玻璃钢夹砂管道引水工程中几个问题的探讨

刘彦卫

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

玻璃钢夹砂管道是以树脂为基体材料，玻璃纤维及其制品为增强材料，石英砂为填充材料制成的新型复合材料。管道的长度一般为:6～12m/根（也可以根据客户的要求生产出特殊长度的管道）。单根管道长,接口数量少,从而加快了安装速度,减少故障概率,提高整条管线的安装质量。另外由于玻璃钢的表面非常光滑，其糙率一般可达0.008，在实际运行中，钢管、铸铁管、水泥管等的内表面，由于各种原因会变得越来越粗糙，但玻璃钢管道却能始终保持表面光滑的状态，同直径条件下过水能力明显高于其他管材。埋设在地下的玻璃钢由于受不到光线的照射，工作温度为常温且变化范围不大，树脂的老化速度非常缓慢，加上优良的抗腐蚀性能，其耐久性完全可以满足工程的要求。因此在一些大直径管道引水的工程项目中应用了玻璃钢夹砂管。在应用的过程中，也出现了一些问题。山西省滹沱河坪上引水工程中应用了内径1.8m的玻璃钢夹砂管道19km，内径1.4m的玻璃钢夹砂管62km。下面结合坪上引水工程玻璃钢夹砂管道区段内出现的一些问题，谈一谈看法。

1 应用中出现的问题

1.1 排水井和主管道之间不均匀沉陷的危害

排水井位于管道轴线的一侧，排水管由小直径的管道从主管道的底部引出后设置排水井（玻璃钢夹砂管的排水三通通常是用已成型的小管径玻璃钢管道通过裁切、糊制的办法嫁接到大直径的主管道上的）。在进入排水井前通过法兰连接将玻璃钢管转换成钢管以便进入排水井后安装排水阀。一般情况下，设计人员会将排水井的基础和主管道的基础分开设计，管道基础多为柔性基础而排水井的基础多为刚性基础且彼此相互独立。管径较细的排水管穿过排水井的井壁时，为了将地下水隔阻在井外，通常在穿墙套管和排水管之间用沥青麻刀进行塞填。工程完工后，随着时间的推移，往往在主管道和排水井之间就会产生不均匀沉陷。尽管沥青麻刀是柔性填料，可以减小一些由于不均匀沉陷对玻璃钢三通的根部产生的力矩，但毕竟玻璃钢这种材料的抗拉强度有限。有时从与主管道连接的根部被撕裂，有时会将玻璃钢排水管道的法兰处撕裂。

1.2 湿陷性黄土基础的危害

尽管镇墩在设计时，镇墩的基础和附近管道的基础也是分开设计的，为了减小不均匀沉陷其基础要比附近的管道基础深很多，但不均匀沉陷仍会发生，为此设计人员通常会用在镇墩的部位使用短管，镇墩前后50 cm左右就设置承插接口，希望能通过承插接口对不均匀沉陷的适应能力来避免造成管道的破坏。一般情况下，这种措施效果较好。但是如果是在湿陷性黄土上，这种办法就有可能出现问题。坪上应急引水工程的原平支线起始部分的管线就位于湿陷性黄土之上，设计人员采取了上述的技术措施，但仍然出现了2处（3次）镇墩附近的管道遭受剪切而破坏的情况，事后，经过总结分析，认为这种事故有其必然性。因为承插口在适应不均匀沉降变形的值达到一定程度后，在高压之下很难保证绝对滴水不漏，在除湿陷性黄土地基的其他基础上，缓慢的滴水不会引起严重的后果，但在湿陷性地基上，情况就非常危险，但这种情况发生在地下无法察觉，随着时间的推移，水会透过或绕过管道的防水基础进入到湿陷性黄土中，地基的湿陷使得管道变成了其上覆土和其中之水的承载结构，这样就导致了管道的最终破坏。

1.3 玻璃钢夹砂管道分层的危害

在工程的实践中出现过这样的情况，在检修管道时，走在某根管道之上，会发出咚咚的空音，但仔细检查管道内壁却找不到又什么瑕疵。这种情况说明管道在夹砂层的部位出现了裂缝，裂缝将管道分成内外两层。管道的承载能力因此大大削减。压力较大时有可能发生爆管，当管内的水被放空时段内，有可能在管外覆土重压之下发生破坏。管道内外分层由以下几个原因导致；一是夹砂层内的树脂不饱满；二是制造过程中暂停时间过长，上层树脂已经固化的情况下，结合面未经处理继续喷砂作业造成；三是树脂质量低下或配料不当也有可能导致这种现象。在坪上引水工程中，在个别标段出现过这种现象。

1.4 检修阀上下游压力表的位置

一般情况下在检修阀井内检修阀的上、下游主管道上各都设一个压力表以方便分段观测水压变化借以推测漏水缺陷的位置和渗漏的程度。从主管道上直接旁接压力表时所用管道、管件、阀门等的耐久性和主管道的耐久性相差很远，其维修的频率也就因此较高。一旦需要维修，供水线路必须中断供水，所在区段还需要排水。因为维修一个小部件付出的代价太大。

1.5 蝶形检修阀板和密封圈局部密封不严的问题

蝶型检修阀门的阀板和○型密封圈之间局部密封不严。在工程中出现过这样的问题，当管道需要维修时，维修管段的上下游检修闸阀关闭，但由于某个阀门关闭不严，造成维修条件难以形成。只好扩大排水管段，这样维修周期被迫延长，排水工程量也加大了。关键是维修的工期不能准确预测。

1.6 管道的抗破坏能力

工程完工后，由于管道上方的施工活动，造成管道破裂。这种情况如果是发生在PCCP管道或者是钢管，甚至是钢筋混凝土管道上，或许就不会发生管道破裂，最多也就发生局部碰损，简单修补即可。但玻璃钢夹砂管道则造成了严重的漏水事故。

2 防治措施

2.1 排水井和主管道间不均匀沉陷的防治

为了防止排水井和主管线之间发生不均匀沉降造成漏水事故，设计时将位于管线一侧的排水井和排水三通所在的主管道管节的基础按照整体刚性基础考虑。这样可以避免排水三通和排水管法兰处被撕裂的问题，但同时也会使得排水三通所在管段和其相邻管段的基础不一致，主管道之间的不均匀沉降仍会导致主管的破坏。为此应将排水三通所在的管节按照非标管件设计为短管，也就是在管道在排水井处局部改为刚性基础后，还要转为柔性基础。这种基础的变化带来的不均匀沉陷要通过增加承插口来消化，以避免不均匀沉降给管道带来的损害。

2.2 湿陷性黄土地基不均匀沉陷的应对措施

湿陷性黄土基础上，镇墩前后管道连接及基础处理。从根本上讲，这种情况下管道的损坏主要是因为管道对地基的不均匀沉降适应能力不足所致。因此如果能增加管道对地基局部不均匀沉降的适应能力那是最好的办法，但是玻璃钢夹砂管道由于制造工艺和结构的要求，从管道自身对局部地基的不均匀沉陷的适应能力上已经没有解决问题的突破口。这样只能在镇墩前后的管道基础按照镇墩基础的处理深度分几次逐步减少，这样可以将地基的不均匀沉陷控制在管道的适应能力范围内。

2.3 玻璃钢管道分层的防治

本问题属于管道制造中出现的问题，要避免这类问题发生，就要加强制造过程中的监造工作，监造人员应选派有经验且责任心强的人员。一方面原材料进厂要严格把关，另一方面要加强生产线操作人员的质量意识，生产线出现异常或因故停顿情况发生时，一定要及时认真处理，无法采取补救措施的应作为残次品处理，万不可抱侥幸心理将有问题的管道用在工程上。

2.4 压力表安装位置的调整

这类问题属于设计上的问题，建议将压力表设在检修阀的上、下游排气阀下部和对夹蝶阀的连接管上，这样如需更换、维修压力表下方的阀门和管件，就不用主管道停排水，只要将对夹蝶阀关掉就可以形成维修所必须的环境。

2.5 检修阀板与密封圈局部密封不严的防治措施

这类问题是设备制造的问题。为了避免在管道充水后发现这类问题，最好的办法是在设备制造合同内要求设备制造商出厂前全部进行打压试验，让这类问题在出厂前就解决掉，也可能会增加一点设备费用，但相对于到现场后打压或者充水后才发现这类问题而言，处理的费用小很多。而且阀门直径越大，这样做所避免的经济损失越可观。

2.6 玻璃钢夹砂管道的防破坏措施

在可预见会有施工活动的地区，可以在管道上方设置混凝土保护层或者设置标识。由于玻璃钢夹砂管道的抗破坏能力比较弱，因此如果可行的话，管道上方的占地宜作为永久性征地考虑，以保护管道。

3 结语

玻璃钢管道虽然有很多好处，但由于玻璃钢这种材料自身的硬度和强度的局限性。要采取一些工程措施弥补这种材料的缺陷。对于黄土地基上的镇墩附近的管道基础更应作为一个重要细节进行设计，综合考虑地质条件、施工和运行的环境，扬其长，避其短。精细设计管道设备结构，确保工程能够获得良好的运行效果。