夾砂玻璃鋼管在某河水庫輸水工程中的應用

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摘要：夾砂玻璃鋼管(FRP管)是近年來國內外逐漸推廣使用的一種新型復合材料壓力管道。由于其具有比強度高、剛度大、抗?jié)B防腐性好、耐久性好、比重小、流通能力強、安裝便捷、綜合造價低等獨特的性能和優(yōu)點，被選擇應用于澄碧河水庫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用，極具有廣闊的市場前景。 

關鍵詞：夾砂玻璃鋼管  性能  應用推廣          1 工程概況          澄碧河水庫位于百色市右江區(qū)北部7.0km的澄碧河上，是一座以發(fā)電為主，結合防洪，城市供水、旅游等綜合利用的大（一）型多年調節(jié)水庫，總庫容11.5億m3，建成于1961年。澄碧河水庫水質經(jīng)檢測達到國家一類飲用水，是百色市城區(qū)生活用水的主要水源。1993年建成了水庫向百色市供水一期工程，取得了良好的經(jīng)濟效益；2004年又建成了二期供水工程。          澄碧河水庫向百色市輸水二期工程是由水庫向市城東第三水廠輸水，近期建設為DN800單管輸水，建設規(guī)模為5×104m3/d；遠期建設規(guī)模為20×104m3/d，工作壓力0.6Mpa。管路大部分通過地形地質條件復雜的山區(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用了夾砂玻璃管道，積累了一定的經(jīng)驗。          2 工程設計要點          2.1 工程地質 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）為粉砂質粘土及砂土、礫質土，分布于一級階地及河床、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。工程地質條件復雜，給施工增加了難度。          2.2 輸水管線布置 澄碧河水庫向百色市輸水二期工程輸水管道從已鋪設的一期輸水管道1+830m樁號處引接，管路設計大部分沿324國道兩側3公里范圍內的山腳布置。管路總長9.2Km，除有0.61Km通過農(nóng)田外，其余均通過地形地質條件復雜的山區(qū)，其中穿越隧洞1151m。          輸水管以預應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          3.1 夾砂玻璃鋼管 夾砂玻璃鋼管是近年來國內外逐漸在石油化工、供排水等領域推廣使用的一種新型柔性非金屬復合材料壓力管道，其實質是以玻璃纖維為增強材料，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FWRPMP，簡稱夾砂管）。FRP管道目前執(zhí)行國家建材行業(yè)標準《玻璃纖維纏繞增強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 ①比強度高。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)軸向強度指標。②剛度大。管壁內、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)絡空間并與玻璃纖維良好的浸潤，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，也保護輸送的介質無二次污染。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構形式有關，按現(xiàn)行標準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。該工程使用內徑800mm，管壁厚12～14 mm，單管長12m，重約0.8T的夾砂玻璃鋼管，非常適應山區(qū)非機械施工。⑥流通能力強。夾砂玻璃鋼管內壁表面糙率系數(shù)在0.008～0.009之間，管內不易被微生物玷污蛀附及結垢，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”型食品級橡膠圈密封，每完成一個接頭立即充氣檢查其嚴密性；另外，管道內襯為食品級樹脂，所以此類管還具有綜合造價低，安裝方便、運行可靠、無毒無害等優(yōu)點。  4 玻璃鋼管施工          4.1 施工方法 玻璃鋼管施工實行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268—97）標準。采用手推車運至溝槽，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，橡膠圈涂上食用油，套于插口，保證其在槽內不扭曲，承、接口干凈。④兩端管道調直，偏角小于2°，均勻插入至規(guī)定尺度。⑤用試壓機對雙膠圈之間進行充氣試壓，檢查嚴密性，合格后用銅螺栓封堵。⑥使用無塊石的粘土對安裝好的管道周圍15cm范圍進行夯填，然后機械取土掩埋。          4.2 施工質量管理?、俳?jīng)監(jiān)理人員現(xiàn)場取樣試驗，檢測結果為：在5%撓度下管剛度5002Pa，A、B級撓度水平均合格；管壁材料環(huán)向攔伸強度為1858Kn/m；巴氏硬度外壁53，內壁57。試驗結果表明所用玻璃鋼管材料強度符合現(xiàn)行國家標準JC/T838-1998，管材質量合格。②管道注水試壓：管道完成安裝、除接頭外的管道回填后，分段進行注水法管道嚴密性試驗，試驗壓力為設計工作壓力的1.5倍。經(jīng)試驗管道嚴密性符合標準，施工質量合格。          5 應用效果          5.1 管道安裝簡便、成本低。管路2+567～3+609 m的樁號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，吊裝機械無法進入；而5+420～5+624m樁號段及6+375～7+349m樁號段為地形地貌變化較復雜山溝及基本保護水田，用機械吊裝則施工道路、措施等臨時工程費用較高。采用夾砂玻璃鋼管后，由人工通過雙膠輪車運入、就位，手拉葫蘆完成安裝、連接。          5.2 管件制安準確快速。該工程管路經(jīng)過地形多變的山區(qū)，沿線有十多個直供用戶，管件較多，共33個，使用玻璃鋼管件后根據(jù)實際尺寸現(xiàn)場加工制作，尺寸精確，速度快，每組一天完成一個彎頭的制作安裝。          5.3 管道嚴密性可靠。由于使用了雙膠圈，每安裝完成一個承插接頭，現(xiàn)場立即通過雙膠圈的氣孔充氣檢查接頭嚴密性，從而很大程度上保證整條管道嚴密性的滿足，為及時回填創(chuàng)造了條件；該工程投產(chǎn)至今夾砂玻璃鋼管運行正常。          5.4 項目投資省。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，單管長且重量輕，減少場內運輸費及管道安裝費和臨時工程費，項目節(jié)省投資。          5.5 減少了維修費用。12m長的玻璃鋼采用密封承插連接，節(jié)點減少，不易滲漏。          6 結語          夾砂玻璃鋼管道相對于傳統(tǒng)的管道來說，具有獨特的耐腐蝕性，比強度高，壽命長、重量輕，安裝容易，無毒害、防滲漏，不污染水質和不結垢，內表面光滑等優(yōu)點，在同管徑下，加大了水的流量，不會產(chǎn)生阻礙物；輸水水頭沿程損失減少，同時輸水加壓消耗動力也減少，而且玻璃鋼管道使用壽命長，正常使用條件下能安全運行50年。玻璃鋼管在澄碧河水庫輸水二期工程的成功應用，不僅表明了其產(chǎn)品的性能可靠、質量穩(wěn)定，而且取得了良好的社會、經(jīng)濟效益，有著廣闊的發(fā)展前景。  參考文獻：  [1]廣西水利電力勘測設計研究院.澄碧河水庫向百色市輸水二期工程設計工作報告[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告[R].2005.