浅谈玻璃钢夹砂管在长距离输水管道中的应用

武乐志+沈培锋+房殿荣+周国栋+乔小琴

摘 要：玻璃钢夹砂管具有质量轻、安装便捷、内壁光滑阻力系数小、耐腐蚀、后期维护成本低等优势，为此被广泛应用于给水、排水管线施工中。文章首先对玻璃钢管的特征进行分析，其次结合工程实例阐述玻璃钢夹砂管在长距离输水管道中的应用，然后就工程施工中存在的常见问题及解决办法进行总结，供相关人士参考。

关键词：玻璃钢夹砂管 长距离输水 管道施工

1.引言

长距离输水管道工程施工中因为管道长度较长，外部环境复杂，可对施工质量及安全有所影响的因素较多，为此需注重施工工艺的选择及应用管理，充分发挥该工艺的技术及经济优势。为保证玻璃钢夹砂管施工效果良好，需准确掌握该工艺施工特征及要点，提升工程综合效益。

2.玻璃钢夹砂管概述

玻璃钢夹砂管（玻璃纤维增强塑料夹砂管，简称FRPM），是一种新型的复合管材，将玻璃纤维作为主要的增强材料，将树脂作为基体，在结构层中添加了石英砂，采用缠绕工艺缠绕形成，优势鲜明。玻璃钢夹砂管具有摩擦面小、整体性强、抗老化、耐老化、使用寿命长等特征。详细如下：

①耐腐蚀性。玻璃钢夹砂管道在一定程度上可以应对外部酸性、碱性环境，如没有经过处理的污水、腐蚀性土壤的侵蚀等，通常管道的使用寿命为50年，但是因为长距离输水管道施工线路长，环境更为复杂，为此玻璃钢夹砂管的适用性更强。②阻力小、输送能力强。玻璃钢夹砂管内部十分光滑，经调查其粗糙率约为0.0084，为此摩擦力较小，经计算其哈森威廉系数可维持在145～150左右，经检测水流摩阻损失系数为0.000915，和常规的混凝土管道相比，输水管道的输送能力得到了提升，可提升20%左右。③质量轻、管道自身强度较高，安装施工便捷。玻璃钢管道的比重约为1.75～1.90，管道的环向拉伸強度为100～200MPa，轴向的拉伸强度为320MPa。剥离钢架砂管每根的长度为12m，与混凝土管道橡胶接头数量有所减少，可减少2/3的接头，同时单、双向密封承插相连接，安装工作量较小，工期较短。④连接方式更为灵活。缠绕玻璃钢管道单管的长度为6～12m，在实际安装过程中，接头较少，这样就可降低流动水阻，节省施工费用，而缠绕玻璃钢管的接头方式多种多样，可以依据工程建设的实际状况进行选择，这样工程的可靠性便得到了提升。

3.实例分析玻璃钢架砂管在长距离输水管道中的应用

某饮水工程为地区人民生活及工业生产提供用水，近期的年设计饮水量设计为3500m3。该工程主要包括了水源工程及供水工程。长距离输水管道的长度为123km，而该工程的压力供水管道长度为114.3km，因为距离较远，为保证工程运行过程中管道的完整性，选择玻璃钢管、预应力钢筒混凝土管以及钢管。其中，玻璃钢架砂管占据的比例较大，长度约为93.63km，占据该工程管道长度的82%。该工程供水管道沿途地形环境复杂，管线由水源地取水后，其中穿越了山区峡谷，其中贯穿了电缆光缆共一百余处。

3.1沟槽基坑排水设计

依据管道沿线不同地段的地质条件以及水力学特征，在进行沟槽开挖之前以及开挖过程中，需要采用井点降水、井管降水、需严格控制施工范围内的地下水位，为该工程施工提供用力条件。

3.2管道基础处理

根据该工程中遇到的各类不良地质条件，在进行工程设计与施工过程中，需要进行地池处理。对于湿陷性黄土地基，为保证地基基础的稳定性，需增设三七灰土垫层。处理对象包括饱和水的橡皮土、淤泥以及流沙地基处理等，可在下部干插片石，后均匀铺设碎石，在上部设置砂垫层。在施工过程初期，管道基础采用了上述处理方法，处理效果不佳。为此，施工单元查阅了以往工程建设的文献资料，在施工现场进行试验，确定地基处理方法：换填碎石垫层，厚度为50cm，需采用粒径相同的碎石，将粒径控制在20mm以下，而石渣以及石粉含量≤10%，碎石垫层的相对密度需>0.67。后铺设厚粗砂垫层，厚度为150mm，垫层铺设结束后需要对垫层表面进行整平处理，而垫层的密度需>0.65。

3.3玻璃钢管管沟回填

玻璃钢管的管壁厚度较小，质量较强，因为自身的刚度以及承载能力有限，为此要想保证施工质量，需对基础处理及回填进行严格控制。玻璃钢管管壁较多，质量较强，地下水位较高，在管沟开挖工作结束后需及时进行管道安装及回填工作，并通过降水将地下水位降低至基础面0.5m以下，为管道安装及回填施工提供有力条件。若在降水量较为丰沛的季节，因为管道内部是空的，抗浮能力较差，在管沟回填之前，需要将现场的积水排出场外，从而有效避免浮管问题的发生。

因为玻璃钢管自身的刚度较低，承载能力较弱，需对管沟回填施工进行合理设计。为了凸显出回填材料对于玻璃钢管的支撑作用，需就投资影响因素进行考量，在设计中，需对管沟回填区域进行分化处理，如图1所示，对每个分区中的施工材料以及压实明确施工参数，提出质量管理标准。

首先，管区回填需分为两个部分，对称同时分层回填，有效保护管道，不得造成管道位置移动或损坏，不得单侧进行回填，否则两侧的回填质量得不到有效控制；管道铺设区域内回填区域中每层的回填厚度控制在200mm。该工程玻璃钢夹砂管施工区域中，回填料需经过夯击处理，保证地基的稳定性和强度。对此，施工单位选用轻型夯实设备进行夯击，并对管道两侧的回填高程进行跟踪观测，将高程差异需<20cm。对于回填料的夯实作业，应从管道施工区域的两侧开始，逐渐向中央集中；管区I中回填料中土料的压实系数需>0.95，碎石、砂的密实度需>0.67；管区II中的回填料压实系数需>0.90，相对密实度需>0.65。其次，玻璃钢管和其他管道的连接。玻璃钢管与其他管道的连接主要分为两种形式，即承插连接及法兰连接。承插连接和法兰里连接相比，管道的接口位置需设置借转角，从而有效避免因基础不均匀沉降造成管道损坏或者是变形。然后，玻璃钢夹砂管和管线附属建筑的连接。玻璃钢管基础以及管线附属建筑基础施工设计过程中，需严格遵循施工设计图纸及现行施工规范进行操作，但是因为两部分的基础承载要求有所不同，易引发不均匀沉降，而管道基础以及建筑物主体基础的变形量也会有所不同。附属建筑物以及两侧管道连接时，需在建筑物主体的两侧增加适量的管道设施。通过承插口位置的借转角可以适应现场基础的不均匀变形量，沉降控制效果良好。最后，排水阀井的结构优化。在管线工程中需要设置排水阀，在管道投入运行后可以彻底排出管道内的水。

4.工程实践问题与处理

工程完成后进行运行试验发现排水阀出现了漏水问题，经分析认为管道和阀井部位的基础沉降不同，这样就使得连接位置的管道磨损更为严重。施工单位对排水阀井进行了调整，将玻璃钢管、排水管以及排水阀设置于井内，使用同一块底板，解决不均匀沉降问题。当前排水阀正常，工程运行安全。

5.结束语

综上所述，随着我国水利基础设施的完善，长距离输水管道工程数量日益增长，玻璃钢管作为一种新型的输水材料，在长距离输水工程中的应用日益广泛。在实际施工中，需对玻璃钢管道基础处理、管沟回填、管道连接等进行合理处理，保证施工效果。

参考文献：

[1]李勇其.中小管径玻璃钢夹砂管的顶管施工技术[J].中国给水排水，2010（10）：150-152.

[2]丁玉龙.玻璃钢夹砂管管材接口的保护技术[J].净水技术，2013（01）：87-92.endprint