夹砂玻璃钢管在引沁入汾工程中的应用

范国峰

（临汾市水利机械工程局 山西临汾 041000）

1 引沁入汾工程概况

山西省临汾市引沁入汾工程是开发利用山西南部较大河流——沁河上游资源的一项工程。该工程由三个分部组成：马房沟提水枢纽、草峪岭隧洞及以下输水工程。

输水工程从草峪岭隧洞出口到巨河水库，全长63.1km。水流经过草峪岭隧洞后，于古县旧县镇进入洪安涧河南支——天然河流输水23.7km，在古县五马村进入新建的跃进渠渠道，通过已有的洪洞县南垣灌区跃进渠西下并在曲亭水库管理站附近分水，新建输水工程通过曲亭水库、小孔一带进入涝河水库调节，由涝河灌区干渠输水至本灌区和补水给巨河水库，另建设管理工程和净水厂向尧都区供水。

曲亭至涝河输水工程起点位于洪洞县曲亭水库北原跃进渠桩号20+205处，沿程经过曲亭镇、淹底乡、大阳镇入涝河水库。

2 工程设计要点

2.1 工程地质

据勘察，输水工程沿线为第四系上更新统坡洪积灰黄色、褐黄色黄土,现地表层全部为耕地或树木,地形特点为丘陵。

2.2 输水管线布置

引沁入汾工程位于临汾市境内，输水管道起点位于洪洞县曲亭镇吉恒村曲亭水库北原跃进渠桩号20+205处引接，沿途大多经过农田耕地，由于原跃进渠道路满足不了施工要求，故沿线修造了临时道路以便施工；本次玻璃钢管输水管线全长7779m，大部分为地埋管道，其中曲亭水库坝后1+067～1+487为明铺管道。

3 夹砂玻璃钢管及其性能和特点

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（简称夹砂管），目前执行国家建材行业标准《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》。

夹砂玻璃钢管的性能和特点如下：

①强度高。玻璃纤维按一定的规律通过张拉缠绕形成一种多层网状分布，大大地提高了管道环轴向强度指标。②刚度大。管壁内、外层之间夹有0.3～0.8mm粒径的石英砂，经浸透树脂固化后提高了玻璃钢管的刚度。③抗渗防腐性能好。高分子化合物不饱和聚酯树脂填充于玻璃纤维网络空间并与玻璃纤维良好的浸润，固化后不但起到传递荷载和防渗漏的作用，而且起到防止酸、碱、盐侵蚀的同时，也保护输送的介质无二次污染。④耐久性好。夹砂玻璃钢管的使用寿命长，维护费用低，不需要内外防腐涂层处理，不需要阴极保护，经济理想的衬内管材；易安装：管材重量轻、连接时安装力小、管材接头钢柔相接，密封性好、抗震性强，经久耐用。它与使用环境温度、所用材料及管壁结构形式有关，按现行标准JC/T838-1998的规定，通常寿命为50年，是钢管和混凝土管的2倍。⑤抗冻性能好。在20℃以下，管内结冰后不会发生冻裂。⑥比重小。夹砂玻璃钢的比重1900～2000kg/m3，玻璃钢管具有重量轻、运费低、安装方便，是铸铁重量的1/5，是钢管重量1/3，是混凝土管重量的1/8。为防止土壤含水量高，克服玻璃钢管本身的重量轻施工时产生的漂浮现象，在地下水过高，易淹区可塑性极差有软弱的土质区敷设管道时，要采取湿土排水处理措施。覆土深度必须保证管道不受地下水深浮力影响；该工程使用内径1400mm，管壁厚23.1mm，单管长12m，重约2.5t的夹砂玻璃钢管。⑦流通能力强及水力条件好。夹砂玻璃钢管内壁光滑、输送能力强，不结垢、不生锈、水阻小；水头损失小，泵送费用低，相同口径，其输送能力大，相同流量其口径可减少一个档次，污垢积淤小；内壁表面糙率系数小，管内不易被玷污蛀附及结垢，压力损失小，管道具有较高的流通能力。⑧可设计性好。玻璃钢管可根据用户的各种特定要求，诸如不同的流量，不同的压力，不同的埋深和载荷情况，设计制造成不同压力等级和刚度等级的管道。⑨维护成本低。玻璃钢管具有耐磨、抗冻和抗污等性能，因此工程不需要进行防锈、防污、绝缘、保温等措施和检修。对地埋管无需作阴极保护，可节约工程维护费用达70%以上。⑩电热绝缘性好。玻璃钢是非导体，管道的电绝缘性特优，最适应使用于输电，传热系数很小，管道的保温性能优异。

此外，夹砂玻璃钢管采用承插连接方式，双“O”型橡胶圈密封，每完成一个接头立即注水试压检查其严密性；另外，管道内衬为环氧树脂，所以此类管还具有综合造价低，安装方便、运行可靠、无毒无害等优点。

4 玻璃钢管施工

玻璃钢管施工实行《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB50268—97）标准。

4.1 明铺管道施工方法

明铺管道的施工工序为:人工土方开挖—基础夯实处理—浆砌石管床砌筑—混凝土管床浇筑—玻璃钢管安装—混凝土镇墩加固—保温层处理—C20混凝土压顶处理。

①施工技术人员精确放线后进行土方清理，利用蛙式打夯机对基础作夯实处理，要求夯实密度不小于1.6g/cm3；基础完成后利用M10水泥砂浆做浆砌石管床（管床厚40cm、宽2.0m），施工时水泥砂浆利用砂浆搅拌机按配合比搅拌，采用座浆法分两层砌筑，先砌角石再砌边石，最后填腹石，并且要内外搭接，每1.5m内必须有一拉结石，最后用1:1水泥砂浆对砌石外露面进行勾缝，保持其美观大方；②C20混凝土管床（厚55cm、宽2.0m）浇筑，首先人工支立模板并加固，浇筑前将仓内清理干净并洒水湿润仓面，然后分段分层进行浇筑，设计要求每12m设一道伸缩缝，保证混凝土正常伸缩，混凝土搅拌采用300型滚筒式搅拌机按配合比搅拌，每次搅拌一袋水泥，用农用三轮车运至施工现场，将混凝土分层进仓，分层振捣至密实，将混凝土表面收平压光；③玻璃钢管的安装，先用5t吊车将管道一一就位，再由人工利用两条手动葫芦将两根管道对拉，使管道缓慢、均匀地插入至规定尺度，将橡胶密封圈压实；④管道安装完成后进行水泥蛭石保温层作业，先在管道两侧砌砖，待凝固后将水泥蛭石保温材料分层回填并捣实，回填高度要高出管顶10cm,最后在上面现浇10cm厚混凝土压顶。

4.2 地埋管道施工方法

地埋管道的施工工序为：土方开挖—人工修整边坡基槽—管道安装—浇筑镇墩、管道附井—回填土方。

①土方开挖基坑断面为梯形断面，基槽底宽2.4m，边坡1：0.5，采用1.0m3反铲挖掘机开挖配合4部5t自卸汽车运出多余土方，同时配一部75kW推土机配合送土和临时道路修整；人工平整边坡、基槽、夯实并修整使其达到设计要求。②管道运输。采用农用四轮车将管道运至沟槽边，再用农用5t的吊车将管道卸下，检查在运输、吊装过程中是否有损伤，密封橡胶圈是否受损，管道规格是否符合设计要求。③管道安装。首先检查沟槽基础有无沉降、沟槽基础的压实度、坡度、平整度、结构尺寸是否符合设计要求；基坑内是否有块石或者其他坚硬物，必须保证管壁周围没有直接接触。采用人工配合小型吊车将管道移至沟槽内(管道大口朝上游方向、小口朝下游方向)，管道就位后将两道橡胶密封圈涂上食用油，小心套于两道插槽处，保证密封圈在槽内不被扭曲和承、接口的干净，再检查两端管道是否调直或者偏角小于2°，连接采用两条手动葫芦将管道对拉，使管道缓慢、均匀地插入至规定尺度，将橡胶密封圈压实，具体见图1；在管道的接头处，为满足安装的需要，接头处必须超挖，安装时管道不得离开管底表面，安装结束后，再按要求夯实接头处的超挖部位。④检查管道严密性，用电钻在两道密封圈中间部位打一试压孔，将试压管插入试压孔，用试压机对两道橡胶圈之间进行注水试压，观察试压值是否符合设计要求（试验压力为设计工作压力的1.5倍），保证每道管道接口试压两次，检验合格后把试压管抽出用铜螺栓将试压孔封堵。⑤最后使用无块石的黏土对安装好的管道周围和管道上部600mm管区内采用人工进行分层回填，每次回填厚度约150～300mm,（如果采用砾石或碎石极易夯实的材料回填时，300mm厚的土壤也可以夯实到要求的密度），然后机械取土掩埋，最后将耕地恢复。

此外由于管道管线较长、压力较大，为较少管道压力、保证输水能正常进行，在管道沿线共设有排气阀9个，排水阀3个，节制阀2个，分水阀5个、混凝土镇墩36个。

4.3 施工质量管理

图1 两道“0”形密封圈连接示意图（上图）反力弹性密封环连接示意图（下图）

①经监理人员现场取样试验，检测结果为：试验结果表明所用玻璃钢管材料强度符合现行国家标准JC/T838-1998，管材质量合格。②管道注水试压：管道完成安装、除接头外的管道回填后，分段进行注水法管道严密性试验，试验压力为设计工作压力的1.5倍。经试验管道严密性符合标准，施工质量合格。③施工完成后，在业主单位、监理单位及施工单位三方多次试水后，玻璃钢管经受了严峻的考验，沁河水顺利进入临汾，玻璃钢管发挥了应有的作用。

5 应用效果

1）管道安装简便、成本低。管路安装段大多为地形地貌变化不大的基本保护农田，管道安装采用小型机械吊装等措施。在部分较复杂山沟地段管道安装利用人工通过双胶轮车运入、就位，手拉葫芦完成安装、连接。

2）管件制安准确快速。该工程管路沿线经过有好几个村庄，管件弯头较多，共36个，使用玻璃钢管件可根据实际尺寸现场加工制作，尺寸精确，速度快，每组一天至少完成一个弯头的制作安装。

3）管道严密性可靠。由于使用了双胶圈，每安装完成一个承插接头，现场立即通过双胶圈的试压孔充水检查接头严密性，从而很大程度上保证整条管道严密性的满足，为及时回填创造了条件；该工程投产至今夹砂玻璃钢管运行正常。

4）项目投资省。由于夹砂玻璃钢管管壁薄，管槽开挖宽度比混凝土管小，本次工程管槽开挖深2.5m，由此减少工程量为200m3/km，单管长且重量轻，减少场内运输费及管道安装费和临时工程费，项目节省投资。

5）减少了维修费用。单根管道长12m，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，采用密封承插连接，节点减少，不易渗漏。

6 结语

夹砂玻璃钢管道相对于传统的管道来说，具有独特的耐腐蚀性，有强度高、寿命长、重量轻、安装容易、无毒害、防渗漏、不污染水质和不结垢、内表面光滑等优点，在同管径下，加大了水的流量，不会产生阻碍物；输水水头沿程损失减少，同时输水加压消耗动力也减少，而且玻璃钢管道使用寿命长，正常使用条件下能安全运行50年。这些特点有利于环境保护，也能降低工程造价。玻璃钢管作为新型理想管材之一，是当今科学技术发展结晶，其系列产品具有广阔的应用领域，例：给水管、排污管、内衬管、海水输水管、热电厂冷却水循环水管、工业废水、废气处理管等等…。总之，玻璃钢管在引沁入汾工程中的成功应用，不仅表明了其产品的性能可靠、质量稳定，而且取得了良好的社会、经济效益，有着广阔的发展前景。