玻璃鋼夾砂管在水利工程中的質(zhì)量控制分析

喬吉仁，趙建居，王 宇

（山東省水利工程建設(shè)監(jiān)理有限公司，山東 濟(jì)南 250013）

山東省黃水東調(diào)應(yīng)急工程是為解決膠東地區(qū)水資源短缺，優(yōu)化全省水資源配置實(shí)施的大型跨流域應(yīng)急調(diào)水工程。該工程自東營(yíng)廣南水庫(kù)加壓泵站接管，向南鋪設(shè)經(jīng)東營(yíng)市東營(yíng)區(qū)、濱海區(qū)，穿小清河后進(jìn)入濰坊壽光市，與引黃濟(jì)青工程并行后向東至濱海區(qū)濰北第二平原水庫(kù)。該工程采用雙管鋪設(shè)，設(shè)計(jì)管材主要為DN2600 與DN2400螺旋鋼管和玻璃鋼夾砂管（以下簡(jiǎn)稱“玻璃鋼管”），設(shè)計(jì)流量15 m3/s，線路全長(zhǎng)63.84 km，其中采用玻璃鋼管道長(zhǎng)度55.41 km。

1 玻璃鋼管的特性

玻璃鋼管具有較強(qiáng)的耐腐蝕、抗老化性能；內(nèi)表面光滑，粗糙率和摩阻力很小，具有優(yōu)異的流體力學(xué)特性；且重量輕、運(yùn)輸方便，造價(jià)經(jīng)濟(jì)、維護(hù)成本低。山東省黃水東調(diào)應(yīng)急工程沿線地下水對(duì)混凝土有硫酸鹽型中等～強(qiáng)腐蝕性，針對(duì)此運(yùn)行環(huán)境，綜合權(quán)衡玻璃鋼管的性能、造價(jià)、運(yùn)行可靠度等情況，最后確定采用玻璃鋼管為主管材，螺旋鋼管主要應(yīng)用于過(guò)路過(guò)河以及地基變形要求高的地段。

2 安裝前質(zhì)量控制

2.1 管材（管件）現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收

1）管材堆放查驗(yàn)。玻璃鋼管管材剛度、強(qiáng)度較低，在裝卸過(guò)程中要避免損傷，吊裝時(shí)應(yīng)使用軟繩或軟質(zhì)帶，嚴(yán)禁使用鋼絲繩或其它硬質(zhì)物。管材現(xiàn)場(chǎng)存放，要求地面平整，不能有石塊和容易引起管材損壞的尖利物體。為了保證管材存放的穩(wěn)定性，要有防止管道滾動(dòng)的措施，管材管徑較大時(shí)不可堆放，且堆放高度不宜超過(guò)2 m。

2）管材質(zhì)量查驗(yàn)。玻璃鋼管材（管件）運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)后，建設(shè)、監(jiān)理、施工三方要聯(lián)合對(duì)進(jìn)場(chǎng)的管材進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收。管材及“O”型橡膠密封圈等主要查驗(yàn)合格證、各類試驗(yàn)報(bào)告等質(zhì)量證明文件，檢查管材內(nèi)外表面及接口處等外觀質(zhì)量是否符合要求；用紅外線測(cè)距儀、鋼尺、游標(biāo)卡尺等設(shè)備檢測(cè)管材的長(zhǎng)度、直徑、橢圓度、壁厚等尺寸公差，用巴士硬度儀檢測(cè)管材的巴士硬度等，確保進(jìn)場(chǎng)的管材符合現(xiàn)行國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 溝槽開挖

溝槽開挖前，施工單位要按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行基準(zhǔn)點(diǎn)校核、測(cè)量放樣，土方開挖前要進(jìn)行原始地貌聯(lián)合測(cè)量，并將測(cè)量成果報(bào)監(jiān)理審核。

溝槽開挖現(xiàn)場(chǎng)要配備和安裝有效的降水系統(tǒng)排除溝槽和坑道的積水，以維持開挖范圍內(nèi)長(zhǎng)期處于干燥狀態(tài)，直至施工完畢。溝槽排水可用井點(diǎn)降水與溝槽底部明排相結(jié)合，對(duì)砂層滲水量較大的地段可采用井點(diǎn)降水降低地下水位至基礎(chǔ)開挖面0.5 m 以下。對(duì)黏土和粉質(zhì)黏土地段可采用明排方式，施工中在溝槽底部?jī)蓚?cè)設(shè)300 mm×400 mm 排水溝，每間隔30 m，在溝槽外側(cè)設(shè)置集水坑，再用泥漿泵把集水坑內(nèi)的明水排出溝外。

溝槽斷面開挖要做到邊坡平順，槽底平整，為確保溝槽底土層不被擾動(dòng)，開挖時(shí)槽底需預(yù)留20 mm 厚的土層暫時(shí)不挖，待鋪管前用人工清理至設(shè)計(jì)標(biāo)高。溝槽槽底挖完后，進(jìn)入下一工序施工前，要采取措施確保槽底不受水浸泡或受凍。溝槽開挖段遇不良土質(zhì)時(shí)，要采取必要的支護(hù)和防止邊坡坍塌的安全措施。溝槽開挖至設(shè)計(jì)高程后監(jiān)理應(yīng)組織業(yè)主、勘察、設(shè)計(jì)、施工單位共同驗(yàn)槽。

2.3 基礎(chǔ)處理

管道基礎(chǔ)基面要平整密實(shí)，且無(wú)松土、碎渣、軟泥、雜物等，施工質(zhì)量必須符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)槽底基礎(chǔ)為非原狀土或遇軟弱地基時(shí)，必須全部挖除并按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行地基處理。當(dāng)基礎(chǔ)采用原狀地基時(shí)，要做好基底原狀土層的保護(hù)，避免超挖、擾動(dòng)、受水浸泡或受凍，承載力要符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)基礎(chǔ)采用砂石基礎(chǔ)時(shí)，砂石材料的質(zhì)量及砂石基礎(chǔ)的厚度、壓實(shí)度等必須符合設(shè)計(jì)要求，自檢、抽檢質(zhì)量必須合格。凡是溝槽超挖及擾動(dòng)地段要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行基礎(chǔ)處理，處理完畢，經(jīng)監(jiān)理工程師簽字認(rèn)可方可進(jìn)行下一道工序。

3 安裝過(guò)程質(zhì)量控制

3.1 安裝要求

管道安裝前地基基礎(chǔ)應(yīng)經(jīng)監(jiān)理檢驗(yàn)合格，安裝宜自下游開始，承口應(yīng)朝向上游。接口前需徹底清潔管材表面、凹槽、膠圈，并將膠圈涂刷潤(rùn)滑劑后，由下部且無(wú)任何扭曲地放入凹槽內(nèi)，用手沿圓周檢查確認(rèn)膠圈密封就位。安裝前需要在管材上量測(cè)出打壓嘴、膠圈的位置、劃線確定承插位置，打壓嘴位置要位于兩根膠圈中間并朝向上方。接口安裝時(shí)，應(yīng)將插口一次性插入承口內(nèi)，達(dá)到安裝標(biāo)記為止。承插式接口部位連接要緊密，且無(wú)變形、破損、開裂等現(xiàn)象，接口插入深度必須符合要求，相鄰管口的環(huán)向間隙要均勻，縱向間隙不應(yīng)小于10 mm。

3.2 單口水壓試驗(yàn)

雙道橡膠圈的管道安裝完成后，為檢測(cè)雙“O”型密封圈的密封效果，要進(jìn)行單口水壓試驗(yàn)。管道單口水壓試驗(yàn)壓力應(yīng)為管道設(shè)計(jì)壓力的1.5倍，且不應(yīng)小于0.2 MPa。水壓實(shí)驗(yàn)采用手提式打壓泵將壓力值升至試驗(yàn)值，恒壓2 min，查看壓力表有無(wú)壓力下降，無(wú)壓力下降為安裝合格。當(dāng)水壓試驗(yàn)不合格時(shí)，應(yīng)查明原因，必須重新安裝或調(diào)整管道后再重新進(jìn)行打壓試驗(yàn)。為了確保安裝質(zhì)量，避免返工，黃水東調(diào)應(yīng)急工程管道單口打壓試驗(yàn)采用三階段進(jìn)行打壓，管道安裝完成后打壓一次，回填土至管道中間位置時(shí)打壓一次，回填土至管頂時(shí)再打壓一次。

4 安裝后質(zhì)量控制

4.1 溝槽回填

玻璃鋼管道安裝完成后，溝槽回填按照各期管道安裝完成的先后順序分兩期進(jìn)行。

1）一期回填。管道有效支撐角范圍回填采用人工夯實(shí)，每層厚度控制在0.1 m 在填筑砂料過(guò)程中用木棒等工具插搗密實(shí)，要與管道基礎(chǔ)緊密接觸、無(wú)空隙。管道兩側(cè)及管間應(yīng)對(duì)稱回填，每30 cm 為一層，回填用100～200 kg 的自行式雙輥振動(dòng)碾平行槽底軸線方向逐層壓實(shí)，夯壓至少3遍。管頂以上0.5 m 范圍內(nèi)的土方回填，應(yīng)采用輕型碾壓機(jī)具配合人工夯實(shí)，避免因回填而導(dǎo)致管材繞曲變形加大。管道變形率要符合設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)，玻璃鋼管道變形率應(yīng)不超過(guò)3%，當(dāng)超過(guò)時(shí)，回填要返工處理。

2）二期回填。水壓試驗(yàn)完成后依次組織回填，采用挖掘機(jī)回填，推土機(jī)分層攤鋪，自行式雙輥振動(dòng)碾平行槽底軸線方向進(jìn)退錯(cuò)距法逐層碾壓，層厚一般應(yīng)小于300 mm。土方回填施工要嚴(yán)格按照監(jiān)理審批的碾壓試驗(yàn)報(bào)告確定的參數(shù)規(guī)范施工，每層回填施工自檢合格后報(bào)監(jiān)理復(fù)核，壓實(shí)度不能小于設(shè)計(jì)值。

4.2 水壓試驗(yàn)

1）一般規(guī)定。在玻璃鋼管道上部土方回填前，要進(jìn)行系統(tǒng)嚴(yán)密性水壓試驗(yàn)，由業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工、供貨商等單位組成水壓試驗(yàn)驗(yàn)收工作組，現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行管道的水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)的管段試驗(yàn)長(zhǎng)度按照設(shè)計(jì)要求，設(shè)計(jì)無(wú)要求時(shí)管道試驗(yàn)長(zhǎng)度不宜大于1.0 km，長(zhǎng)度大于1.0 km 時(shí)，應(yīng)組織專家論證。水壓試驗(yàn)前，施工單位應(yīng)編制水壓試驗(yàn)方案并報(bào)監(jiān)理審批。玻璃鋼管道水壓試驗(yàn)應(yīng)按照1.5 倍工作壓力且不小于0.8 MPa 壓力值進(jìn)行打壓試驗(yàn)，水壓逐級(jí)加至試驗(yàn)壓力后停止注水補(bǔ)壓，穩(wěn)定15 min，當(dāng)15 min 后壓力下降不超過(guò)0.02 MPa 壓力值時(shí)，將試驗(yàn)壓力下降至工作壓力，繼續(xù)保持穩(wěn)壓30 min 進(jìn)行外觀檢查，若無(wú)漏水現(xiàn)象則水壓試驗(yàn)合格。

2）水壓試驗(yàn)條件。管道試驗(yàn)段已按設(shè)計(jì)要求施工完畢；各類閥件均安裝完畢并通過(guò)驗(yàn)收；接口全部完成打壓并合格；各類閥井、鎮(zhèn)墩、支墩等管線附屬構(gòu)筑物混凝土強(qiáng)度已達(dá)設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%；除管材接頭外露外，管身及管頂以上0.5 m范圍內(nèi)應(yīng)全部覆土；管道內(nèi)雜物及管線上所有臨時(shí)設(shè)施均已清除，試驗(yàn)所需的臨時(shí)加固措施已檢查確認(rèn)安全、可靠。

3）水壓試驗(yàn)設(shè)備。水壓試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)采用的壓力計(jì)和溫度計(jì)必須符合有關(guān)部門的規(guī)定，使用前應(yīng)經(jīng)校正并提供符合規(guī)定的檢定證書。所用的壓力計(jì)精度不應(yīng)低于1.6 級(jí)，最大量程應(yīng)為試驗(yàn)壓力的1.3～1.5 倍。水泵、壓力計(jì)應(yīng)安裝在管道兩端部與管道軸線垂直的支管上。根據(jù)實(shí)際情況應(yīng)適當(dāng)增設(shè)臨時(shí)DN50 排氣閥，排氣閥應(yīng)設(shè)置在試驗(yàn)管段上游的管頂及管段中的高點(diǎn)位置。

4）水壓試驗(yàn)要求。試驗(yàn)過(guò)程中為避免產(chǎn)生水錘，充水應(yīng)從管道的下游段開始，要緩慢充水。充水時(shí)將管道內(nèi)的氣體通過(guò)排氣閥及時(shí)排出，待水充滿后，關(guān)閉排氣閥和進(jìn)水閥。采用手搖試壓泵或電力試壓泵進(jìn)行管道升壓，首先應(yīng)將壓力逐漸升至0.2～0.4 MPa（但不應(yīng)超過(guò)工作壓力）進(jìn)行浸泡，保持水壓浸泡時(shí)間不少于24 h。浸泡完成后分級(jí)對(duì)管道進(jìn)行升壓，每次升壓以0.2 MPa 為一級(jí)，每一級(jí)升壓后應(yīng)檢查法蘭、支墩、管身及接口等各級(jí)設(shè)施運(yùn)行情況，當(dāng)確定無(wú)異常后，繼續(xù)升壓。為減少?zèng)_擊力，升至強(qiáng)度試驗(yàn)壓力的時(shí)間不宜低于1 h。

升壓過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)管道局部有滲漏，則應(yīng)減緩升壓速度或停止升壓，進(jìn)行檢查并標(biāo)記，在確認(rèn)強(qiáng)度可靠時(shí)繼續(xù)加壓，以便檢驗(yàn)暴露所有問(wèn)題。當(dāng)壓力值達(dá)到試驗(yàn)壓力值時(shí)，檢查原滲漏點(diǎn)有無(wú)擴(kuò)大，是否有新的滲漏點(diǎn)，將所有的滲漏點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記、記錄，分析原因。地形高差變化較大的試驗(yàn)段，應(yīng)充分考慮水的靜壓影響，試驗(yàn)時(shí)以管道最高處的壓力值為準(zhǔn)，但最低處的壓力值不得超過(guò)管材、管件及閥門的承受能力。

現(xiàn)場(chǎng)必須嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的水壓試驗(yàn)方案進(jìn)行打壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)完成后，及時(shí)填寫壓力管道水壓試驗(yàn)記錄表，各單位簽字確認(rèn)。