淺談玻璃鋼夾砂管道在新沂尾水導(dǎo)流工程中的應(yīng)用

一、工程概述

新沂市尾水通道導(dǎo)流工程采用雙管道輸水方案，管道單排總長約26842m，道間距2.4m，采用玻璃鋼夾砂管、鋼管及管件互相連接而成，玻璃鋼主管道管徑為DN1200、DN400，鋼管主管道管徑為DN1020×12。

1.管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管（以下簡稱玻璃鋼夾砂管）是一種新型的給排水管材。玻璃鋼夾砂管具有使用壽命長、價(jià)格低、重量輕、剛度好、耐腐蝕、安裝便利、水利特性優(yōu)良等特性。

該工程沿線玻璃鋼管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用《給水排水工程埋地鋼管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS 141:2002）、《給水排水工程埋地玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)程》（CECS190:2005）。管道直徑采用DN1200，雙膠圈承插連接，管道工作壓力等級(jí)0.6MPa，剛度取10000N/m2。

（1）埋設(shè)管道的豎向直徑變形量驗(yàn)算

式中：

Wd，max—管道在最大豎向變形（m）和組合荷載作用下，該值不應(yīng)超過0.05D0；

DL—變形滯后效應(yīng)系數(shù)，取值1.50；

Kd—管道變形系數(shù)，取值0.1（按管道基礎(chǔ)中心角≥90o時(shí)）；

FSV，K—單位（每米）長管道頂?shù)呢Q向土壓力標(biāo)準(zhǔn)值（kN/m）；

Ψq—地面荷載對(duì)管道的作用，取值0.5；

Qvk—管頂處受到車輪荷載的豎向壓力標(biāo)準(zhǔn)值，取值10kN/m2；

D0—管道的計(jì)算直徑（m），取1.2；

Sp—管材的環(huán)剛度（kN/m2），取10；

Ed—管側(cè)土的綜合變形模量，算得5460kN/m2。

經(jīng)核算，埋設(shè)管道的豎向直徑變形量Wd，max=0.043m。符合設(shè)計(jì)要求。

（2）埋設(shè)管道的豎向直徑變形率驗(yàn)算

經(jīng)計(jì)算，Δ=3.63%，小于5%。滿足設(shè)計(jì)要求。

（3）計(jì)算管道環(huán)截面穩(wěn)定性

Fcr，k—管壁失穩(wěn)臨界壓力；

Sp—管材的環(huán)剛度（kN/m2），取10；

Ed—管側(cè)土的綜合變形模量，（kN/m2），取5460；

VP—管材泊松比，取0.4。

經(jīng)計(jì)算，管壁失穩(wěn)臨界壓力為1380kN/m2，F(xiàn)cr，k/Fvk=11.3，大于2，滿足設(shè)計(jì)要求。

玻璃鋼管道彎頭采用剛度為10000N/m2的玻璃鋼彎頭，連接方式為法蘭連接，玻璃鋼與其他管道或閘閥連接時(shí)需采用法蘭連接并加裝伸縮節(jié)。

2.玻璃鋼夾砂管道基礎(chǔ)形式

該工程沿線壓力管道底高程大部分落在承載力160kPa 的地基上，不需要地基礎(chǔ)處理。玻璃鋼管道底部300mm 墊層，管道兩側(cè)用砂回填至大管徑0.7D高度處，上部原土回填至地面標(biāo)高。

根據(jù)《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》（CECS 129:2001），溝槽開挖寬度滿足管道鋪設(shè)、安裝、夯實(shí)機(jī)具操作及地下排水要求。按下式計(jì)算確定溝槽的最小寬度b。

式中：

b—溝槽的最小寬度（mm）；

D1—管外徑（mm），取1200mm；

S—管壁到溝槽壁的距離（mm），取500mm。

兩管道中心線間距取2.4m，經(jīng)計(jì)算，溝槽的寬度為4.6m。

該工程管道采用埋地敷設(shè)方式。設(shè)計(jì)平均覆土深度控制在2.0m 左右，根據(jù)該段工程地質(zhì)情況，擬定管溝開挖邊坡為1∶1。

二、玻璃鋼夾砂管道安裝質(zhì)量控制

埋設(shè)玻璃鋼夾砂管道施工工序：施工前準(zhǔn)備→現(xiàn)場排水→開挖溝槽→基礎(chǔ)墊層鋪設(shè)→鋪設(shè)安裝管道→溝槽回填→水壓試驗(yàn)。

1.開挖溝槽

對(duì)無地下水、地質(zhì)條件相對(duì)較好的、挖深小于2.5m 的地段開挖采用矩形槽斷面；在地下水位高、地質(zhì)條件較差、易滑坡地段采用梯形槽斷面開挖；或根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件不同地段采用分層開挖，挖上下梯形、上梯形下矩形等組合槽；施工排水根據(jù)地下水具體的情況，采用壟溝排水，溝底一側(cè)設(shè)置排水溝排水、集水坑排水。

使用機(jī)械開挖溝槽深度接近設(shè)計(jì)高程時(shí)，應(yīng)預(yù)留20～30cm 原圖保護(hù)層，使用人工開挖；開挖遇不良土層時(shí)先清除，采用換土或用砂墊層分層夯實(shí)回填。

溝槽邊坡開挖坡度1∶1.5，堆土高≤4m 以下，溝槽口堆土安全3m。

2.安裝玻璃鋼夾砂管道

管道安裝前及時(shí)清掃管道管內(nèi)外壁，控制管底高程，調(diào)整管節(jié)中心及高程。

管道吊裝多使用挖掘機(jī)、重機(jī)吊車，用軟質(zhì)纖維繩、管外壁雙點(diǎn)捆綁起吊，輕啟輕放，不可以穿芯吊裝。

管道安裝前，先在管道接口基礎(chǔ)對(duì)應(yīng)位置開挖適宜的凹槽口，方便管道放置安裝時(shí)能把整個(gè)管道底部放置在開挖后溝槽底部墊層上，受力均勻、保護(hù)管道。起重機(jī)將玻璃管吊入溝槽時(shí)，將承接口內(nèi)、膠圈周圍表面均勻涂抹潤滑劑，同時(shí)把兩個(gè)“O”型橡膠圈分別放入在插口凹槽中，溝槽內(nèi)安排專人指揮吊車，把承插口兩管口對(duì)準(zhǔn)，再用手動(dòng)葫蘆將兩根待安裝的管道靠近，安裝到管道承插口內(nèi)。

為縮短工期，施工中施工單位一般采取多點(diǎn)式施工方案，安裝到閥井時(shí)，與閥井連接的管道長度一般不固定。為了解決短管與閥井的連接，測量管道長度，現(xiàn)場截管采用平端糊口連接技術(shù)，確保工程質(zhì)量和施工進(jìn)度。

玻璃鋼夾砂管道連接時(shí)采用承插式雙“O”型密封圈連接。橡膠圈連接要求密封性能好，施工時(shí)應(yīng)逐個(gè)檢查橡膠圈，不能出現(xiàn)割裂破損、氣泡等瑕疵。管道連接時(shí)多采用逆水流方向，先在承口內(nèi)面均勻涂抹液體潤滑劑，再把兩個(gè)“O”型膠圈分別套裝到插口處，同時(shí)涂滿潤滑劑，保證管道連接密封性。管道連接安裝后，必須管道連接處進(jìn)行承插口打壓試驗(yàn)，檢測雙“O”型圈密封效果。多采用手動(dòng)試壓泵對(duì)準(zhǔn)管材帶有的試壓孔，進(jìn)行加水打壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為管道打壓工作壓力的1.5 倍，檢查承插口氣密性。壓力降低較快，說明承插口密封性能不好，需要重新安裝，然后再次進(jìn)行打壓檢測直至合格，確保整個(gè)管道系統(tǒng)總體試壓成功。

地質(zhì)復(fù)雜地段定制管件不滿足安裝條件的，可采取現(xiàn)場接口糊制法?，F(xiàn)場切割測量管道長度，專業(yè)技術(shù)人員現(xiàn)場糊口連接。玻璃鋼管現(xiàn)場糊制工藝技術(shù)對(duì)作業(yè)條件、施工人員技術(shù)熟練程度有嚴(yán)格要求。同時(shí)要精細(xì)選取原材料，如不飽和聚脂樹脂、固化劑、玻璃纖維、促進(jìn)劑及作業(yè)工具等，明確現(xiàn)場糊口計(jì)劃、糊補(bǔ)厚度、層數(shù)、樹脂用量、配料程序等，選用合適的施工技術(shù)、工藝，保證糊口工作質(zhì)量。

3.溝槽回填

該工程管線沿途部分地段多為丘陵山地，溝槽開挖料出現(xiàn)碎石巖土，直接回填土容易造成玻璃鋼管道管身傷害。首先墊層料回填中粗砂，管道頂50cm 至管底回填中粗砂。施工時(shí)先把管道兩側(cè)的三角區(qū)回填夯實(shí)，再將管兩側(cè)對(duì)稱回填夯實(shí)到管頂以上50cm 處。管頂每層300mm 回填夯實(shí)，以滿足設(shè)計(jì)要求的密實(shí)度。

4.水壓試驗(yàn)

管線完成驗(yàn)收合格覆蓋后，分段進(jìn)行水壓試驗(yàn)，管道水壓試驗(yàn)檢測率應(yīng)按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行。水壓試驗(yàn)多采用水壓試驗(yàn)法，試驗(yàn)壓力為工作壓力的1.5 倍。試壓段長度取為1000m，也可根據(jù)現(xiàn)場情況調(diào)整。試壓前管道應(yīng)在不大于工作壓力下充分浸泡，浸泡時(shí)間不小于24h。管道升至試驗(yàn)壓力后穩(wěn)定15min，然后降至工作壓力，穩(wěn)定30min，壓力降在容許范圍內(nèi)不出現(xiàn)滲漏水現(xiàn)象為合格。

三、結(jié)語

玻璃鋼夾砂管道耐磨、耐腐蝕性強(qiáng)，使用壽命長；管內(nèi)壁光滑、糙率低，能有效減少水頭損失；制作安裝方便，能廣泛適應(yīng)各種工況條件，可有效縮短工期；材料環(huán)?？煽?，可提高工程治理區(qū)環(huán)境質(zhì)量，改善生態(tài)環(huán)境。綜上，玻璃鋼夾砂管道綜合性能良好，經(jīng)濟(jì)耐用，在水利行業(yè)內(nèi)具有較好的研究和推廣價(jià)值■