夾砂玻璃鋼管在某河水庫(kù)輸水工程中的應(yīng)用

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摘要：夾砂玻璃鋼管(FRP管)是近年來國(guó)內(nèi)外逐漸推廣使用的一種新型復(fù)合材料壓力管道。由于其具有比強(qiáng)度高、剛度大、抗?jié)B防腐性好、耐久性好、比重小、流通能力強(qiáng)、安裝便捷、綜合造價(jià)低等獨(dú)特的性能和優(yōu)點(diǎn)，被選擇應(yīng)用于澄碧河水庫(kù)向百色市輸水工程中并取得了良好的效果。此類管道非常適合在西南山區(qū)的抗旱輸水工程中推廣應(yīng)用，極具有廣闊的市場(chǎng)前景。 

關(guān)鍵詞：夾砂玻璃鋼管  性能  應(yīng)用推廣          1 工程概況          澄碧河水庫(kù)位于百色市右江區(qū)北部7.0km的澄碧河上，是一座以發(fā)電為主，結(jié)合防洪，城市供水、旅游等綜合利用的大（一）型多年調(diào)節(jié)水庫(kù)，總庫(kù)容11.5億m3，建成于1961年。澄碧河水庫(kù)水質(zhì)經(jīng)檢測(cè)達(dá)到國(guó)家一類飲用水，是百色市城區(qū)生活用水的主要水源。1993年建成了水庫(kù)向百色市供水一期工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益；2004年又建成了二期供水工程。          澄碧河水庫(kù)向百色市輸水二期工程是由水庫(kù)向市城東第三水廠輸水，近期建設(shè)為DN800單管輸水，建設(shè)規(guī)模為5×104m3/d；遠(yuǎn)期建設(shè)規(guī)模為20×104m3/d，工作壓力0.6Mpa。管路大部分通過地形地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)或穿越隧洞，工程施工難度較大，因此部分管路使用了大口徑夾砂玻璃管道（FRP）。這是百色市首次在輸水工程中嘗試應(yīng)用了夾砂玻璃管道，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。          2 工程設(shè)計(jì)要點(diǎn)          2.1 工程地質(zhì) 輸水管沿線為三迭系和第四系地層。三迭系河口組（T2h）主要為綠色砂巖、粉砂巖、泥巖等，中～厚層狀，風(fēng)化后呈淺灰、黃色、棕黃色，出露條帶寬度大于700m，分布在輸水管道全線；第四系坡積層（dlQ）為含碎石粘土，呈黃至棕黃色，稍濕，較堅(jiān)硬，厚度1～3米，分布于管線大部分地段。第四系沖積層（alQ）為粉砂質(zhì)粘土及砂土、礫質(zhì)土，分布于一級(jí)階地及河床、漫灘，分布于管線前段過河邊部分。第四系人工填土（rQ）主要為含碎石粘土，取看破泥巖區(qū)的風(fēng)化層及坡積層填筑，密度較大，分布于管線中段通過火柴廠、烤煙廠部分。工程地質(zhì)條件復(fù)雜，給施工增加了難度。          2.2 輸水管線布置 澄碧河水庫(kù)向百色市輸水二期工程輸水管道從已鋪設(shè)的一期輸水管道1+830m樁號(hào)處引接，管路設(shè)計(jì)大部分沿324國(guó)道兩側(cè)3公里范圍內(nèi)的山腳布置。管路總長(zhǎng)9.2Km，除有0.61Km通過農(nóng)田外，其余均通過地形地質(zhì)條件復(fù)雜的山區(qū)，其中穿越隧洞1151m。          輸水管以預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管為主，在連通管及跨度較大的架空管處采用鋼管，在交通、運(yùn)輸不便的管段采用重量較輕的夾砂玻璃鋼管。夾砂玻璃鋼管共2370 m，其中架空1336m，其余為地埋。          3 夾砂玻璃鋼管及其性能和優(yōu)點(diǎn)          3.1 夾砂玻璃鋼管 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）。FRP管道目前執(zhí)行國(guó)家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》。          3.2 夾砂玻璃鋼管的性能和優(yōu)點(diǎn) ①比強(qiáng)度高。玻璃纖維按一定的規(guī)律通過張拉纏繞形成一種多層網(wǎng)狀分布，大大地提高了管道環(huán)軸向強(qiáng)度指標(biāo)。②剛度大。管壁內(nèi)、外層之間夾有0.3～0.8mm粒徑的石英砂，經(jīng)浸透樹脂固化后提高了玻璃鋼管的剛度。③抗?jié)B防腐性能好。高分子化合物不飽和聚酯樹脂填充于玻璃纖維網(wǎng)絡(luò)空間并與玻璃纖維良好的浸潤(rùn)，固化后不但起到傳遞荷載和防滲漏的作用，而且起到防止酸、堿、鹽侵蝕的同時(shí)，也保護(hù)輸送的介質(zhì)無二次污染。④耐久性好。夾砂玻璃鋼管的使用壽命與使用環(huán)境溫度以及掃用材料及管壁結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JC/T838-1998的規(guī)定，通常壽命為50年。⑤重量輕。夾砂玻璃鋼的比重為15～20g/cm3，約是鋼材的1/4。該工程使用內(nèi)徑800mm，管壁厚12～14 mm，單管長(zhǎng)12m，重約0.8T的夾砂玻璃鋼管，非常適應(yīng)山區(qū)非機(jī)械施工。⑥流通能力強(qiáng)。夾砂玻璃鋼管內(nèi)壁表面糙率系數(shù)在0.008～0.009之間，管內(nèi)不易被微生物玷污蛀附及結(jié)垢，壓力損失小，管道具有較高的流通能力。          此外，F(xiàn)RP管采用承插連接方式，雙“O”型食品級(jí)橡膠圈密封，每完成一個(gè)接頭立即充氣檢查其嚴(yán)密性；另外，管道內(nèi)襯為食品級(jí)樹脂，所以此類管還具有綜合造價(jià)低，安裝方便、運(yùn)行可靠、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)。  4 玻璃鋼管施工          4.1 施工方法 玻璃鋼管施工實(shí)行《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB50268—97）標(biāo)準(zhǔn)。采用手推車運(yùn)至溝槽，手拉葫蘆完成安裝、連接，具體方法和步驟如下：①檢查溝槽，基礎(chǔ)不允許有沉降，保證無塊石管道直接接觸。②檢查管道是否有運(yùn)輸、吊裝過程的損傷，橡膠圈是否受損。③用小車或人工將管道移至溝槽內(nèi)，橡膠圈涂上食用油，套于插口，保證其在槽內(nèi)不扭曲，承、接口干凈。④兩端管道調(diào)直，偏角小于2°，均勻插入至規(guī)定尺度。⑤用試壓機(jī)對(duì)雙膠圈之間進(jìn)行充氣試壓，檢查嚴(yán)密性，合格后用銅螺栓封堵。⑥使用無塊石的粘土對(duì)安裝好的管道周圍15cm范圍進(jìn)行夯填，然后機(jī)械取土掩埋。          4.2 施工質(zhì)量管理?、俳?jīng)監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果為：在5%撓度下管剛度5002Pa，A、B級(jí)撓度水平均合格；管壁材料環(huán)向攔伸強(qiáng)度為1858Kn/m；巴氏硬度外壁53，內(nèi)壁57。試驗(yàn)結(jié)果表明所用玻璃鋼管材料強(qiáng)度符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)JC/T838-1998，管材質(zhì)量合格。②管道注水試壓：管道完成安裝、除接頭外的管道回填后，分段進(jìn)行注水法管道嚴(yán)密性試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為設(shè)計(jì)工作壓力的1.5倍。經(jīng)試驗(yàn)管道嚴(yán)密性符合標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量合格。          5 應(yīng)用效果          5.1 管道安裝簡(jiǎn)便、成本低。管路2+567～3+609 m的樁號(hào)段為穿越原作他用途的DN3000的舊隧洞，由于隧洞橫斷面積過小，吊裝機(jī)械無法進(jìn)入；而5+420～5+624m樁號(hào)段及6+375～7+349m樁號(hào)段為地形地貌變化較復(fù)雜山溝及基本保護(hù)水田，用機(jī)械吊裝則施工道路、措施等臨時(shí)工程費(fèi)用較高。采用夾砂玻璃鋼管后，由人工通過雙膠輪車運(yùn)入、就位，手拉葫蘆完成安裝、連接。          5.2 管件制安準(zhǔn)確快速。該工程管路經(jīng)過地形多變的山區(qū)，沿線有十多個(gè)直供用戶，管件較多，共33個(gè)，使用玻璃鋼管件后根據(jù)實(shí)際尺寸現(xiàn)場(chǎng)加工制作，尺寸精確，速度快，每組一天完成一個(gè)彎頭的制作安裝。          5.3 管道嚴(yán)密性可靠。由于使用了雙膠圈，每安裝完成一個(gè)承插接頭，現(xiàn)場(chǎng)立即通過雙膠圈的氣孔充氣檢查接頭嚴(yán)密性，從而很大程度上保證整條管道嚴(yán)密性的滿足，為及時(shí)回填創(chuàng)造了條件；該工程投產(chǎn)至今夾砂玻璃鋼管運(yùn)行正常。          5.4 項(xiàng)目投資省。由于夾砂玻璃鋼管管壁薄，管槽開挖寬度比砼管小10cm，本工程管槽開挖深2.0m，由此減少工程量為200m3/km，單管長(zhǎng)且重量輕，減少場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸費(fèi)及管道安裝費(fèi)和臨時(shí)工程費(fèi)，項(xiàng)目節(jié)省投資。          5.5 減少了維修費(fèi)用。12m長(zhǎng)的玻璃鋼采用密封承插連接，節(jié)點(diǎn)減少，不易滲漏。          6 結(jié)語(yǔ)          夾砂玻璃鋼管道相對(duì)于傳統(tǒng)的管道來說，具有獨(dú)特的耐腐蝕性，比強(qiáng)度高，壽命長(zhǎng)、重量輕，安裝容易，無毒害、防滲漏，不污染水質(zhì)和不結(jié)垢，內(nèi)表面光滑等優(yōu)點(diǎn)，在同管徑下，加大了水的流量，不會(huì)產(chǎn)生阻礙物；輸水水頭沿程損失減少，同時(shí)輸水加壓消耗動(dòng)力也減少，而且玻璃鋼管道使用壽命長(zhǎng)，正常使用條件下能安全運(yùn)行50年。玻璃鋼管在澄碧河水庫(kù)輸水二期工程的成功應(yīng)用，不僅表明了其產(chǎn)品的性能可靠、質(zhì)量穩(wěn)定，而且取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，有著廣闊的發(fā)展前景。  參考文獻(xiàn)：  [1]廣西水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.澄碧河水庫(kù)向百色市輸水二期工程設(shè)計(jì)工作報(bào)告[R].2005.  [2]河北華信可耐特塑鋼有限公司.工程施工管理工作報(bào)告[R].2005.