玻璃鋼夾砂管道在坪上應(yīng)急引水工程中的應(yīng)用

衛(wèi) 芳

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省河道管護(hù)服務(wù)總站，山西 太原 030002）

玻璃鋼夾砂管道在坪上應(yīng)急引水工程中的應(yīng)用

衛(wèi) 芳1，2

（1.太原理工大學(xué)，山西 太原 030024；2.山西省河道管護(hù)服務(wù)總站，山西 太原 030002）

以坪上應(yīng)急引水工程為例，闡述了玻璃鋼夾砂管道的特性，分析了玻璃鋼夾砂管道選擇時(shí)應(yīng)注意的問題，根據(jù)玻璃鋼夾砂管道的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹了玻璃鋼夾砂管道在供水工程中的施工過程，對(duì)類似工程施工具有借鑒意義。

玻璃鋼夾砂管道；施工工藝；漂管；坪上應(yīng)急引水工程

1 工程概況

山西坪上應(yīng)急引水工程位于忻州市境內(nèi)，其主要任務(wù)是提供城鎮(zhèn)生活用水和工業(yè)用水，年設(shè)計(jì)引水量3 500萬m3。該工程主要分為水源工程和供水工程兩部分，水源工程包括水源地取水建筑物、加壓泵站等，供水工程包括供水管道、管道建筑物、調(diào)壓池及供水點(diǎn)調(diào)節(jié)池等。

該工程供水管道總長114.3 km，屬長距離供水管道。管材主要為玻璃鋼夾砂管和PCCP管。其中玻璃鋼夾砂管道總長93.63 km，占全線總長的82%。該工程輸水距離較長，地質(zhì)地形情況復(fù)雜，管道沿線地下水普遍較高，供水管道管徑較大，主干線管徑1.8m、忻府和原平支線管徑1.4m，輸水流量及壓力較大。

2 玻璃鋼夾砂管道選擇注意事項(xiàng)

玻璃鋼夾砂管（玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管，簡稱FRPM），是一種新型的復(fù)合管材，主要采用玻璃纖維紗用作增強(qiáng)材料和樹脂作為基體，在結(jié)構(gòu)層加入石英砂，按照纏繞工藝?yán)p繞而成，具有其他管材無法取代的優(yōu)勢(shì)。其特點(diǎn)是摩擦面小，鋼性好、結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，抗老化、耐老化、使用壽命長，整體性好、安裝方便等。玻璃鋼夾砂管的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于鋼管，但其剛度、硬度略有不足，對(duì)埋深和回填材料有一定的局限性，故對(duì)回填要求較高。同時(shí)由于玻璃鋼夾砂管硬度較低，對(duì)吊裝、運(yùn)輸、存放的要求較高。此外，由于玻璃鋼夾砂管不具備鋼鐵材料管道的焊接優(yōu)勢(shì)，維修時(shí)必須停止輸水運(yùn)行。

因此，選擇玻璃鋼夾砂管道作為通水主要管材時(shí)，需考慮管道的公稱直徑、工作壓力、波動(dòng)壓力、動(dòng)荷載、管道兩側(cè)回填土的土壤條件及回填土比重、最大覆土深度和最小覆土深度、設(shè)計(jì)真空負(fù)壓、平均使用溫度和范圍、地下水位距離地表深度等。

3 施工過程

3.1 施工工藝

測(cè)量放樣：由項(xiàng)目部技術(shù)負(fù)責(zé)人組織技術(shù)人員根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙的坐標(biāo)將管道中心線及開挖邊線進(jìn)行施工放線，與工程標(biāo)段實(shí)際對(duì)照，發(fā)現(xiàn)與實(shí)際地貌不符處做好記錄并及時(shí)通知現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理，會(huì)同業(yè)主、設(shè)計(jì)單位共同協(xié)商解決。

溝槽開挖：由于忻府區(qū)地下水位較高，均在管底以上標(biāo)高內(nèi)，故在溝槽開挖前，必須在施工排水后方可進(jìn)行溝槽開挖。坪上應(yīng)急引水工程開挖溝槽以直槽、梯形槽為主，直槽邊坡坡度小于1∶0.05。梯形槽邊坡坡度1∶1.5。此類開挖斷面具有一定坡度，一般不需要支撐。對(duì)于局部坡腳不穩(wěn)的現(xiàn)象，可采用打木樁進(jìn)行防護(hù)，同時(shí)進(jìn)行表面排水，保證邊坡土壤的穩(wěn)定。

溝槽開挖在接近槽底時(shí)應(yīng)加強(qiáng)測(cè)量，槽底土壤嚴(yán)禁擾動(dòng)。管底高程及中心線兩側(cè)寬度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。溝槽開挖時(shí)應(yīng)加強(qiáng)安全管理，防止石塊、工具、機(jī)械等對(duì)施工人員造成傷害。同時(shí)加強(qiáng)邊坡監(jiān)測(cè)，防止塌方。

管道安裝：管道安裝前檢查管道有無碰傷，凹槽內(nèi)是否平整，止水膠圈是否有裂紋及老化現(xiàn)象。安裝使用的潤滑油一般為食用油。撞口時(shí)，以承口的試壓孔中心量取Lx值（試壓孔中心至承口末端的距離，一般為10 cm），在插口量角器中心到插口標(biāo)志環(huán)方向均勻畫標(biāo)記點(diǎn)，將插口緩慢推入承口，待承口端線與標(biāo)記點(diǎn)重合即安裝到位。

管口打壓：由于玻璃鋼管之間采用承插雙“O”型密封圈連接，因此每安裝一根管道須在承插口處進(jìn)行打壓試驗(yàn)。用試壓泵直接通過管頂?shù)膲毫祝铀驂旱焦艿拦ぷ鲏毫Φ?.5倍，如果在3min內(nèi)壓力沒有泄露現(xiàn)象，則視為安裝合格。

管溝回填：管道安裝好后應(yīng)盡快進(jìn)行回填，防止管道發(fā)生浮動(dòng)工和熱變形?；靥顣r(shí)首先采用碎石對(duì)三角區(qū)進(jìn)行回填和夯實(shí)，嚴(yán)禁單側(cè)夯實(shí)。管道兩側(cè)回填時(shí)，采用碎石回填至管腰并要求每20 cm夯實(shí)3遍。回填及夯實(shí)過程必須兩側(cè)同時(shí)同距離進(jìn)行。管頂以上50 cm采用不大于40mm的砂礫料回填，50 cm以上采用原土回填至原地面高程。

管道試壓：管道回填完成后對(duì)管道進(jìn)行試壓試驗(yàn)，1 000m為一個(gè)試壓段，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)逐步升壓，每次升壓0.5MPa。當(dāng)壓力升至工作壓力的1.5倍，且保持30min無泄漏現(xiàn)象，則視為管道安裝合格。

3.2 存在問題及解決措施

3.2.1 漂管現(xiàn)象

由于玻璃鋼夾砂管單管長度長且質(zhì)量較輕，安裝后空管的浮力增大，故在安裝過程中易出現(xiàn)以下幾種漂管現(xiàn)象：一是雨水漂管。由于玻璃鋼夾砂管質(zhì)量輕，雨水大量匯積管溝造成漂管。為此應(yīng)避免在雨天安裝；大雨前安裝時(shí)必須完全回填至管頂，并達(dá)到規(guī)范要求，若大雨前不能完全回填至管頂，可在管道基坑內(nèi)安裝水泵將雨水排出，避免出現(xiàn)雨水聚集造成漂管事故。二是地下水漂管。由于地下水較高，而管頂覆土不夠，造成漂管。為此，當(dāng)不能一次回填至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，可按地下水滲水量大小，每隔一段距離布置1座集水井進(jìn)行降水。三是抽水漂管。溝槽積水時(shí)間過長，抽水時(shí)浮漿或未密實(shí)的石粉渣回落拱起管道，可放緩排水速度，水位降過管頂后在管道上臨時(shí)覆土。

3.2.2 爆管現(xiàn)象

玻璃鋼夾砂管道在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)爆管現(xiàn)象。產(chǎn)生爆管現(xiàn)象的原因主要包括以下幾點(diǎn)：一是安裝、吊裝、搬運(yùn)、存放過程中受到外力擠壓造成管道破損形成薄弱點(diǎn)，在運(yùn)行過程中由于壓力突然、長期增大，在薄弱點(diǎn)處發(fā)生爆裂現(xiàn)象。因此，在安裝、吊裝過程中嚴(yán)禁用鋼絲繩起吊，改用柔軟的吊帶起吊。存放、搬運(yùn)過程中嚴(yán)禁拖拽、滾動(dòng)玻璃鋼管，存放場(chǎng)地不得有大于15 cm的堅(jiān)硬石塊。二是運(yùn)行過程中管道內(nèi)的水量形成的水錘力量過大，關(guān)閉無法承受水錘瞬間帶來的巨大勢(shì)能，發(fā)生管道爆裂現(xiàn)象。因此，在給管道注水時(shí)要嚴(yán)格控制進(jìn)水流量和流速，避免因流量和流速過大形成的高能量水錘發(fā)生爆管事故。同時(shí)要嚴(yán)格按照工藝要求回填管區(qū)，對(duì)管體形成外壓保護(hù)。三是管道制作過程中由于人、機(jī)、料、溫度等原因未達(dá)到工藝制作要求，從而降低了管道的強(qiáng)度、硬度和韌性等，造成管道質(zhì)量不合格，導(dǎo)致在管道運(yùn)行過程中出現(xiàn)管道爆裂現(xiàn)象。因此在管道生產(chǎn)過程中要將人、機(jī)、料、溫度等環(huán)節(jié)控制在工藝要求范圍內(nèi)，保證所生產(chǎn)的管道達(dá)到使用要求。四是線路設(shè)計(jì)時(shí)，由于錯(cuò)誤計(jì)算和不合理的設(shè)計(jì)造成管道內(nèi)壓力集聚無法排出，導(dǎo)致管道爆管。因此，在設(shè)計(jì)階段要根據(jù)工程場(chǎng)地地質(zhì)及氣候條件，確定管道埋藏深度及回填土密實(shí)度，在管道伸縮變形較嚴(yán)重的地方，管件安裝必須設(shè)置伸縮節(jié)。

4 結(jié)語

坪上應(yīng)急引水工程作為山西省首個(gè)以玻璃鋼夾砂管為主要材質(zhì)的長距離輸水工程，自投入生產(chǎn)至今已安全運(yùn)行4年，運(yùn)行過程中未發(fā)生一次由于設(shè)計(jì)、安裝、地質(zhì)等原因?qū)е碌闹卮笫鹿?。該工程的安全運(yùn)行，為今后同類工程的設(shè)計(jì)、建設(shè)提供了很好的借鑒與參考作用。

TU991.3

C

1004-7042（2016）03-0050-02

衛(wèi)芳（1983-），女，太原理工大學(xué)水利工程專業(yè)碩士研究生在讀。

2016-01-06；

2016-02-17