夾砂玻璃鋼管撓曲值的控制方法

張 啟

（中國(guó)水利水電第六工程局有限公司 丹東 118002）

王留超

（遼寧潤(rùn)維工程有限責(zé)任公司 沈陽 110006）

1 工程概況

大伙房水庫輸水（二期）工程是將渾江流域調(diào)來的水由大伙房水庫調(diào)節(jié)后，向遼寧省撫順、沈陽、遼陽、鞍山、營(yíng)口、盤錦等六城市輸水的一項(xiàng)大型輸水工程。輸水管道線路全長(zhǎng)231.4km，其中，輸水線路2×DN3200PCCP管道長(zhǎng)約33.4km，輸水線路2×DN2400PCCP管道長(zhǎng)122.7km，輸水線路1×DN1400玻璃鋼管道長(zhǎng)43.6km，輸水線路1×DN1800玻璃鋼管道長(zhǎng)31.7km。工程總投資52.18億元。

2 夾砂玻璃鋼管的概念及其性能

2.1 夾砂玻璃鋼管的概念

夾砂玻璃鋼管是近年來國(guó)內(nèi)外逐漸在石油化工、供排水等領(lǐng)域推廣使用的一種新型柔性非金屬?gòu)?fù)合材料壓力管道，其實(shí)質(zhì)是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，以不飽和熱固性聚酯樹脂為基體，中間夾石英砂的壓力管（英文縮寫名FRP，代號(hào)FWRPMP，簡(jiǎn)稱夾砂管）。

2.2 夾砂玻璃鋼管的性能

2.2.1 夾砂玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)

夾砂玻璃鋼管具有比強(qiáng)度高、剛度大、抗?jié)B防腐性能好、耐久性好、重量輕、流通能力強(qiáng)綜合造價(jià)低、安裝方便、運(yùn)行可靠、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)，可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰凍、潮濕等各種惡劣環(huán)境中使用。

2.2.2 夾砂玻璃鋼管的缺點(diǎn)

管道連接完畢未及時(shí)回填，地下水位上升或下雨，會(huì)造成管道漂浮；回填過程中夾砂玻璃鋼管產(chǎn)生變形，回填要求雙側(cè)同時(shí)進(jìn)行，撓曲值不合格時(shí)，需要進(jìn)行返工，撓曲值超過8%或出現(xiàn)隆起、扁平及其他突變現(xiàn)象此節(jié)管道就要報(bào)廢，需要返工并更換新管道。

3 夾砂玻璃鋼管施工一般要求

3.1 管道基礎(chǔ)承載力一般要求

表1 夾砂玻璃鋼管基礎(chǔ)承載力要求

要求見表1。基礎(chǔ)承載力達(dá)不到要求時(shí)，按照設(shè)計(jì)文件進(jìn)行基礎(chǔ)處理。

3.2 溝槽回填一般要求

回填應(yīng)分層夯實(shí)，管道兩側(cè)同時(shí)回填?；A(chǔ)墊層區(qū)為級(jí)配良好的中粗砂，厚度為20cm，夯實(shí)后相對(duì)密度大于0.7。主管區(qū)回填厚度為0.7倍管道直徑，回填土壓實(shí)度不小于95%。次主管區(qū)回填厚度為主管區(qū)回填頂面至管上50cm，回填土壓實(shí)度不小于85%。一般回填區(qū)為管頂上50cm以上至地面，壓實(shí)度不小于80%。

3.3 管道撓曲值要求

按照《埋地給水排水玻璃纖維增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂管管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)程》（CECS129：2001）要求，DN1400～DN1800夾砂玻璃鋼管回填后，應(yīng)在24h內(nèi)檢測(cè)管道的初始撓曲值，初始撓曲值不得大于3%。管道回填后，應(yīng)在一年內(nèi)檢測(cè)長(zhǎng)期撓曲值，長(zhǎng)期撓曲值不得大于5%，如發(fā)現(xiàn)撓曲值超過8%或出現(xiàn)隆起、扁平及其他突變現(xiàn)象應(yīng)更換新管道。撓曲值超過規(guī)定值時(shí)應(yīng)通過重新回填來加以糾正。

撓曲值是反應(yīng)管材受外界力的作用時(shí)的變形程度，計(jì)算公式為

4 夾砂玻璃鋼管撓曲值控制方法

夾砂玻璃鋼管撓曲值的大小與管材的選定、溝槽的開挖形狀、基礎(chǔ)處理、管溝回填壓實(shí)方法等有直接的關(guān)系。其中最關(guān)鍵并且難以控制的就是管溝回填壓實(shí)方法。

4.1 管材的選定

根據(jù)管道覆土的不同和工況要求，進(jìn)行確定夾砂玻璃鋼管剛度的選擇（見表2）。

表2 夾砂玻璃鋼管剛度選擇參照指標(biāo)

4.2 溝槽的開挖形狀

溝槽的寬度應(yīng)便于管道鋪設(shè)、安裝，以及夯實(shí)機(jī)具操作和地下水排出。溝槽寬度不宜過大，過大會(huì)增加投資，溝槽的最小寬度應(yīng)按下式確定：

溝槽的最小寬度≥管道外徑DN+管壁到溝槽壁的距離 S×2

式中，管壁到溝槽壁的距離，按表3確定。

表3 管壁到溝槽壁的距離

管溝基槽土方開挖采用機(jī)械開挖和人工開挖互相配合進(jìn)行，以機(jī)械開挖為主，人工輔助整坡和清底。

嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行開挖，開挖邊坡的坡比根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)土質(zhì)情況按照施工規(guī)范放坡。粘土及亞粘土：0.4～0.7；砂壤土1∶（0.5～0.7）；砂礫料1∶（0.4～0.8）；強(qiáng)風(fēng)化巖1∶（0.3～0.4）；中等風(fēng)化巖1∶（0.2～0.3）；弱風(fēng)化巖1∶（0.1～0.2）。其中溝槽較深時(shí)取大值，較淺時(shí)取小值。

槽底不得有積水，原土不得擾動(dòng)，若超挖，用中粗砂找平，不得用原土回填。冬季施工溝槽的基礎(chǔ)不能被凍，否則，應(yīng)將凍層清除，用中粗砂回填。

4.3 管溝回填壓實(shí)的方法

管道施工前，按照管線溝槽長(zhǎng)度3km以內(nèi)或者土質(zhì)變化時(shí)，做一次現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果嚴(yán)格控制施工過程。

墊層采用20cm的中粗砂，墊層要求平整密實(shí)，壓實(shí)后相對(duì)密度不小于0.7。

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)，水田地段土壤含水量較高，壓實(shí)度達(dá)不到主管區(qū)回填要求，現(xiàn)場(chǎng)又無晾曬條件，主管區(qū)回填采用中粗砂填筑，壓實(shí)后相對(duì)密度不小于0.7。要保證管道兩側(cè)回填同時(shí)進(jìn)行，以免兩側(cè)受力不均，回填時(shí)溝槽不能有積水，管頂50cm以下不得含有石塊等硬質(zhì)填料，冬季回填不得有凍土，回填料的夯實(shí)密度是保證管體在外力作用的條件下不變形的重要條件，因此，玻璃鋼管回填材料尤為重要，否則易造成管中心位移和管道變形。

回填夯實(shí)設(shè)備的選擇和夯實(shí)方法是保證壓實(shí)度的關(guān)鍵因素，夯實(shí)設(shè)備應(yīng)選擇振擊力30kN以上、電機(jī)功率4kW以上的平板振動(dòng)夯，碾壓遍數(shù)和碾壓方法嚴(yán)格按照經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)碾壓試驗(yàn)成果操作。

主管區(qū)回填壓實(shí)度最為重要，平板振動(dòng)夯不能到達(dá)管道周圍。0.7倍管道直徑內(nèi)的主管區(qū)采用中粗砂填筑，管道周圍用木棒搗實(shí)，有排水條件時(shí)可以在管道周圍采用水撼砂法，必須保證管道周圍回填密實(shí)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這樣才能確保管道的撓曲值最小和剛度要求。

5 結(jié)語

夾砂玻璃鋼管施工過程中撓曲值控制難度大，如果控制不好，撓曲值不合格就會(huì)造成返工甚至管材報(bào)廢，增加施工成本。大伙房水庫輸水工程施工的實(shí)踐證明：施工過程中，嚴(yán)格控制主管區(qū)回填壓實(shí)度，保證管道周圍回填料夯實(shí)密度滿足設(shè)計(jì)要求，夾砂玻璃鋼管撓曲值不合格現(xiàn)象完全可以減少甚至可以避免。