范國峰

（臨汾市水利機(jī)械工程局 山西臨汾 041000）

1 引沁入汾工程概況

山西省臨汾市引沁入汾工程是開發(fā)利用山西南部較大河流——沁河上游資源的一項工程。該工程由三個分部組成：馬房溝提水樞紐、草峪嶺隧洞及以下輸水工程。

輸水工程從草峪嶺隧洞出口到巨河水庫，全長63.1km。水流經(jīng)過草峪嶺隧洞后，于古縣舊縣鎮(zhèn)進(jìn)入洪安澗河南支——天然河流輸水23.7km，在古縣五馬村進(jìn)入新建的躍進(jìn)渠渠道，通過已有的洪洞縣南垣灌區(qū)躍進(jìn)渠西下并在曲亭水庫管理站附近分水，新建輸水工程通過曲亭水庫、小孔一帶進(jìn)入澇河水庫調(diào)節(jié)，由澇河灌區(qū)干渠輸水至本灌區(qū)和補(bǔ)水給巨河水庫，另建設(shè)管理工程和凈水廠向堯都區(qū)供水。

曲亭至澇河輸水工程起點位于洪洞縣曲亭水庫北原躍進(jìn)渠樁號20+205處，沿程經(jīng)過曲亭鎮(zhèn)、淹底鄉(xiāng)、大陽鎮(zhèn)入澇河水庫。

2 工程設(shè)計要點

2.1 工程地質(zhì)

據(jù)勘察，輸水工程沿線為第四系上更新統(tǒng)坡洪積灰黃色、褐黃色黃土,現(xiàn)地表層全部為耕地或樹木,地形特點為丘陵。

2.2 輸水管線布置

引沁入汾工程位于臨汾市境內(nèi)，輸水管道起點位于洪洞縣曲亭鎮(zhèn)吉恒村曲亭水庫北原躍進(jìn)渠樁號20+205處引接，沿途大多經(jīng)過農(nóng)田耕地，由于原躍進(jìn)渠道路滿足不了施工要求，故沿線修造了臨時道路以便施工；本次玻璃鋼管輸水管線全長7779m，大部分為地埋管道，其中曲亭水庫壩后1+067～1+487為明鋪管道。

3 夾砂玻璃鋼管及其性能和特點

夾砂玻璃鋼管是近年來國內(nèi)外逐漸在石油化工、供排水等領(lǐng)域推廣使用的一種新型柔性非金屬復(fù)合材料壓力管道，其實質(zhì)是以玻璃纖維為增強(qiáng)材料，以不飽和熱固性聚酯樹脂為基體，中間夾石英砂的壓力管（簡稱夾砂管），目前執(zhí)行國家建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》。

夾砂玻璃鋼管的性能和特點如下：

①強(qiáng)度高。玻璃纖維按一定的規(guī)律通過張拉纏繞形成一種多層網(wǎng)狀分布，大大地提高了管道環(huán)軸向強(qiáng)度指標(biāo)。②剛度大。管壁內(nèi)、外層之間夾有0.3～0.8mm粒徑的石英砂，經(jīng)浸透樹脂固化后提高了玻璃鋼管的剛度。③抗?jié)B防腐性能好。高分子化合物不飽和聚酯樹脂填充于玻璃纖維網(wǎng)絡(luò)空間并與玻璃纖維良好的浸潤，固化后不但起到傳遞荷載和防滲漏的作用，而且起到防止酸、堿、鹽侵蝕的同時，也保護(hù)輸送的介質(zhì)無二次污染。④耐久性好。夾砂玻璃鋼管的使用壽命長，維護(hù)費用低，不需要內(nèi)外防腐涂層處理，不需要陰極保護(hù)，經(jīng)濟(jì)理想的襯內(nèi)管材；易安裝：管材重量輕、連接時安裝力小、管材接頭鋼柔相接，密封性好、抗震性強(qiáng)，經(jīng)久耐用。它與使用環(huán)境溫度、所用材料及管壁結(jié)構(gòu)形式有關(guān)，按現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)JC/T838-1998的規(guī)定，通常壽命為50年，是鋼管和混凝土管的2倍。⑤抗凍性能好。在20℃以下，管內(nèi)結(jié)冰后不會發(fā)生凍裂。⑥比重小。夾砂玻璃鋼的比重1900～2000kg/m3，玻璃鋼管具有重量輕、運費低、安裝方便，是鑄鐵重量的1/5，是鋼管重量1/3，是混凝土管重量的1/8。為防止土壤含水量高，克服玻璃鋼管本身的重量輕施工時產(chǎn)生的漂浮現(xiàn)象，在地下水過高，易淹區(qū)可塑性極差有軟弱的土質(zhì)區(qū)敷設(shè)管道時，要采取濕土排水處理措施。覆土深度必須保證管道不受地下水深浮力影響；該工程使用內(nèi)徑1400mm，管壁厚23.1mm，單管長12m，重約2.5t的夾砂玻璃鋼管。⑦流通能力強(qiáng)及水力條件好。夾砂玻璃鋼管內(nèi)壁光滑、輸送能力強(qiáng)，不結(jié)垢、不生銹、水阻?。凰^損失小，泵送費用低，相同口徑，其輸送能力大，相同流量其口徑可減少一個檔次，污垢積淤小；內(nèi)壁表面糙率系數(shù)小，管內(nèi)不易被玷污蛀附及結(jié)垢，壓力損失小，管道具有較高的流通能力。⑧可設(shè)計性好。玻璃鋼管可根據(jù)用戶的各種特定要求，諸如不同的流量，不同的壓力，不同的埋深和載荷情況，設(shè)計制造成不同壓力等級和剛度等級的管道。⑨維護(hù)成本低。玻璃鋼管具有耐磨、抗凍和抗污等性能，因此工程不需要進(jìn)行防銹、防污、絕緣、保溫等措施和檢修。對地埋管無需作陰極保護(hù)，可節(jié)約工程維護(hù)費用達(dá)70%以上。⑩電熱絕緣性好。玻璃鋼是非導(dǎo)體，管道的電絕緣性特優(yōu)，最適應(yīng)使用于輸電，傳熱系數(shù)很小，管道的保溫性能優(yōu)異。

此外，夾砂玻璃鋼管采用承插連接方式，雙“O”型橡膠圈密封，每完成一個接頭立即注水試壓檢查其嚴(yán)密性；另外，管道內(nèi)襯為環(huán)氧樹脂，所以此類管還具有綜合造價低，安裝方便、運行可靠、無毒無害等優(yōu)點。

4 玻璃鋼管施工

玻璃鋼管施工實行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268—97）標(biāo)準(zhǔn)。

4.1 明鋪管道施工方法

明鋪管道的施工工序為:人工土方開挖—基礎(chǔ)夯實處理—漿砌石管床砌筑—混凝土管床澆筑—玻璃鋼管安裝—混凝土鎮(zhèn)墩加固—保溫層處理—C20混凝土壓頂處理。

①施工技術(shù)人員精確放線后進(jìn)行土方清理，利用蛙式打夯機(jī)對基礎(chǔ)作夯實處理，要求夯實密度不小于1.6g/cm3；基礎(chǔ)完成后利用M10水泥砂漿做漿砌石管床（管床厚40cm、寬2.0m），施工時水泥砂漿利用砂漿攪拌機(jī)按配合比攪拌，采用座漿法分兩層砌筑，先砌角石再砌邊石，最后填腹石，并且要內(nèi)外搭接，每1.5m內(nèi)必須有一拉結(jié)石，最后用1:1水泥砂漿對砌石外露面進(jìn)行勾縫，保持其美觀大方；②C20混凝土管床（厚55cm、寬2.0m）澆筑，首先人工支立模板并加固，澆筑前將倉內(nèi)清理干凈并灑水濕潤倉面，然后分段分層進(jìn)行澆筑，設(shè)計要求每12m設(shè)一道伸縮縫，保證混凝土正常伸縮，混凝土攪拌采用300型滾筒式攪拌機(jī)按配合比攪拌，每次攪拌一袋水泥，用農(nóng)用三輪車運至施工現(xiàn)場，將混凝土分層進(jìn)倉，分層振搗至密實，將混凝土表面收平壓光；③玻璃鋼管的安裝，先用5t吊車將管道一一就位，再由人工利用兩條手動葫蘆將兩根管道對拉，使管道緩慢、均勻地插入至規(guī)定尺度，將橡膠密封圈壓實；④管道安裝完成后進(jìn)行水泥蛭石保溫層作業(yè)，先在管道兩側(cè)砌磚，待凝固后將水泥蛭石保溫材料分層回填并搗實，回填高度要高出管頂10cm,最后在上面現(xiàn)澆10cm厚混凝土壓頂。

4.2 地埋管道施工方法

地埋管道的施工工序為：土方開挖—人工修整邊坡基槽—管道安裝—澆筑鎮(zhèn)墩、管道附井—回填土方。

①土方開挖基坑斷面為梯形斷面，基槽底寬2.4m，邊坡1：0.5，采用1.0m3反鏟挖掘機(jī)開挖配合4部5t自卸汽車運出多余土方，同時配一部75kW推土機(jī)配合送土和臨時道路修整；人工平整邊坡、基槽、夯實并修整使其達(dá)到設(shè)計要求。②管道運輸。采用農(nóng)用四輪車將管道運至溝槽邊，再用農(nóng)用5t的吊車將管道卸下，檢查在運輸、吊裝過程中是否有損傷，密封橡膠圈是否受損，管道規(guī)格是否符合設(shè)計要求。③管道安裝。首先檢查溝槽基礎(chǔ)有無沉降、溝槽基礎(chǔ)的壓實度、坡度、平整度、結(jié)構(gòu)尺寸是否符合設(shè)計要求；基坑內(nèi)是否有塊石或者其他堅硬物，必須保證管壁周圍沒有直接接觸。采用人工配合小型吊車將管道移至溝槽內(nèi)(管道大口朝上游方向、小口朝下游方向)，管道就位后將兩道橡膠密封圈涂上食用油，小心套于兩道插槽處，保證密封圈在槽內(nèi)不被扭曲和承、接口的干凈，再檢查兩端管道是否調(diào)直或者偏角小于2°，連接采用兩條手動葫蘆將管道對拉，使管道緩慢、均勻地插入至規(guī)定尺度，將橡膠密封圈壓實，具體見圖1；在管道的接頭處，為滿足安裝的需要，接頭處必須超挖，安裝時管道不得離開管底表面，安裝結(jié)束后，再按要求夯實接頭處的超挖部位。④檢查管道嚴(yán)密性，用電鉆在兩道密封圈中間部位打一試壓孔，將試壓管插入試壓孔，用試壓機(jī)對兩道橡膠圈之間進(jìn)行注水試壓，觀察試壓值是否符合設(shè)計要求（試驗壓力為設(shè)計工作壓力的1.5倍），保證每道管道接口試壓兩次，檢驗合格后把試壓管抽出用銅螺栓將試壓孔封堵。⑤最后使用無塊石的黏土對安裝好的管道周圍和管道上部600mm管區(qū)內(nèi)采用人工進(jìn)行分層回填，每次回填厚度約150～300mm,（如果采用礫石或碎石極易夯實的材料回填時，300mm厚的土壤也可以夯實到要求的密度），然后機(jī)械取土掩埋，最后將耕地恢復(fù)。

此外由于管道管線較長、壓力較大，為較少管道壓力、保證輸水能正常進(jìn)行，在管道沿線共設(shè)有排氣閥9個，排水閥3個，節(jié)制閥2個，分水閥5個、混凝土鎮(zhèn)墩36個。

4.3 施工質(zhì)量管理

圖1 兩道“0”形密封圈連接示意圖（上圖）反力彈性密封環(huán)連接示意圖（下圖）

①經(jīng)監(jiān)理人員現(xiàn)場取樣試驗，檢測結(jié)果為：試驗結(jié)果表明所用玻璃鋼管材料強(qiáng)度符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)JC/T838-1998，管材質(zhì)量合格。②管道注水試壓：管道完成安裝、除接頭外的管道回填后，分段進(jìn)行注水法管道嚴(yán)密性試驗，試驗壓力為設(shè)計工作壓力的1.5倍。經(jīng)試驗管道嚴(yán)密性符合標(biāo)準(zhǔn)，施工質(zhì)量合格。③施工完成后，在業(yè)主單位、監(jiān)理單位及施工單位三方多次試水后，玻璃鋼管經(jīng)受了嚴(yán)峻的考驗，沁河水順利進(jìn)入臨汾，玻璃鋼管發(fā)揮了應(yīng)有的作用。

5 應(yīng)用效果

1）管道安裝簡便、成本低。管路安裝段大多為地形地貌變化不大的基本保護(hù)農(nóng)田，管道安裝采用小型機(jī)械吊裝等措施。在部分較復(fù)雜山溝地段管道安裝利用人工通過雙膠輪車運入、就位，手拉葫蘆完成安裝、連接。

2）管件制安準(zhǔn)確快速。該工程管路沿線經(jīng)過有好幾個村莊，管件彎頭較多，共36個，使用玻璃鋼管件可根據(jù)實際尺寸現(xiàn)場加工制作，尺寸精確，速度快，每組一天至少完成一個彎頭的制作安裝。

3）管道嚴(yán)密性可靠。由于使用了雙膠圈，每安裝完成一個承插接頭，現(xiàn)場立即通過雙膠圈的試壓孔充水檢查接頭嚴(yán)密性，從而很大程度上保證整條管道嚴(yán)密性的滿足，為及時回填創(chuàng)造了條件；該工程投產(chǎn)至今夾砂玻璃鋼管運行正常。

4）項目投資省。由于夾砂玻璃鋼管管壁薄，管槽開挖寬度比混凝土管小，本次工程管槽開挖深2.5m，由此減少工程量為200m3/km，單管長且重量輕，減少場內(nèi)運輸費及管道安裝費和臨時工程費，項目節(jié)省投資。

5）減少了維修費用。單根管道長12m，接口數(shù)量少，從而加快了安裝速度，減少故障概率，提高整條管線的安裝質(zhì)量，采用密封承插連接，節(jié)點減少，不易滲漏。

6 結(jié)語

夾砂玻璃鋼管道相對于傳統(tǒng)的管道來說，具有獨特的耐腐蝕性，有強(qiáng)度高、壽命長、重量輕、安裝容易、無毒害、防滲漏、不污染水質(zhì)和不結(jié)垢、內(nèi)表面光滑等優(yōu)點，在同管徑下，加大了水的流量，不會產(chǎn)生阻礙物；輸水水頭沿程損失減少，同時輸水加壓消耗動力也減少，而且玻璃鋼管道使用壽命長，正常使用條件下能安全運行50年。這些特點有利于環(huán)境保護(hù)，也能降低工程造價。玻璃鋼管作為新型理想管材之一，是當(dāng)今科學(xué)技術(shù)發(fā)展結(jié)晶，其系列產(chǎn)品具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，例：給水管、排污管、內(nèi)襯管、海水輸水管、熱電廠冷卻水循環(huán)水管、工業(yè)廢水、廢氣處理管等等…?？傊Ａт摴茉谝呷敕诠こ讨械某晒?yīng)用，不僅表明了其產(chǎn)品的性能可靠、質(zhì)量穩(wěn)定，而且取得了良好的社會、經(jīng)濟(jì)效益，有著廣闊的發(fā)展前景。