淺談玻璃鋼夾砂管在長距離輸水管道中的應(yīng)用

武樂志+沈培鋒+房殿榮+周國棟+喬小琴

摘 要：玻璃鋼夾砂管具有質(zhì)量輕、安裝便捷、內(nèi)壁光滑阻力系數(shù)小、耐腐蝕、后期維護成本低等優(yōu)勢，為此被廣泛應(yīng)用于給水、排水管線施工中。文章首先對玻璃鋼管的特征進(jìn)行分析，其次結(jié)合工程實例闡述玻璃鋼夾砂管在長距離輸水管道中的應(yīng)用，然后就工程施工中存在的常見問題及解決辦法進(jìn)行總結(jié)，供相關(guān)人士參考。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼夾砂管 長距離輸水 管道施工

1.引言

長距離輸水管道工程施工中因為管道長度較長，外部環(huán)境復(fù)雜，可對施工質(zhì)量及安全有所影響的因素較多，為此需注重施工工藝的選擇及應(yīng)用管理，充分發(fā)揮該工藝的技術(shù)及經(jīng)濟優(yōu)勢。為保證玻璃鋼夾砂管施工效果良好，需準(zhǔn)確掌握該工藝施工特征及要點，提升工程綜合效益。

2.玻璃鋼夾砂管概述

玻璃鋼夾砂管（玻璃纖維增強塑料夾砂管，簡稱FRPM），是一種新型的復(fù)合管材，將玻璃纖維作為主要的增強材料，將樹脂作為基體，在結(jié)構(gòu)層中添加了石英砂，采用纏繞工藝?yán)p繞形成，優(yōu)勢鮮明。玻璃鋼夾砂管具有摩擦面小、整體性強、抗老化、耐老化、使用壽命長等特征。詳細(xì)如下：

①耐腐蝕性。玻璃鋼夾砂管道在一定程度上可以應(yīng)對外部酸性、堿性環(huán)境，如沒有經(jīng)過處理的污水、腐蝕性土壤的侵蝕等，通常管道的使用壽命為50年，但是因為長距離輸水管道施工線路長，環(huán)境更為復(fù)雜，為此玻璃鋼夾砂管的適用性更強。②阻力小、輸送能力強。玻璃鋼夾砂管內(nèi)部十分光滑，經(jīng)調(diào)查其粗糙率約為0.0084，為此摩擦力較小，經(jīng)計算其哈森威廉系數(shù)可維持在145～150左右，經(jīng)檢測水流摩阻損失系數(shù)為0.000915，和常規(guī)的混凝土管道相比，輸水管道的輸送能力得到了提升，可提升20%左右。③質(zhì)量輕、管道自身強度較高，安裝施工便捷。玻璃鋼管道的比重約為1.75～1.90，管道的環(huán)向拉伸強度為100～200MPa，軸向的拉伸強度為320MPa。剝離鋼架砂管每根的長度為12m，與混凝土管道橡膠接頭數(shù)量有所減少，可減少2/3的接頭，同時單、雙向密封承插相連接，安裝工作量較小，工期較短。④連接方式更為靈活。纏繞玻璃鋼管道單管的長度為6～12m，在實際安裝過程中，接頭較少，這樣就可降低流動水阻，節(jié)省施工費用，而纏繞玻璃鋼管的接頭方式多種多樣，可以依據(jù)工程建設(shè)的實際狀況進(jìn)行選擇，這樣工程的可靠性便得到了提升。

3.實例分析玻璃鋼架砂管在長距離輸水管道中的應(yīng)用

某飲水工程為地區(qū)人民生活及工業(yè)生產(chǎn)提供用水，近期的年設(shè)計飲水量設(shè)計為3500m3。該工程主要包括了水源工程及供水工程。長距離輸水管道的長度為123km，而該工程的壓力供水管道長度為114.3km，因為距離較遠(yuǎn)，為保證工程運行過程中管道的完整性，選擇玻璃鋼管、預(yù)應(yīng)力鋼筒混凝土管以及鋼管。其中，玻璃鋼架砂管占據(jù)的比例較大，長度約為93.63km，占據(jù)該工程管道長度的82%。該工程供水管道沿途地形環(huán)境復(fù)雜，管線由水源地取水后，其中穿越了山區(qū)峽谷，其中貫穿了電纜光纜共一百余處。

3.1溝槽基坑排水設(shè)計

依據(jù)管道沿線不同地段的地質(zhì)條件以及水力學(xué)特征，在進(jìn)行溝槽開挖之前以及開挖過程中，需要采用井點降水、井管降水、需嚴(yán)格控制施工范圍內(nèi)的地下水位，為該工程施工提供用力條件。

3.2管道基礎(chǔ)處理

根據(jù)該工程中遇到的各類不良地質(zhì)條件，在進(jìn)行工程設(shè)計與施工過程中，需要進(jìn)行地池處理。對于濕陷性黃土地基，為保證地基基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，需增設(shè)三七灰土墊層。處理對象包括飽和水的橡皮土、淤泥以及流沙地基處理等，可在下部干插片石，后均勻鋪設(shè)碎石，在上部設(shè)置砂墊層。在施工過程初期，管道基礎(chǔ)采用了上述處理方法，處理效果不佳。為此，施工單元查閱了以往工程建設(shè)的文獻(xiàn)資料，在施工現(xiàn)場進(jìn)行試驗，確定地基處理方法：換填碎石墊層，厚度為50cm，需采用粒徑相同的碎石，將粒徑控制在20mm以下，而石渣以及石粉含量≤10%，碎石墊層的相對密度需>0.67。后鋪設(shè)厚粗砂墊層，厚度為150mm，墊層鋪設(shè)結(jié)束后需要對墊層表面進(jìn)行整平處理，而墊層的密度需>0.65。

3.3玻璃鋼管管溝回填

玻璃鋼管的管壁厚度較小，質(zhì)量較強，因為自身的剛度以及承載能力有限，為此要想保證施工質(zhì)量，需對基礎(chǔ)處理及回填進(jìn)行嚴(yán)格控制。玻璃鋼管管壁較多，質(zhì)量較強，地下水位較高，在管溝開挖工作結(jié)束后需及時進(jìn)行管道安裝及回填工作，并通過降水將地下水位降低至基礎(chǔ)面0.5m以下，為管道安裝及回填施工提供有力條件。若在降水量較為豐沛的季節(jié)，因為管道內(nèi)部是空的，抗浮能力較差，在管溝回填之前，需要將現(xiàn)場的積水排出場外，從而有效避免浮管問題的發(fā)生。

因為玻璃鋼管自身的剛度較低，承載能力較弱，需對管溝回填施工進(jìn)行合理設(shè)計。為了凸顯出回填材料對于玻璃鋼管的支撐作用，需就投資影響因素進(jìn)行考量，在設(shè)計中，需對管溝回填區(qū)域進(jìn)行分化處理，如圖1所示，對每個分區(qū)中的施工材料以及壓實明確施工參數(shù)，提出質(zhì)量管理標(biāo)準(zhǔn)。

首先，管區(qū)回填需分為兩個部分，對稱同時分層回填，有效保護管道，不得造成管道位置移動或損壞，不得單側(cè)進(jìn)行回填，否則兩側(cè)的回填質(zhì)量得不到有效控制；管道鋪設(shè)區(qū)域內(nèi)回填區(qū)域中每層的回填厚度控制在200mm。該工程玻璃鋼夾砂管施工區(qū)域中，回填料需經(jīng)過夯擊處理，保證地基的穩(wěn)定性和強度。對此，施工單位選用輕型夯實設(shè)備進(jìn)行夯擊，并對管道兩側(cè)的回填高程進(jìn)行跟蹤觀測，將高程差異需<20cm。對于回填料的夯實作業(yè)，應(yīng)從管道施工區(qū)域的兩側(cè)開始，逐漸向中央集中；管區(qū)I中回填料中土料的壓實系數(shù)需>0.95，碎石、砂的密實度需>0.67；管區(qū)II中的回填料壓實系數(shù)需>0.90，相對密實度需>0.65。其次，玻璃鋼管和其他管道的連接。玻璃鋼管與其他管道的連接主要分為兩種形式，即承插連接及法蘭連接。承插連接和法蘭里連接相比，管道的接口位置需設(shè)置借轉(zhuǎn)角，從而有效避免因基礎(chǔ)不均勻沉降造成管道損壞或者是變形。然后，玻璃鋼夾砂管和管線附屬建筑的連接。玻璃鋼管基礎(chǔ)以及管線附屬建筑基礎(chǔ)施工設(shè)計過程中，需嚴(yán)格遵循施工設(shè)計圖紙及現(xiàn)行施工規(guī)范進(jìn)行操作，但是因為兩部分的基礎(chǔ)承載要求有所不同，易引發(fā)不均勻沉降，而管道基礎(chǔ)以及建筑物主體基礎(chǔ)的變形量也會有所不同。附屬建筑物以及兩側(cè)管道連接時，需在建筑物主體的兩側(cè)增加適量的管道設(shè)施。通過承插口位置的借轉(zhuǎn)角可以適應(yīng)現(xiàn)場基礎(chǔ)的不均勻變形量，沉降控制效果良好。最后，排水閥井的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在管線工程中需要設(shè)置排水閥，在管道投入運行后可以徹底排出管道內(nèi)的水。

4.工程實踐問題與處理

工程完成后進(jìn)行運行試驗發(fā)現(xiàn)排水閥出現(xiàn)了漏水問題，經(jīng)分析認(rèn)為管道和閥井部位的基礎(chǔ)沉降不同，這樣就使得連接位置的管道磨損更為嚴(yán)重。施工單位對排水閥井進(jìn)行了調(diào)整，將玻璃鋼管、排水管以及排水閥設(shè)置于井內(nèi)，使用同一塊底板，解決不均勻沉降問題。當(dāng)前排水閥正常，工程運行安全。

5.結(jié)束語

綜上所述，隨著我國水利基礎(chǔ)設(shè)施的完善，長距離輸水管道工程數(shù)量日益增長，玻璃鋼管作為一種新型的輸水材料，在長距離輸水工程中的應(yīng)用日益廣泛。在實際施工中，需對玻璃鋼管道基礎(chǔ)處理、管溝回填、管道連接等進(jìn)行合理處理，保證施工效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]李勇其.中小管徑玻璃鋼夾砂管的頂管施工技術(shù)[J].中國給水排水，2010（10）：150-152.

[2]丁玉龍.玻璃鋼夾砂管管材接口的保護技術(shù)[J].凈水技術(shù)，2013（01）：87-92.endprint