玻璃鋼管道施工技術應用淺析

張黎明 周中元 賈秀華

（1.新沂市河海建筑工程公司，江蘇徐州 221400；2.新沂市水利局，江蘇徐州 221400）

1 工程概況

新沂市尾水導流工程，是江蘇省南水北調(diào)東線徐州段尾水導流工程的重要組成部分，收集新沂市城南污水處理廠尾水通過本工程排入新沂河，是保障南水北調(diào)干線重要調(diào)蓄湖泊——駱馬湖水質(zhì)安全的一項重要工程。施工1標的施工內(nèi)容為：樁號D0-225～D12+725、總長 12.5 km 的雙排公稱直徑DN1200玻璃鋼主管道及DN600支管鋪設。

2 施工技術路線

玻璃鋼管道鋪設的主要施工工序為：管道存放→測量放樣→溝槽開挖→管基墊層→管道敷設→接口連接→接口嚴密性試驗→固定支墩→管溝回填→水壓試驗。

2.1 管道存放

由于施工管線沿河道布設，場內(nèi)多無施工道路，故根據(jù)現(xiàn)場具體情況在運輸車輛易進入的地段平整出較平坦的場地，用壓路機壓實，相對集中地存放管材，并用帆布覆蓋以防陽光照射導致管材分解，做好管壁及接頭的保護，待鋪設施工時用小型運輸車輛周轉(zhuǎn)運到鋪設現(xiàn)場。根據(jù)管材的管徑用枕木及木楔制作專用的管材堆放支架，如圖1所示。枕木間距小于1/2管長，公稱直徑大于DN1400的管道不得疊放，本工程管材堆放高度為1～2層。管材、管件自生產(chǎn)到鋪設不宜超過40個日歷日。

2.2 測量放樣

由于施工管線較長，故備1臺RTS-632型全站儀和若干臺J2經(jīng)緯儀、DS3水準儀進行本工程的放樣、測量工作。先測放出管道中心線位置，在轉(zhuǎn)彎、分支處設置施工控制樁并撒上石灰線，在開挖施工時架設水準儀進行跟蹤測量。

2.3 溝槽開挖

（1）溝槽斷面形式有矩形和梯形，按土質(zhì)及槽深的不同采用不同形式的斷面。當遇到土質(zhì)較密實或槽深較淺的地區(qū)時，可以采用矩形截面的溝槽，以便減少土方量；若遇到土質(zhì)較差、含水率較高或槽深較深的地區(qū)，一般采用梯形截面。本工程槽深1～5 m，根據(jù)設計要求采用梯形截面。

圖1 玻璃鋼管道的堆放方式示意圖

（2）溝槽邊坡的坡度根據(jù)溝槽土質(zhì)確定，必要時在溝槽壁設置支撐，并編制應急預案。

（3）采用機械開挖，槽底預留20 cm由人工清底，開挖過程嚴禁超挖，以防擾動地基。

（4）溝槽的寬度應便于管道鋪設、夯實機具操作和地下水排出，如表1。溝槽的最小寬度按下式計算確定：

B≥D+2S式中：

B—溝槽的最小寬度，mm；

D—管外徑，mm；

S—管壁到溝槽壁的距離，mm。

（5）開挖過程中采用明溝結(jié)合集水井的降排水方案，集水井每隔100 m設置1眼，用水泵將溝槽內(nèi)的滲水抽排出基槽。

2.4 管基墊層

（1）當土壤承載力為8～100 kPa和非巖石時采用原狀土作為基礎；當土壤承載力為5～70 kPa時，采用經(jīng)夯實后的原土作為基礎，夯實密度應達到95%。溝槽底如遇淤泥、卵石、巖石、硬質(zhì)土、不規(guī)則碎石塊及浸泡土質(zhì)應挖除后作相應的管基處理。

表1 管壁到溝槽壁的距離

（2）本工程設計土基上回填30 cm的中粗砂作為管基墊層。回填砂采用水撼砂施工方法，先按35～40 cm虛鋪厚度鋪設中粗砂，然后用水泵從附近河道中抽水灌注至砂面，用振搗棒振搗2～3遍，需達90%以上的設計密實度，以保證管基的穩(wěn)固。

2.5 管道敷設

（1）下管。用人工配合汽車起重機進行，可采取一個支撐點或兩個支撐點起吊管道，起吊繩使用柔韌性好的、較寬的皮帶、吊帶或繩索，嚴禁用鋼絲繩或鐵鏈起吊，嚴禁用繩子貫穿管道兩端起吊。下管時注意保持承口方向與管道安裝方向一致。

（2）安管。如圖2所示，在各接口處掏挖工作坑，以便于整個管身底部落在墊層上，受力均勻。

圖2 管道安裝各連接口處示意圖

2.6 接頭連接

（1）管間連接采用雙“O”形膠圈承插連接方式，如圖3。安裝前徹底清潔管端、凹槽和橡膠圈，確保無油污、灰塵，并在承口端管壁上預先開好試壓孔，試壓孔位于兩道橡膠圈中間，孔徑應與試壓專用螺栓匹配。

（2）在膠圈及承口內(nèi)表面均勻涂上液體潤滑劑，將兩條“O”形膠圈分別套裝在插口預設的凹槽內(nèi)，并用手壓實，確保各個部位不翹不扭。然后將插口對承口找正，試壓孔朝上，套帆布繩，調(diào)整起吊機械，將插口端推入承口，使雙橡膠圈與承口內(nèi)壁和插口外壁緊密接合，在接口處形成密封區(qū)域，并確保承口端試壓螺栓安裝到位。

（3）用探尺插入承插口間隙中檢查橡膠圈位置是否正確，經(jīng)檢查確認接口安裝符合要求后，用砂袋固定管道。

2.7 接口嚴密性試驗

管道安裝后螺栓連接手動試壓泵，向接口內(nèi)灌水，將水從試壓螺桿內(nèi)小孔灌入兩個橡膠圈與管壁形成的密閉空間中，同時打開設在最高點的排氣閥，然后緩慢分級加壓，先將水壓逐步升高到工作壓力，檢查接口有無滲漏，如無滲漏再提高到試驗壓力，試驗壓力為工作壓力的1.5倍，觀察10 min，壓力保持不變，且外觀檢查無滲漏為合格。試壓合格后將密閉空間內(nèi)的水排干，然后封閉試壓孔、泄水孔。

2.8 支墩固定

因管道采用柔性的橡膠圈接頭，當管線加壓后，在管線兩頭、彎頭、三通、變徑等處會產(chǎn)生不平衡的應力以致發(fā)生管線偏移等現(xiàn)象，所以，必須采取措施來約束這種不平衡的應力，預防管線的損壞，實際采用的方法就是用混凝土支墩固定。支墩通常設在彎頭、變徑、三通等處，支墩的受力一邊應支承在原狀土層上，并保證和土體緊密接觸。

2.9 管溝回填

（1）回填前將溝槽內(nèi)的雜物清除干凈，并排除積水。

（2）回填時，從管道兩側(cè)均勻下料，兩側(cè)對稱分區(qū)回填［1］，每次鋪料厚度為15～20 cm。

（3）沿溝槽壁設置的溜板下料、鋪料。

（4）主管區(qū)回填砂采用水撼砂施工方法，管腋下人工用鋼釬搗實后再用振搗器振搗，次管區(qū)回填土用蛙夯進行夯實，非管區(qū)土方回填用拖拉機進行壓實。如圖4。

圖3 玻璃鋼管接口示意圖

圖4 雙排主管分區(qū)回填示意圖

2.10 水壓試驗

（1）水壓試驗前，必須保證管線的支墩已達到設計強度，并將試壓段管道兩側(cè)至管頂以上50 cm內(nèi)的回填料分層夯實，接頭處的局部范圍先不回填，待水壓檢驗合格后再回填。

（2）玻璃鋼管道的水壓試驗應全段進行，以不大于1 km長度為一個試壓段，中間設有附件管段的分段長度應不大于500 m，對系統(tǒng)中不同材質(zhì)管道應分別進行試壓。

（3）清洗管線，去除管內(nèi)雜物；用封堵材料堵嚴試壓管段，以頂住試驗壓力；試壓時不許關閉閥門，打開排泥閥和主管道上的檢修閥，并用盲法蘭堵死。

（4）將試壓泵和壓力表設置在試驗管段最低點，壓力表在使用前需進行標定。從下游緩慢向管道灌水，在試壓管段上游管頂及管段中的最高點設排氣閥，將管道內(nèi)的氣體排除。管道內(nèi)注滿水浸潤24 h后，方可進行水壓試驗。

（5）試驗壓力采用1.5倍工作壓力，即：0.9 MPa。緩慢地對管道加壓，先將管道內(nèi)壓力逐步升高到工作壓力，檢查管道和接口，如無滲漏再提高到試驗壓力，觀察10 min，壓力降不超過0.05 MPa為合格，即可進行滲水試驗。

3 施工質(zhì)量控制措施

在新沂市尾水工程施工1標玻璃鋼管道施工過程中遇到了如漂管［2］、接口處滲水等一些常見問題，通對這些問題的分析研究以及處理，總結(jié)出了控制玻璃鋼管道施工質(zhì)量的一些主要措施，對以后的玻璃鋼管道施工可起到很好的借鑒作用。

（1）機械開挖時預留20 cm采用人工清挖，同時測量人員隨挖隨測，確保溝槽中心線、溝底設計高程、溝底寬度及附屬構(gòu)筑物位置正確；如有超挖，采用粗砂填實；做好降低地下水位的工作，并將流入到溝槽內(nèi)的水及時排出。

（2）嚴格保證管道基礎墊層的施工質(zhì)量，防止因發(fā)生不均勻沉陷，造成管道接口處滲水。

（3）接口工作坑須隨管道敷設進程，隨鋪隨挖，以確保管道底部充分著床，嚴禁架空。

（4）管道承口內(nèi)、插口外側(cè)，特別是安裝“O”型圈的環(huán)型凹槽必須清理干凈、光潔；插口與承口變徑處應留有一定間隙，一般控制在5～15mm。

（5）接口嚴密性檢驗，須隨管道鋪設進程逐個進行，并做好標記及記錄；在土壤或地下水對橡膠圈有腐蝕作用的地段，要在回填前用瀝青膠泥或瀝青麻絲等材料封閉橡膠圈接口。

（6）管道連接后，為避免管道長期外露，必須盡快進行回填和水壓試驗，以防止漂管和熱變形對管道和管接頭造成破壞。

（7）回填時，嚴禁單側(cè)回填或?qū)⒒靥盍蠌囊粋?cè)向溝內(nèi)堆埋，每次鋪料厚度為15～20 cm，兩側(cè)回填高度差不應超過一層填筑厚度；不要在高于管道上方0.6 m處向下傾倒回填料，以防導致管道軸線位移和接口變形。

（8）不同回填區(qū)的回填要求為：主管區(qū)每層虛填厚度≤20 cm，壓實度≥95%；次管區(qū)每層虛填厚度≤300 mm，壓實度≥90%。

（9）回填到管道的起拱線時，為避免管道受到外來夯擊荷載的作用，所有夯實都應從管溝壁開始逐漸向管道靠近。管頂上方既不能過分用力夯實，以免引起管道局部凹凸不平，而且必須保證管道頂上的覆土達到密實度要求，不能疏松。

（10）水壓試驗不能在雨天進行；測壓表直徑至少為150mm，最大量程為試驗壓力的1.3～1.5倍。

4 結(jié)語

玻璃鋼管道相比于傳統(tǒng)的鋼筋混凝土管道［3］，管壁光滑、摩阻系數(shù)小、水力流體特性好、水力學性能優(yōu)異；相比于鋼管道，耐腐蝕、輕質(zhì)高強、安裝方便；單根管道長，接口數(shù)量小；施工效率高、勞動強度低、節(jié)省工期、綜合施工成本低。綜合以上諸多優(yōu)點，玻璃鋼管道將會在管道施工中得到更為廣泛的應用。

［1］ 劉自翔，王合存.淺談玻璃鋼管道工程施工技術.科技資訊，2008（8）：44～45.

［2］ 劉勝強.玻璃鋼管道現(xiàn)場施工中存在的技術問題及解決措施.中國科技博覽，2012（15）：137.

［3］ 孫惠蘭.玻璃鋼管的性能分析.水力水電技術，2007，38（5）：34～36.