夹砂玻璃钢管在某河水库输水工程中的应用

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摘要：夹砂玻璃钢管(FRP管)是近年来国内外逐渐推广使用的一种新型复合材料压力管道。由于其具有比强度高、刚度大、抗渗防腐性好、耐久性好、比重小、流通能力强、安装便捷、综合造价低等独特的性能和优点，被选择应用于澄碧河水库向百色市输水工程中并取得了良好的效果。此类管道非常适合在西南山区的抗旱输水工程中推广应用，极具有广阔的市场前景。 

关键词：夹砂玻璃钢管  性能  应用推广          1 工程概况          澄碧河水库位于百色市右江区北部7.0km的澄碧河上，是一座以发电为主，结合防洪，城市供水、旅游等综合利用的大（一）型多年调节水库，总库容11.5亿m3，建成于1961年。澄碧河水库水质经检测达到国家一类饮用水，是百色市城区生活用水的主要水源。1993年建成了水库向百色市供水一期工程，取得了良好的经济效益；2004年又建成了二期供水工程。          澄碧河水库向百色市输水二期工程是由水库向市城东第三水厂输水，近期建设为DN800单管输水，建设规模为5×104m3/d；远期建设规模为20×104m3/d，工作压力0.6Mpa。管路大部分通过地形地质条件复杂的山区或穿越隧洞，工程施工难度较大，因此部分管路使用了大口径夹砂玻璃管道（FRP）。这是百色市首次在输水工程中尝试应用了夹砂玻璃管道，积累了一定的经验。          2 工程设计要点          2.1 工程地质 输水管沿线为三迭系和第四系地层。三迭系河口组（T2h）主要为绿色砂岩、粉砂岩、泥岩等，中～厚层状，风化后呈浅灰、黄色、棕黄色，出露条带宽度大于700m，分布在输水管道全线；第四系坡积层（dlQ）为含碎石粘土，呈黄至棕黄色，稍湿，较坚硬，厚度1～3米，分布于管线大部分地段。第四系冲积层（alQ）为粉砂质粘土及砂土、砾质土，分布于一级阶地及河床、漫滩，分布于管线前段过河边部分。第四系人工填土（rQ）主要为含碎石粘土，取看破泥岩区的风化层及坡积层填筑，密度较大，分布于管线中段通过火柴厂、烤烟厂部分。工程地质条件复杂，给施工增加了难度。          2.2 输水管线布置 澄碧河水库向百色市输水二期工程输水管道从已铺设的一期输水管道1+830m桩号处引接，管路设计大部分沿324国道两侧3公里范围内的山脚布置。管路总长9.2Km，除有0.61Km通过农田外，其余均通过地形地质条件复杂的山区，其中穿越隧洞1151m。          输水管以预应力钢筋混凝土管为主，在连通管及跨度较大的架空管处采用钢管，在交通、运输不便的管段采用重量较轻的夹砂玻璃钢管。夹砂玻璃钢管共2370 m，其中架空1336m，其余为地埋。          3 夹砂玻璃钢管及其性能和优点          3.1 夹砂玻璃钢管 夹砂玻璃钢管是近年来国内外逐渐在石油化工、供排水等领域推广使用的一种新型柔性非金属复合材料压力管道，其实质是以玻璃纤维为增强材料，以不饱和热固性聚酯树脂为基体，中间夹石英砂的压力管（英文缩写名FRP，代号FWRPMP，简称夹砂管）。FRP管道目前执行国家建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》。          3.2 夹砂玻璃钢管的性能和优点 ①比强度高。玻璃纤维按一定的规律通过张拉缠绕形成一种多层网状分布，大大地提高了管道环轴向强度指标。②刚度大。管壁内、外层之间夹有0.3～0.8mm粒径的石英砂，经浸透树脂固化后提高了玻璃钢管的刚度。③抗渗防腐性能好。高分子化合物不饱和聚酯树脂填充于玻璃纤维网络空间并与玻璃纤维良好的浸润，固化后不但起到传递荷载和防渗漏的作用，而且起到防止酸、碱、盐侵蚀的同时，也保护输送的介质无二次污染。④耐久性好。夹砂玻璃钢管的使用寿命与使用环境温度以及扫用材料及管壁结构形式有关，按现行标准JC/T838-1998的规定，通常寿命为50年。⑤重量轻。夹砂玻璃钢的比重为15～20g/cm3，约是钢材的1/4。该工程使用内径800mm，管壁厚12～14 mm，单管长12m，重约0.8T的夹砂玻璃钢管，非常适应山区非机械施工。⑥流通能力强。夹砂玻璃钢管内壁表面糙率系数在0.008～0.009之间，管内不易被微生物玷污蛀附及结垢，压力损失小，管道具有较高的流通能力。          此外，FRP管采用承插连接方式，双“O”型食品级橡胶圈密封，每完成一个接头立即充气检查其严密性；另外，管道内衬为食品级树脂，所以此类管还具有综合造价低，安装方便、运行可靠、无毒无害等优点。  4 玻璃钢管施工          4.1 施工方法 玻璃钢管施工实行《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—97）标准。采用手推车运至沟槽，手拉葫芦完成安装、连接，具体方法和步骤如下：①检查沟槽，基础不允许有沉降，保证无块石管道直接接触。②检查管道是否有运输、吊装过程的损伤，橡胶圈是否受损。③用小车或人工将管道移至沟槽内，橡胶圈涂上食用油，套于插口，保证其在槽内不扭曲，承、接口干净。④两端管道调直，偏角小于2°，均匀插入至规定尺度。⑤用试压机对双胶圈之间进行充气试压，检查严密性，合格后用铜螺栓封堵。⑥使用无块石的粘土对安装好的管道周围15cm范围进行夯填，然后机械取土掩埋。          4.2 施工质量管理　①经监理人员现场取样试验，检测结果为：在5%挠度下管刚度5002Pa，A、B级挠度水平均合格；管壁材料环向拦伸强度为1858Kn/m；巴氏硬度外壁53，内壁57。试验结果表明所用玻璃钢管材料强度符合现行国家标准JC/T838-1998，管材质量合格。②管道注水试压：管道完成安装、除接头外的管道回填后，分段进行注水法管道严密性试验，试验压力为设计工作压力的1.5倍。经试验管道严密性符合标准，施工质量合格。          5 应用效果          5.1 管道安装简便、成本低。管路2+567～3+609 m的桩号段为穿越原作他用途的DN3000的旧隧洞，由于隧洞横断面积过小，吊装机械无法进入；而5+420～5+624m桩号段及6+375～7+349m桩号段为地形地貌变化较复杂山沟及基本保护水田，用机械吊装则施工道路、措施等临时工程费用较高。采用夹砂玻璃钢管后，由人工通过双胶轮车运入、就位，手拉葫芦完成安装、连接。          5.2 管件制安准确快速。该工程管路经过地形多变的山区，沿线有十多个直供用户，管件较多，共33个，使用玻璃钢管件后根据实际尺寸现场加工制作，尺寸精确，速度快，每组一天完成一个弯头的制作安装。          5.3 管道严密性可靠。由于使用了双胶圈，每安装完成一个承插接头，现场立即通过双胶圈的气孔充气检查接头严密性，从而很大程度上保证整条管道严密性的满足，为及时回填创造了条件；该工程投产至今夹砂玻璃钢管运行正常。          5.4 项目投资省。由于夹砂玻璃钢管管壁薄，管槽开挖宽度比砼管小10cm，本工程管槽开挖深2.0m，由此减少工程量为200m3/km，单管长且重量轻，减少场内运输费及管道安装费和临时工程费，项目节省投资。          5.5 减少了维修费用。12m长的玻璃钢采用密封承插连接，节点减少，不易渗漏。          6 结语          夹砂玻璃钢管道相对于传统的管道来说，具有独特的耐腐蚀性，比强度高，寿命长、重量轻，安装容易，无毒害、防渗漏，不污染水质和不结垢，内表面光滑等优点，在同管径下，加大了水的流量，不会产生阻碍物；输水水头沿程损失减少，同时输水加压消耗动力也减少，而且玻璃钢管道使用寿命长，正常使用条件下能安全运行50年。玻璃钢管在澄碧河水库输水二期工程的成功应用，不仅表明了其产品的性能可靠、质量稳定，而且取得了良好的社会、经济效益，有着广阔的发展前景。  参考文献：  [1]广西水利电力勘测设计研究院.澄碧河水库向百色市输水二期工程设计工作报告[R].2005.  [2]河北华信可耐特塑钢有限公司.工程施工管理工作报告[R].2005.