夹砂玻璃钢管挠曲值的控制方法

张 启

（中国水利水电第六工程局有限公司 丹东 118002）

王留超

（辽宁润维工程有限责任公司 沈阳 110006）

1 工程概况

大伙房水库输水（二期）工程是将浑江流域调来的水由大伙房水库调节后，向辽宁省抚顺、沈阳、辽阳、鞍山、营口、盘锦等六城市输水的一项大型输水工程。输水管道线路全长231.4km，其中，输水线路2×DN3200PCCP管道长约33.4km，输水线路2×DN2400PCCP管道长122.7km，输水线路1×DN1400玻璃钢管道长43.6km，输水线路1×DN1800玻璃钢管道长31.7km。工程总投资52.18亿元。

2 夹砂玻璃钢管的概念及其性能

2.1 夹砂玻璃钢管的概念

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）。

2.2 夹砂玻璃钢管的性能

2.2.1 夹砂玻璃钢管的优点

夹砂玻璃钢管具有比强度高、刚度大、抗渗防腐性能好、耐久性好、重量轻、流通能力强综合造价低、安装方便、运行可靠、无毒无害等优点，可在地表、地下、架空、海底、沙漠、冰冻、潮湿等各种恶劣环境中使用。

2.2.2 夹砂玻璃钢管的缺点

管道连接完毕未及时回填，地下水位上升或下雨，会造成管道漂浮；回填过程中夹砂玻璃钢管产生变形，回填要求双侧同时进行，挠曲值不合格时，需要进行返工，挠曲值超过8%或出现隆起、扁平及其他突变现象此节管道就要报废，需要返工并更换新管道。

3 夹砂玻璃钢管施工一般要求

3.1 管道基础承载力一般要求

表1 夹砂玻璃钢管基础承载力要求

要求见表1。基础承载力达不到要求时，按照设计文件进行基础处理。

3.2 沟槽回填一般要求

回填应分层夯实，管道两侧同时回填。基础垫层区为级配良好的中粗砂，厚度为20cm，夯实后相对密度大于0.7。主管区回填厚度为0.7倍管道直径，回填土压实度不小于95%。次主管区回填厚度为主管区回填顶面至管上50cm，回填土压实度不小于85%。一般回填区为管顶上50cm以上至地面，压实度不小于80%。

3.3 管道挠曲值要求

按照《埋地给水排水玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管管道工程施工及验收规程》（CECS129：2001）要求，DN1400～DN1800夹砂玻璃钢管回填后，应在24h内检测管道的初始挠曲值，初始挠曲值不得大于3%。管道回填后，应在一年内检测长期挠曲值，长期挠曲值不得大于5%，如发现挠曲值超过8%或出现隆起、扁平及其他突变现象应更换新管道。挠曲值超过规定值时应通过重新回填来加以纠正。

挠曲值是反应管材受外界力的作用时的变形程度，计算公式为

4 夹砂玻璃钢管挠曲值控制方法

夹砂玻璃钢管挠曲值的大小与管材的选定、沟槽的开挖形状、基础处理、管沟回填压实方法等有直接的关系。其中最关键并且难以控制的就是管沟回填压实方法。

4.1 管材的选定

根据管道覆土的不同和工况要求，进行确定夹砂玻璃钢管刚度的选择（见表2）。

表2 夹砂玻璃钢管刚度选择参照指标

4.2 沟槽的开挖形状

沟槽的宽度应便于管道铺设、安装，以及夯实机具操作和地下水排出。沟槽宽度不宜过大，过大会增加投资，沟槽的最小宽度应按下式确定：

沟槽的最小宽度≥管道外径DN+管壁到沟槽壁的距离 S×2

式中，管壁到沟槽壁的距离，按表3确定。

表3 管壁到沟槽壁的距离

管沟基槽土方开挖采用机械开挖和人工开挖互相配合进行，以机械开挖为主，人工辅助整坡和清底。

严格按照设计要求进行开挖，开挖边坡的坡比根据现场土质情况按照施工规范放坡。粘土及亚粘土：0.4～0.7；砂壤土1∶（0.5～0.7）；砂砾料1∶（0.4～0.8）；强风化岩1∶（0.3～0.4）；中等风化岩1∶（0.2～0.3）；弱风化岩1∶（0.1～0.2）。其中沟槽较深时取大值，较浅时取小值。

槽底不得有积水，原土不得扰动，若超挖，用中粗砂找平，不得用原土回填。冬季施工沟槽的基础不能被冻，否则，应将冻层清除，用中粗砂回填。

4.3 管沟回填压实的方法

管道施工前，按照管线沟槽长度3km以内或者土质变化时，做一次现场碾压试验，根据现场碾压试验成果严格控制施工过程。

垫层采用20cm的中粗砂，垫层要求平整密实，压实后相对密度不小于0.7。

经现场碾压试验，水田地段土壤含水量较高，压实度达不到主管区回填要求，现场又无晾晒条件，主管区回填采用中粗砂填筑，压实后相对密度不小于0.7。要保证管道两侧回填同时进行，以免两侧受力不均，回填时沟槽不能有积水，管顶50cm以下不得含有石块等硬质填料，冬季回填不得有冻土，回填料的夯实密度是保证管体在外力作用的条件下不变形的重要条件，因此，玻璃钢管回填材料尤为重要，否则易造成管中心位移和管道变形。

回填夯实设备的选择和夯实方法是保证压实度的关键因素，夯实设备应选择振击力30kN以上、电机功率4kW以上的平板振动夯，碾压遍数和碾压方法严格按照经现场碾压试验成果操作。

主管区回填压实度最为重要，平板振动夯不能到达管道周围。0.7倍管道直径内的主管区采用中粗砂填筑，管道周围用木棒捣实，有排水条件时可以在管道周围采用水撼砂法，必须保证管道周围回填密实度达到设计要求，这样才能确保管道的挠曲值最小和刚度要求。

5 结语

夹砂玻璃钢管施工过程中挠曲值控制难度大，如果控制不好，挠曲值不合格就会造成返工甚至管材报废，增加施工成本。大伙房水库输水工程施工的实践证明：施工过程中，严格控制主管区回填压实度，保证管道周围回填料夯实密度满足设计要求，夹砂玻璃钢管挠曲值不合格现象完全可以减少甚至可以避免。