玻璃钢管道施工技术应用浅析

张黎明 周中元 贾秀华

（1.新沂市河海建筑工程公司，江苏徐州 221400；2.新沂市水利局，江苏徐州 221400）

1 工程概况

新沂市尾水导流工程，是江苏省南水北调东线徐州段尾水导流工程的重要组成部分，收集新沂市城南污水处理厂尾水通过本工程排入新沂河，是保障南水北调干线重要调蓄湖泊——骆马湖水质安全的一项重要工程。施工1标的施工内容为：桩号D0-225～D12+725、总长 12.5 km 的双排公称直径DN1200玻璃钢主管道及DN600支管铺设。

2 施工技术路线

玻璃钢管道铺设的主要施工工序为：管道存放→测量放样→沟槽开挖→管基垫层→管道敷设→接口连接→接口严密性试验→固定支墩→管沟回填→水压试验。

2.1 管道存放

由于施工管线沿河道布设，场内多无施工道路，故根据现场具体情况在运输车辆易进入的地段平整出较平坦的场地，用压路机压实，相对集中地存放管材，并用帆布覆盖以防阳光照射导致管材分解，做好管壁及接头的保护，待铺设施工时用小型运输车辆周转运到铺设现场。根据管材的管径用枕木及木楔制作专用的管材堆放支架，如图1所示。枕木间距小于1/2管长，公称直径大于DN1400的管道不得叠放，本工程管材堆放高度为1～2层。管材、管件自生产到铺设不宜超过40个日历日。

2.2 测量放样

由于施工管线较长，故备1台RTS-632型全站仪和若干台J2经纬仪、DS3水准仪进行本工程的放样、测量工作。先测放出管道中心线位置，在转弯、分支处设置施工控制桩并撒上石灰线，在开挖施工时架设水准仪进行跟踪测量。

2.3 沟槽开挖

（1）沟槽断面形式有矩形和梯形，按土质及槽深的不同采用不同形式的断面。当遇到土质较密实或槽深较浅的地区时，可以采用矩形截面的沟槽，以便减少土方量；若遇到土质较差、含水率较高或槽深较深的地区，一般采用梯形截面。本工程槽深1～5 m，根据设计要求采用梯形截面。

图1 玻璃钢管道的堆放方式示意图

（2）沟槽边坡的坡度根据沟槽土质确定，必要时在沟槽壁设置支撑，并编制应急预案。

（3）采用机械开挖，槽底预留20 cm由人工清底，开挖过程严禁超挖，以防扰动地基。

（4）沟槽的宽度应便于管道铺设、夯实机具操作和地下水排出，如表1。沟槽的最小宽度按下式计算确定：

B≥D+2S式中：

B—沟槽的最小宽度，mm；

D—管外径，mm；

S—管壁到沟槽壁的距离，mm。

（5）开挖过程中采用明沟结合集水井的降排水方案，集水井每隔100 m设置1眼，用水泵将沟槽内的渗水抽排出基槽。

2.4 管基垫层

（1）当土壤承载力为8～100 kPa和非岩石时采用原状土作为基础；当土壤承载力为5～70 kPa时，采用经夯实后的原土作为基础，夯实密度应达到95%。沟槽底如遇淤泥、卵石、岩石、硬质土、不规则碎石块及浸泡土质应挖除后作相应的管基处理。

表1 管壁到沟槽壁的距离

（2）本工程设计土基上回填30 cm的中粗砂作为管基垫层。回填砂采用水撼砂施工方法，先按35～40 cm虚铺厚度铺设中粗砂，然后用水泵从附近河道中抽水灌注至砂面，用振捣棒振捣2～3遍，需达90%以上的设计密实度，以保证管基的稳固。

2.5 管道敷设

（1）下管。用人工配合汽车起重机进行，可采取一个支撑点或两个支撑点起吊管道，起吊绳使用柔韧性好的、较宽的皮带、吊带或绳索，严禁用钢丝绳或铁链起吊，严禁用绳子贯穿管道两端起吊。下管时注意保持承口方向与管道安装方向一致。

（2）安管。如图2所示，在各接口处掏挖工作坑，以便于整个管身底部落在垫层上，受力均匀。

图2 管道安装各连接口处示意图

2.6 接头连接

（1）管间连接采用双“O”形胶圈承插连接方式，如图3。安装前彻底清洁管端、凹槽和橡胶圈，确保无油污、灰尘，并在承口端管壁上预先开好试压孔，试压孔位于两道橡胶圈中间，孔径应与试压专用螺栓匹配。

（2）在胶圈及承口内表面均匀涂上液体润滑剂，将两条“O”形胶圈分别套装在插口预设的凹槽内，并用手压实，确保各个部位不翘不扭。然后将插口对承口找正，试压孔朝上，套帆布绳，调整起吊机械，将插口端推入承口，使双橡胶圈与承口内壁和插口外壁紧密接合，在接口处形成密封区域，并确保承口端试压螺栓安装到位。

（3）用探尺插入承插口间隙中检查橡胶圈位置是否正确，经检查确认接口安装符合要求后，用砂袋固定管道。

2.7 接口严密性试验

管道安装后螺栓连接手动试压泵，向接口内灌水，将水从试压螺杆内小孔灌入两个橡胶圈与管壁形成的密闭空间中，同时打开设在最高点的排气阀，然后缓慢分级加压，先将水压逐步升高到工作压力，检查接口有无渗漏，如无渗漏再提高到试验压力，试验压力为工作压力的1.5倍，观察10 min，压力保持不变，且外观检查无渗漏为合格。试压合格后将密闭空间内的水排干，然后封闭试压孔、泄水孔。

2.8 支墩固定

因管道采用柔性的橡胶圈接头，当管线加压后，在管线两头、弯头、三通、变径等处会产生不平衡的应力以致发生管线偏移等现象，所以，必须采取措施来约束这种不平衡的应力，预防管线的损坏，实际采用的方法就是用混凝土支墩固定。支墩通常设在弯头、变径、三通等处，支墩的受力一边应支承在原状土层上，并保证和土体紧密接触。

2.9 管沟回填

（1）回填前将沟槽内的杂物清除干净，并排除积水。

（2）回填时，从管道两侧均匀下料，两侧对称分区回填［1］，每次铺料厚度为15～20 cm。

（3）沿沟槽壁设置的溜板下料、铺料。

（4）主管区回填砂采用水撼砂施工方法，管腋下人工用钢钎捣实后再用振捣器振捣，次管区回填土用蛙夯进行夯实，非管区土方回填用拖拉机进行压实。如图4。

图3 玻璃钢管接口示意图

图4 双排主管分区回填示意图

2.10 水压试验

（1）水压试验前，必须保证管线的支墩已达到设计强度，并将试压段管道两侧至管顶以上50 cm内的回填料分层夯实，接头处的局部范围先不回填，待水压检验合格后再回填。

（2）玻璃钢管道的水压试验应全段进行，以不大于1 km长度为一个试压段，中间设有附件管段的分段长度应不大于500 m，对系统中不同材质管道应分别进行试压。

（3）清洗管线，去除管内杂物；用封堵材料堵严试压管段，以顶住试验压力；试压时不许关闭阀门，打开排泥阀和主管道上的检修阀，并用盲法兰堵死。

（4）将试压泵和压力表设置在试验管段最低点，压力表在使用前需进行标定。从下游缓慢向管道灌水，在试压管段上游管顶及管段中的最高点设排气阀，将管道内的气体排除。管道内注满水浸润24 h后，方可进行水压试验。

（5）试验压力采用1.5倍工作压力，即：0.9 MPa。缓慢地对管道加压，先将管道内压力逐步升高到工作压力，检查管道和接口，如无渗漏再提高到试验压力，观察10 min，压力降不超过0.05 MPa为合格，即可进行渗水试验。

3 施工质量控制措施

在新沂市尾水工程施工1标玻璃钢管道施工过程中遇到了如漂管［2］、接口处渗水等一些常见问题，通对这些问题的分析研究以及处理，总结出了控制玻璃钢管道施工质量的一些主要措施，对以后的玻璃钢管道施工可起到很好的借鉴作用。

（1）机械开挖时预留20 cm采用人工清挖，同时测量人员随挖随测，确保沟槽中心线、沟底设计高程、沟底宽度及附属构筑物位置正确；如有超挖，采用粗砂填实；做好降低地下水位的工作，并将流入到沟槽内的水及时排出。

（2）严格保证管道基础垫层的施工质量，防止因发生不均匀沉陷，造成管道接口处渗水。

（3）接口工作坑须随管道敷设进程，随铺随挖，以确保管道底部充分着床，严禁架空。

（4）管道承口内、插口外侧，特别是安装“O”型圈的环型凹槽必须清理干净、光洁；插口与承口变径处应留有一定间隙，一般控制在5～15mm。

（5）接口严密性检验，须随管道铺设进程逐个进行，并做好标记及记录；在土壤或地下水对橡胶圈有腐蚀作用的地段，要在回填前用沥青胶泥或沥青麻丝等材料封闭橡胶圈接口。

（6）管道连接后，为避免管道长期外露，必须尽快进行回填和水压试验，以防止漂管和热变形对管道和管接头造成破坏。

（7）回填时，严禁单侧回填或将回填料从一侧向沟内堆埋，每次铺料厚度为15～20 cm，两侧回填高度差不应超过一层填筑厚度；不要在高于管道上方0.6 m处向下倾倒回填料，以防导致管道轴线位移和接口变形。

（8）不同回填区的回填要求为：主管区每层虚填厚度≤20 cm，压实度≥95%；次管区每层虚填厚度≤300 mm，压实度≥90%。

（9）回填到管道的起拱线时，为避免管道受到外来夯击荷载的作用，所有夯实都应从管沟壁开始逐渐向管道靠近。管顶上方既不能过分用力夯实，以免引起管道局部凹凸不平，而且必须保证管道顶上的覆土达到密实度要求，不能疏松。

（10）水压试验不能在雨天进行；测压表直径至少为150mm，最大量程为试验压力的1.3～1.5倍。

4 结语

玻璃钢管道相比于传统的钢筋混凝土管道［3］，管壁光滑、摩阻系数小、水力流体特性好、水力学性能优异；相比于钢管道，耐腐蚀、轻质高强、安装方便；单根管道长，接口数量小；施工效率高、劳动强度低、节省工期、综合施工成本低。综合以上诸多优点，玻璃钢管道将会在管道施工中得到更为广泛的应用。

［1］ 刘自翔，王合存.浅谈玻璃钢管道工程施工技术.科技资讯，2008（8）：44～45.

［2］ 刘胜强.玻璃钢管道现场施工中存在的技术问题及解决措施.中国科技博览，2012（15）：137.

［3］ 孙惠兰.玻璃钢管的性能分析.水力水电技术，2007，38（5）：34～36.