浅析玻璃夹砂钢管在尾水导流工程中的应用

周 彬蒋云杰侯中元王 娟

浅析玻璃夹砂钢管在尾水导流工程中的应用

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一、工程概况

国务院批复的《南水北调东线工程治污规划》中，提出建立“治、截、导、用、整”五位一体的污水治理体系，确保南水北调的输水水质达到国家地表水Ⅲ类水质标准，使长江水安全输送至天津，实现清水优先保护的目标，要求南水北调东线工程沿线区域实施截污导流工程。按照《治污规划》，睢宁县尾水属于徐沙河控制单元，沙集西闸断面是其控制断面，是作为考核江苏省淮河流域水污染防治工作的重点断面之一。

由于《治污规划》中没有计入睢宁县新建或筹建的经济开发区污水处理厂、桃岚污水处理厂污水排放量，且尾水排放量越来越大，仅在睢宁县境内无法回用消化的大量多余尾水，最终还是进入徐洪河，《治污规划》中所要求的水质达标要求就很难实现。只有将徐沙河控制单元的剩余尾水收集，输送到徐州市尾水导流系统中，才能实现徐沙河控制单元污染物总量控制目标，保证南水北调工程调水干线徐洪河输水线路的水质安全。

二、管线布置

睢宁县经济开发区污水处理厂尾水沿徐沙河北滩地向西，在魏庄大桥北汇入桃岚化工园区污水处理厂尾水共计4.0万m3/d，沿庆安西干渠西岸于二堡水库西穿越废黄河，在土山镇东穿过邳睢公路、房亭河进入房亭河北滩，沿房亭河北滩向东，穿房亭河北堤进入丰产大沟南滩地，最终汇入徐州市截污导流主干线。输水线路总长58.82km，全线采用地埋式压力管道输送，由于长距离输送尾水，沿线在废黄河南侧做一级提升泵站。

三、玻璃夹砂钢管性能和优点

由于工程输水线路较长，输水管材是影响工程安全运行和工程造价的重要决定因素，因此管材的选取至关重要。管道材料一般有钢管、铸铁管、玻璃夹砂钢管、预应力钢筒混凝土管（PCCP管）和预制钢筋混凝土管，玻璃夹砂钢管与传统管材相比较具有以下等优点及性能：

（1）重量轻、强度高

玻璃夹砂钢管比重仅为钢管、铸铁管的1/4～1/5，混凝土的2/3，管道重量约占同规格、同长度球墨铸铁管的1/4,混凝土管的1/10，装卸较方便且易于安装。同时，玻璃夹砂管具有优良的强度性能，最大容许工作压力可达到6.4MPa，设计安全系数在6倍以上。

（2）水力性能优异、节省能耗

玻璃夹砂钢管具有光滑的内表面，摩阻系数小（0.008～0.01），水力流体特性好。因此在管道输送流量相同的情况下，可以采用内径较小的夹砂玻璃钢管，从而降低工程的一次性投入。玻璃夹砂钢管在输水过程中可以大大减少压头损失，节省泵的功率和能源。

（3）优良的耐腐蚀性能、无毒害、无二次污染

玻璃夹砂钢管与传统管材相比具有优良的耐化学腐蚀性能，耐酸、碱、盐、氧化剂、有机溶剂、各类油脂、污水、海水等。它的内衬采用耐腐蚀性能优良的树脂作为原材料，不需要任何防腐处理。在使用过程中不结垢、不生锈、不滋生藻类和其他微生物，不需要阴极保护及其他防护措施，不会对水质或其他介质产生二次污染。

（4）使用寿命长、安全可靠

玻璃夹砂钢管经久耐用，安全系数一般都在4以上。根据模拟试验，一般给水、排水夹砂玻璃钢管的寿命可达50年以上，是钢管和混凝土管的2倍。对于腐蚀性较强的介质，其使用寿命比钢管和不锈钢管高几倍。

（5）运输安装方便快捷、安装工程造价低

玻璃夹砂钢管管材重量极轻，管道节长一般为12m，接头少，运输安装时无需重型机械设备，管线配套设备如阀门、法兰等直径小、成本低。所需开挖土石方少，管节长，运输安装方便快捷，玻璃钢夹砂管管材安装（连接）速度是PCCP管的2.4倍，是钢管的2.5倍，PCCP管安装时一般需要混凝土底座为基础，钢管接口需要焊接及防腐处理，因此玻璃钢夹砂管安装工期比传统管材可缩短约40%，安装工程造价明显低于传统管材。

（6）抗震性能良好

由于玻璃钢夹砂管道介于刚性管和柔性管之间，抗震性能较好，在较强外力下不容易出现变形破坏，这是因为玻璃钢管道的变形在25%时，不分层、不裂纹。

（7）综合造价低、长期经济效益好

不同管材特性比较表

对于相同口径的管材，玻璃夹砂钢管单管管材价格稍高于混凝土管，而低于铸铁管和钢管。管道口径越大，管材造价差别也越大。因此，若考虑到管道长期使用的维护费用和动力消耗等其他运行费用，以及使用年限和输送能力等因素，玻璃夹砂钢管的综合效益均优于其他管材。

综合以上的性能比较，睢宁尾水导流工程选用玻璃夹砂管作为输送管道。管径DN800，设计内压0.8MPa，强度SN10000。

四、玻璃夹砂钢管施工

玻璃夹砂钢管施工实行《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268-97）标准。采用手推车拉至沟槽，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，保证无块石与管道直接接触，铺设砂垫层应预留虚高，采用平板振动器或蛙式打夯机进行密实处理。②检查管道是否有运输、吊装造成的损伤，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。④两端管道调制，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沟槽回填，管道两侧用中粗砂回填至管径0.7D处。同时规定从管底基础垫层至管顶0.5m范围内，沿管道、检查井两侧必须采用人工对称、分层回填压实，严禁用机械推土回填。

五、结语

玻璃夹砂钢管具有较强的耐腐蚀性，强度高、重量轻、不污染水质、不结垢，在同管径下，加大了水的流量，输水水头沿程损失减少，同时输水加压消耗动力也相应减少。使用寿命长，正常使用条件下能安全运行50年，运行管理方便，可以大大减低工程运行管理费用。玻璃夹砂钢管在睢宁县尾水导流工程中的成功应用，取得了良好的社会、经济效益，具有广阔的应用前景■

（作者单位：1.徐州市水利建筑设计研究院 221000 2.徐州市蔺家坝船闸管理所 221000）