玻璃钢夹砂管道在坪上应急引水工程中的应用

卫 芳

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省河道管护服务总站，山西 太原 030002）

玻璃钢夹砂管道在坪上应急引水工程中的应用

卫 芳1，2

（1.太原理工大学，山西 太原 030024；2.山西省河道管护服务总站，山西 太原 030002）

以坪上应急引水工程为例，阐述了玻璃钢夹砂管道的特性，分析了玻璃钢夹砂管道选择时应注意的问题，根据玻璃钢夹砂管道的优缺点，介绍了玻璃钢夹砂管道在供水工程中的施工过程，对类似工程施工具有借鉴意义。

玻璃钢夹砂管道；施工工艺；漂管；坪上应急引水工程

1 工程概况

山西坪上应急引水工程位于忻州市境内，其主要任务是提供城镇生活用水和工业用水，年设计引水量3 500万m3。该工程主要分为水源工程和供水工程两部分，水源工程包括水源地取水建筑物、加压泵站等，供水工程包括供水管道、管道建筑物、调压池及供水点调节池等。

该工程供水管道总长114.3 km，属长距离供水管道。管材主要为玻璃钢夹砂管和PCCP管。其中玻璃钢夹砂管道总长93.63 km，占全线总长的82%。该工程输水距离较长，地质地形情况复杂，管道沿线地下水普遍较高，供水管道管径较大，主干线管径1.8m、忻府和原平支线管径1.4m，输水流量及压力较大。

2 玻璃钢夹砂管道选择注意事项

玻璃钢夹砂管（玻璃纤维增强塑料夹砂管，简称FRPM），是一种新型的复合管材，主要采用玻璃纤维纱用作增强材料和树脂作为基体，在结构层加入石英砂，按照缠绕工艺缠绕而成，具有其他管材无法取代的优势。其特点是摩擦面小，钢性好、结构简单，稳定性好，抗老化、耐老化、使用寿命长，整体性好、安装方便等。玻璃钢夹砂管的强度远高于钢管，但其刚度、硬度略有不足，对埋深和回填材料有一定的局限性，故对回填要求较高。同时由于玻璃钢夹砂管硬度较低，对吊装、运输、存放的要求较高。此外，由于玻璃钢夹砂管不具备钢铁材料管道的焊接优势，维修时必须停止输水运行。

因此，选择玻璃钢夹砂管道作为通水主要管材时，需考虑管道的公称直径、工作压力、波动压力、动荷载、管道两侧回填土的土壤条件及回填土比重、最大覆土深度和最小覆土深度、设计真空负压、平均使用温度和范围、地下水位距离地表深度等。

3 施工过程

3.1 施工工艺

测量放样：由项目部技术负责人组织技术人员根据设计图纸的坐标将管道中心线及开挖边线进行施工放线，与工程标段实际对照，发现与实际地貌不符处做好记录并及时通知现场监理，会同业主、设计单位共同协商解决。

沟槽开挖：由于忻府区地下水位较高，均在管底以上标高内，故在沟槽开挖前，必须在施工排水后方可进行沟槽开挖。坪上应急引水工程开挖沟槽以直槽、梯形槽为主，直槽边坡坡度小于1∶0.05。梯形槽边坡坡度1∶1.5。此类开挖断面具有一定坡度，一般不需要支撑。对于局部坡脚不稳的现象，可采用打木桩进行防护，同时进行表面排水，保证边坡土壤的稳定。

沟槽开挖在接近槽底时应加强测量，槽底土壤严禁扰动。管底高程及中心线两侧宽度应符合设计要求。沟槽开挖时应加强安全管理，防止石块、工具、机械等对施工人员造成伤害。同时加强边坡监测，防止塌方。

管道安装：管道安装前检查管道有无碰伤，凹槽内是否平整，止水胶圈是否有裂纹及老化现象。安装使用的润滑油一般为食用油。撞口时，以承口的试压孔中心量取Lx值（试压孔中心至承口末端的距离，一般为10 cm），在插口量角器中心到插口标志环方向均匀画标记点，将插口缓慢推入承口，待承口端线与标记点重合即安装到位。

管口打压：由于玻璃钢管之间采用承插双“O”型密封圈连接，因此每安装一根管道须在承插口处进行打压试验。用试压泵直接通过管顶的压力孔，加水打压到管道工作压力的1.5倍，如果在3min内压力没有泄露现象，则视为安装合格。

管沟回填：管道安装好后应尽快进行回填，防止管道发生浮动工和热变形。回填时首先采用碎石对三角区进行回填和夯实，严禁单侧夯实。管道两侧回填时，采用碎石回填至管腰并要求每20 cm夯实3遍。回填及夯实过程必须两侧同时同距离进行。管顶以上50 cm采用不大于40mm的砂砾料回填，50 cm以上采用原土回填至原地面高程。

管道试压：管道回填完成后对管道进行试压试验，1 000m为一个试压段，试验时应逐步升压，每次升压0.5MPa。当压力升至工作压力的1.5倍，且保持30min无泄漏现象，则视为管道安装合格。

3.2 存在问题及解决措施

3.2.1 漂管现象

由于玻璃钢夹砂管单管长度长且质量较轻，安装后空管的浮力增大，故在安装过程中易出现以下几种漂管现象：一是雨水漂管。由于玻璃钢夹砂管质量轻，雨水大量汇积管沟造成漂管。为此应避免在雨天安装；大雨前安装时必须完全回填至管顶，并达到规范要求，若大雨前不能完全回填至管顶，可在管道基坑内安装水泵将雨水排出，避免出现雨水聚集造成漂管事故。二是地下水漂管。由于地下水较高，而管顶覆土不够，造成漂管。为此，当不能一次回填至设计标高时，可按地下水渗水量大小，每隔一段距离布置1座集水井进行降水。三是抽水漂管。沟槽积水时间过长，抽水时浮浆或未密实的石粉渣回落拱起管道，可放缓排水速度，水位降过管顶后在管道上临时覆土。

3.2.2 爆管现象

玻璃钢夹砂管道在运行期间可能出现爆管现象。产生爆管现象的原因主要包括以下几点：一是安装、吊装、搬运、存放过程中受到外力挤压造成管道破损形成薄弱点，在运行过程中由于压力突然、长期增大，在薄弱点处发生爆裂现象。因此，在安装、吊装过程中严禁用钢丝绳起吊，改用柔软的吊带起吊。存放、搬运过程中严禁拖拽、滚动玻璃钢管，存放场地不得有大于15 cm的坚硬石块。二是运行过程中管道内的水量形成的水锤力量过大，关闭无法承受水锤瞬间带来的巨大势能，发生管道爆裂现象。因此，在给管道注水时要严格控制进水流量和流速，避免因流量和流速过大形成的高能量水锤发生爆管事故。同时要严格按照工艺要求回填管区，对管体形成外压保护。三是管道制作过程中由于人、机、料、温度等原因未达到工艺制作要求，从而降低了管道的强度、硬度和韧性等，造成管道质量不合格，导致在管道运行过程中出现管道爆裂现象。因此在管道生产过程中要将人、机、料、温度等环节控制在工艺要求范围内，保证所生产的管道达到使用要求。四是线路设计时，由于错误计算和不合理的设计造成管道内压力集聚无法排出，导致管道爆管。因此，在设计阶段要根据工程场地地质及气候条件，确定管道埋藏深度及回填土密实度，在管道伸缩变形较严重的地方，管件安装必须设置伸缩节。

4 结语

坪上应急引水工程作为山西省首个以玻璃钢夹砂管为主要材质的长距离输水工程，自投入生产至今已安全运行4年，运行过程中未发生一次由于设计、安装、地质等原因导致的重大事故。该工程的安全运行，为今后同类工程的设计、建设提供了很好的借鉴与参考作用。

TU991.3

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1004-7042（2016）03-0050-02

卫芳（1983-），女，太原理工大学水利工程专业硕士研究生在读。

2016-01-06；

2016-02-17