境應用，如彎曲應力處、架空端、過路端等存在管道蠕變或應力集中地區可能需要增設管端抱箍和鎮墩靠背等輔助設施，以防止端口膨脹失效，也可采用先熱熔對接后電熔的連接工藝進行加強型連接。

2.2 管件

與PSP復合管道連接的電熔套筒和電熔法蘭，在CJ/T 189-2007、CJ/T 124和GB/T 32439-2015以及一些相關的鋼骨架管道標準中均有詳細描述，標準所述管件包括電熔直接、電熔彎頭、電熔三通、電熔變徑、電熔法蘭等，均采用一體注塑工藝成型，根據電熱熔絲的布線和注塑工藝不同，分為漆包線式和嵌入式電熔管件，漆包線式電熔管件是在生產前，先在電阻絲上涂覆一層與管件主體樹脂相同牌號的高密度聚乙烯材料，生產時可直接將涂覆后的電阻絲纏繞在型芯上，然后裝入型腔在注塑機上一次成型。嵌入式電熔管件，即先制作注塑管件毛坯，再進行鏜孔加工，然后采用特制布線刀具將電阻絲埋入管件內壁。前者效率較高，但精度差，后者效率低但精度高，根據應用領域不同選擇不同的加工方式。

為提高電熔管件的強度，有時在管件中設置鋼骨架或沖孔鋼帶，形成增強型電熔管件，一般低于1.6MPa及以下壓力，選擇未增強的電熔管件即可，高于1.6MPa會選擇增強型電熔管件。相比較實壁管用電熔管件，PSP復合管用電熔管件其熔區長度要略大，主要是為了預防接口管端鋼絲脫黏而導致的膨脹失效問題。

金屬扣壓管件一般有扣壓活套法蘭、扣壓溝槽或扣壓螺紋，其一般采用工廠預制的形式進行，到施工現場只是進行螺栓緊固或螺紋連接，因此其管件種類較少，多應用于dn315mm口徑以下，但由于其連接方便，無需電力配備，可以即拆即用，在一些山區、丘陵、煤礦、礦山領域以及應急管道領域應用普遍。常見的扣壓活套法蘭和扣壓溝槽管件結構示意圖見圖2。

圖2 扣壓活套法蘭管件（左）及扣壓溝槽管件示意圖（右）

2.3 開孔方法

由于PSP復合管道其采用連續鋼絲網做增強體，開孔后容易發生鋼絲裸露的銹蝕導致強度失效，影響長期使用壽命，因此在應用中一般不允許進行開孔作業，需要增接時，一般采用鋸斷封口后再進行相應三通熔接的方式進行支管增接。

3.1 水力計算

PSP復合管道由于其內外壁均為高密度聚乙烯材料，所以其沿程水力計算基本和HDPE實壁管道計算相同，當采用海登－威廉（Hazen-Willicms）公式計算時，海登－威廉系數Ch采用140，當按柯爾勃洛克－懷特（Colebrook-White）公式計算時，管道當量粗糙度取值為0.003mm～0.015mm。局部水頭損失可按沿程水頭損失的8%～12%的經驗數據選取。相關的管道水力計算在CJJ101-2016標準中有詳細計算描述。

現場經驗表面，PSP復合管道內表面光滑，其輸送介質的流動性能隨時間的推移變化不大。

3.2 波速（水力瞬變研究）

關于PSP復合管道在波速和水利瞬變方面，由于其基體和HDPE管道相近，因此其管道壓力波速與壓力瞬時變化的抵抗力和HDPE管道相近，或有可能更好，相關AWWA M55文獻中介紹的水利力學相關的資料對于PSP來說也同樣適用，相關的波速及水錘效應的臨界壓力計算，在CECS181和CJJ101中都有相應的介紹。通常PSP復合管道環向彈性模量可達1517MPa，較實壁HDPE管道提升50%左右。

3.3 允許泄漏量

對于管道的試壓，PSP管道一般采用允許壓力降法和允許泄漏量法進行判定，前者其壓力下降不應大于20KPa；后者對于電熔連接的PSP復合管道來說，其允許泄漏量為零。對于金屬扣壓連接的PSP復合管道其允許泄漏量應根據CJJ101-2016標準中的相關計算公式予以計算。為了謹慎起見，在管線試壓過程中，其補水量和滲水量，應是預先根據管道口徑和壓力進行計算獲得。

3.4 修補方法

由于PSP復合管道其采用連續鋼絲網做增強體，因此其破損后的修復一般采用電熔套筒修復和電熔法蘭修復兩種，修復前均需要對切割端口進行封口密封；采用機械連接的管線，也可采用整管換管法，更換的整管是事先在工廠預制好的產品。

3.5 水中化合物允許含量

由于內外層均采用高密度聚乙烯材料，因此PSP不會與水及廢水中的化合物發生腐蝕反應，但一些特殊管件如扣壓、球墨鑄鐵、鋼塑管件過渡等區域，需要評估化學腐蝕反應，并提出相應的應對措施。

3.6 安裝回填和保護

PSP復合管道的施工安裝與回填在CJJ101-2016中有明確表述，基本和HDPE管道敷設要求一致，對于一些非開挖施工，如穿越、水平定向鉆等技術，應用前需要進行評估，計算其安全拖拽力，這些在生產供應商處可獲得基礎資料，一般遵循的原則如下：

1) 在回填前，埋地管道需要進行完全徹底的檢查及試壓，且在試驗檢測過程中回填土僅可以覆蓋在管路段，而連接處需要保持裸露狀態。

2) 回填應在一天氣溫低點進行，此時管道接頭處承受應力最小。

3) 對石方、土石混合地段的管槽回填時，應先用細砂土回填至管頂200-300mm，夯實后再回填其它雜土?；靥铐殢墓軆蓚韧瑫r回填，不允許直接在管頂上回填。

4) 管道周圍100mm以內的回填土不得含有顆粒粒徑大于100mm的堅硬石（磚）塊。

5) 回填時應確保溝內無積水，或積水深度不宜大于1/3的管道公稱外徑。

6) 如果條件允許，宜在回填過程中管道保持0.1至0.2MPa的水壓。

3.7 管道自然彎曲

管道宜采用自然補償、蛇形彎曲敷設，其彎曲半徑應符合表2的規定，當施工條件不具備自然彎曲半徑的要求時，宜采用彎頭管件進行過渡。

3.8 覆土埋深

管道最小覆土深度應在凍土層以下，最大覆土深度應符合表3要求。

3.9 管道的偏轉

管道在工地現場安裝過程中，可以在允許偏轉范圍內，被彎曲、偏轉以避讓其它障礙物，如圖3、圖4所示，其最大偏轉量應分別符合表4、表5的規定。

4.1 注意事項

由于PSP復合管道其基體材料為高密度聚乙烯，鋼絲在整體管材重量中的占比在30%左右，復合后總體仍然比水輕，因此其在地下水位較高時敷設會浮起，因此在施工敷設時需要降水位，使之不會因浮起而發生應力集中。在一些江河或海底施工時，還要考慮配重抗浮的施工工藝。

管材吊裝時，應采用帆布吊帶進行，不允許采用鋼絲繩直接接觸管材吊裝，采用人工卸車或裝運時，不得拋摔，滾擦等，以免損傷外層，導致鋼絲外漏腐蝕。

轉運的車輛長度應合適，管材不允許長出車輛1米長運輸，以免造成鋼絲應力集中分層，轉運時，小心輕放，排列整齊。

管材及管件不得受烈日照射、雨淋或浸泡，露天存放時應用篷布遮蓋，堆放處應遠離熱源和火源，在環境溫度低于-20℃以下時，不宜露天存放；

PSP管的線性膨脹系數一般為0.8×10-4～1.5×10-4m/（m·℃）左右，在氣溫變化較大的地區應用，應防止熱脹冷縮導致的管材熱膨脹和收縮，必要時宜采取收縮節及錨固措施。

鋼絲網骨架聚乙烯管材為鋼塑復合材料，其外層壁厚較薄約為3～5mm，旨在保護承壓層鋼絲不受腐蝕，在任何時候，都應避免管材被劃傷，因此在使用過程中，一旦發現有較深的劃傷，或裸露的鋼絲，應采用專用擠出焊槍修補好使用。

采用電熔焊接工藝的，任何情況下都應保證管內壁、連接面、管件內部的清潔，防止泥沙進入連接面造成假焊等現象。焊接及冷卻時間結束前，不應移動、踩壓、切割管道，防止管件移位。不允許隔夜焊接，即當天插入的管件當天焊接完畢，防止露水進入，影響焊接質量。如早晚溫差較大，需進行破壞性驗證焊接參數，環境溫度低于-5℃以下，應采取防風、保暖措施。

管道實際應用時，其最大允許使用壓力應考慮溫度的關系，一般采用溫度折減系數進行壓力換算。

PSP管道穿過建筑物基礎、樓板、屋面、墻體、設備基礎時，要根據設計要求預留孔洞或埋設套管，管道埋在墻內時，要預留墻槽。管道安裝應配合土建的施工進度按設計要求及時、準確地預留孔洞、墻槽或埋設套管，避免返工。

PSP管道應用前，由產品供應商對施工方進行必要的培訓是必不可少的，尤其是斷管后的封口、電熔連接的步驟及檢驗規則等，都是應用工程質量的重要保障。

4.2 使用壽命

PSP管道的使用壽命取決于多種因素，包括正確的應用設計、精心的施工安裝、科學的管道壓力設計及生產控制、正確的維護和使用環境條件等等，正常情況下，PSP管道不受化學介質及水的腐蝕，而且埋地管道不受空氣和紫外線的老化影響，目前還沒有足夠的使用應用案列能證明其使用壽命，但行業上有許多采用有限元分析及失效模式的研究等等相關文獻，目前實際應用有超過15年的實際使用案列，沒有出現大的問題，預期其設計使用壽命可達到50年以上。

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