玻璃钢加砂管在福建南安沿海三镇供水工程中的应用

程思胜

（徐州市政建设集团有限责任公司 ，江苏徐州 221000）

1 工程概况

福建省南安市沿海三镇供水工程设计直径1400 mm，输水管线31.8 km，工程设计输水能力为50万m3/d，设计工作压力为0.6 MPa，管道水压试验压力为1.0 MPa。

由于工程规模大、工期短，沿线地质条件不一，很多地段流沙较多，所以工程对管材质量要求较高。

2 玻璃钢加砂管技术要求

玻璃钢加砂管以无碱玻璃纤维无捻粗纱为增强材料，热固性树脂为基体，优质硅砂为填料，采用缠绕工艺制成。它的质量满足《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂加砂压力管》（JC/T 838—1998）、《玻璃纤维增强塑料夹砂管》（GB/T 21238—2007）的规定。图1为玻璃钢加砂管。

图1 玻璃钢加砂管

2.1 管道规格

管道内径有DN1200 mm和DN1400 mm，管道单根有效长度12 m。

管道刚度SN5000Pa（N/m2），承插口刚度20000Pa。

2.2 管道接口形式

管道采用承插口形式，用双“O”形三元乙丙橡胶圈密封（见图2）。

图2 玻璃钢承插口示意图

3 玻璃钢加砂管安装

3.1 沟槽开挖

采用放坡开挖，坡度一般为1∶0.3，如果遇到土质较差情况，放坡系数适当加大。管道埋置较深时，沟槽采用二步台阶，双梯形断面，如图3所示。由于表层土质较好，一般不会出现塌方情况，因此上部梯形槽可以预先开挖，边坡控制在1∶0.3～1∶0.5，下部梯形槽边坡控制在1∶0.2～1∶0.4,开挖后须立即下管安装并分层回填夯实，采用二次开挖形式，大大减少下部梯形槽的开挖时间，减少管区塌方的可能性，施工质量容易得到保证。铺设时，通常在地基上直接垫铺厚30 cm厚砂垫层，在垫层上进行管道铺设，接口采用承插式连接，安装方便，通常一个接口可在30 min内连接好，且每节管道为12 m，大大缩短晾槽时间。如遇地下水较浅时应进行井点降水以便于施工。

3.2 管道安装

图3 双梯形沟槽断面图（单位：mm）

主要安装步骤：接头清洁→橡胶圈润滑→橡胶圈安装→接头连接→安装到位。安装过程中，使待装管与连接管保持中心线及水平一致，用2台挖机一前一后或吊车前后吊起一根准备对接的玻璃钢管，倾斜角与前一根夹砂管基本相同；然后用一台挖机将后一根夹砂管通过垫木缓慢均匀地顶入前一根夹砂管的承口中；夹砂管安装到位后，将夹砂管放平放稳，插口两道“o”型密封圈与插口齐平，使密封圈在插口受力均匀，若发现橡胶圈扭曲，则立即退出重新安装。管道需要转角度，应待接口施工到位后再转角度，在每节管道安装到位后，在两道密封圈之间的打压孔安装打压嘴进行压力试验。

3.3 管沟回填

主管区是指沟槽从垫层往上到0.7 d（管道外直径）高度范围的空间区域，次管区是指沟槽从主管区往上到管顶400 mm高度范围的空间区域。

（1）回填材料

管道基础采用厚度为300 mm的中粗砂弧垫层。主管区采用的回填材料为中粗砂，次管区采用中粗砂和表层土。中粗砂细度模数在2.3～2.4之间，属中砂。表层土最好为匀质粉性粘土。

（2）回填方式

主管区高度为1.6 m，分两次回填。第一次回填高度共1 m，第二次回填到1.6 m。每次回填要按20 cm分层均匀夯实或浇水均匀夯实。

（3）回填密实度

中砂的回填密实度控制在0.87%～0.97%之间，平均为0.9%，土的密实度压实度在0.87%～0.95%之间，平均为0.9%，最小管顶覆土深度为1.9 m。

3.4 变形控制

在管道敷设12～24 h后进行测量。在每节管道中部和承口两个断面，主要测量竖向变形和横向变形，要求初始和长期径向挠曲允许值见表1。

表1 给水管允许径向挠曲值

管道的变形主要来源于管顶的荷载，因此要使变形很小，首先玻璃钢管要有足够的强度和刚度，同时管两侧的沙土回填密实度要达到设计密实度，才能与管道一起抵抗竖向荷载的压力。

3.5 玻璃钢加砂管与钢筋混凝土管的比较

玻璃钢加砂管自重较小（相当于相应直径钢管重量的一半，相当于相应直径混凝土管的10%），其与钢筋混凝土管的技术经济比较见表2。

表2 两种管材技术经济数据比较

4 结语

（1）确定可靠的管材性能指标，科学地设计好管壁结构并通过验证试验，在生产过程中对原材料性能、工艺过程进行严格监控和检验。

（2）玻璃钢加砂管作为柔性管必须保证施工质量，选择合适的回填材料是基础，确定回填密实度是关键，控制好初始竖向变形是最终目标。

（3）在软土地基中铺设大口径玻璃钢加砂管，通常其管顶覆土较厚，考虑到工程的经济性，回填材料仅在主管区采用中粗砂即可，次管区采用表层土，以节省投资。

（4）与钢管施工相比，玻璃钢加砂管具有安装方便、施工效率高、劳动强度低、节省工期、管材价和综合价均低等优点。

此次大口径玻璃钢加砂管在福建南安沿海三镇输水管道工程两年来的成功应用，说明大口径玻璃钢加砂管是能适应软土地基的，且管道水头损失小，安全可靠，能替代大口径钢管用于给水输水工程。

[1]JC/T 838—1998，玻璃纤维缠绕增强热固性树脂加砂压力管[S].

[2]GB/T 21238—2007，玻璃纤维增强塑料夹砂管[S].

[3]GB∕T 11836—1999，混凝土和钢筋混凝土排水管[S].