劉彥衛(wèi)

（山西省水利建筑工程局 山西太原030006）

玻璃鋼夾砂管道是以樹脂為基體材料，玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，石英砂為填充材料制成的新型復(fù)合材料。管道的長度一般為:6～12m/根（也可以根據(jù)客戶的要求生產(chǎn)出特殊長度的管道）。單根管道長,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。另外由于玻璃鋼的表面非常光滑，其糙率一般可達(dá)0.008，在實際運行中，鋼管、鑄鐵管、水泥管等的內(nèi)表面，由于各種原因會變得越來越粗糙，但玻璃鋼管道卻能始終保持表面光滑的狀態(tài)，同直徑條件下過水能力明顯高于其他管材。埋設(shè)在地下的玻璃鋼由于受不到光線的照射，工作溫度為常溫且變化范圍不大，樹脂的老化速度非常緩慢，加上優(yōu)良的抗腐蝕性能，其耐久性完全可以滿足工程的要求。因此在一些大直徑管道引水的工程項目中應(yīng)用了玻璃鋼夾砂管。在應(yīng)用的過程中，也出現(xiàn)了一些問題。山西省滹沱河坪上引水工程中應(yīng)用了內(nèi)徑1.8m的玻璃鋼夾砂管道19km，內(nèi)徑1.4m的玻璃鋼夾砂管62km。下面結(jié)合坪上引水工程玻璃鋼夾砂管道區(qū)段內(nèi)出現(xiàn)的一些問題，談一談看法。

1 應(yīng)用中出現(xiàn)的問題

1.1 排水井和主管道之間不均勻沉陷的危害

排水井位于管道軸線的一側(cè)，排水管由小直徑的管道從主管道的底部引出后設(shè)置排水井（玻璃鋼夾砂管的排水三通通常是用已成型的小管徑玻璃鋼管道通過裁切、糊制的辦法嫁接到大直徑的主管道上的）。在進(jìn)入排水井前通過法蘭連接將玻璃鋼管轉(zhuǎn)換成鋼管以便進(jìn)入排水井后安裝排水閥。一般情況下，設(shè)計人員會將排水井的基礎(chǔ)和主管道的基礎(chǔ)分開設(shè)計，管道基礎(chǔ)多為柔性基礎(chǔ)而排水井的基礎(chǔ)多為剛性基礎(chǔ)且彼此相互獨立。管徑較細(xì)的排水管穿過排水井的井壁時，為了將地下水隔阻在井外，通常在穿墻套管和排水管之間用瀝青麻刀進(jìn)行塞填。工程完工后，隨著時間的推移，往往在主管道和排水井之間就會產(chǎn)生不均勻沉陷。盡管瀝青麻刀是柔性填料，可以減小一些由于不均勻沉陷對玻璃鋼三通的根部產(chǎn)生的力矩，但畢竟玻璃鋼這種材料的抗拉強(qiáng)度有限。有時從與主管道連接的根部被撕裂，有時會將玻璃鋼排水管道的法蘭處撕裂。

1.2 濕陷性黃土基礎(chǔ)的危害

盡管鎮(zhèn)墩在設(shè)計時，鎮(zhèn)墩的基礎(chǔ)和附近管道的基礎(chǔ)也是分開設(shè)計的，為了減小不均勻沉陷其基礎(chǔ)要比附近的管道基礎(chǔ)深很多，但不均勻沉陷仍會發(fā)生，為此設(shè)計人員通常會用在鎮(zhèn)墩的部位使用短管，鎮(zhèn)墩前后50 cm左右就設(shè)置承插接口，希望能通過承插接口對不均勻沉陷的適應(yīng)能力來避免造成管道的破壞。一般情況下，這種措施效果較好。但是如果是在濕陷性黃土上，這種辦法就有可能出現(xiàn)問題。坪上應(yīng)急引水工程的原平支線起始部分的管線就位于濕陷性黃土之上，設(shè)計人員采取了上述的技術(shù)措施，但仍然出現(xiàn)了2處（3次）鎮(zhèn)墩附近的管道遭受剪切而破壞的情況，事后，經(jīng)過總結(jié)分析，認(rèn)為這種事故有其必然性。因為承插口在適應(yīng)不均勻沉降變形的值達(dá)到一定程度后，在高壓之下很難保證絕對滴水不漏，在除濕陷性黃土地基的其他基礎(chǔ)上，緩慢的滴水不會引起嚴(yán)重的后果，但在濕陷性地基上，情況就非常危險，但這種情況發(fā)生在地下無法察覺，隨著時間的推移，水會透過或繞過管道的防水基礎(chǔ)進(jìn)入到濕陷性黃土中，地基的濕陷使得管道變成了其上覆土和其中之水的承載結(jié)構(gòu)，這樣就導(dǎo)致了管道的最終破壞。

1.3 玻璃鋼夾砂管道分層的危害

在工程的實踐中出現(xiàn)過這樣的情況，在檢修管道時，走在某根管道之上，會發(fā)出咚咚的空音，但仔細(xì)檢查管道內(nèi)壁卻找不到又什么瑕疵。這種情況說明管道在夾砂層的部位出現(xiàn)了裂縫，裂縫將管道分成內(nèi)外兩層。管道的承載能力因此大大削減。壓力較大時有可能發(fā)生爆管，當(dāng)管內(nèi)的水被放空時段內(nèi)，有可能在管外覆土重壓之下發(fā)生破壞。管道內(nèi)外分層由以下幾個原因?qū)е?；一是夾砂層內(nèi)的樹脂不飽滿；二是制造過程中暫停時間過長，上層樹脂已經(jīng)固化的情況下，結(jié)合面未經(jīng)處理繼續(xù)噴砂作業(yè)造成；三是樹脂質(zhì)量低下或配料不當(dāng)也有可能導(dǎo)致這種現(xiàn)象。在坪上引水工程中，在個別標(biāo)段出現(xiàn)過這種現(xiàn)象。

1.4 檢修閥上下游壓力表的位置

一般情況下在檢修閥井內(nèi)檢修閥的上、下游主管道上各都設(shè)一個壓力表以方便分段觀測水壓變化借以推測漏水缺陷的位置和滲漏的程度。從主管道上直接旁接壓力表時所用管道、管件、閥門等的耐久性和主管道的耐久性相差很遠(yuǎn)，其維修的頻率也就因此較高。一旦需要維修，供水線路必須中斷供水，所在區(qū)段還需要排水。因為維修一個小部件付出的代價太大。

1.5 蝶形檢修閥板和密封圈局部密封不嚴(yán)的問題

蝶型檢修閥門的閥板和○型密封圈之間局部密封不嚴(yán)。在工程中出現(xiàn)過這樣的問題，當(dāng)管道需要維修時，維修管段的上下游檢修閘閥關(guān)閉，但由于某個閥門關(guān)閉不嚴(yán)，造成維修條件難以形成。只好擴(kuò)大排水管段，這樣維修周期被迫延長，排水工程量也加大了。關(guān)鍵是維修的工期不能準(zhǔn)確預(yù)測。

1.6 管道的抗破壞能力

工程完工后，由于管道上方的施工活動，造成管道破裂。這種情況如果是發(fā)生在PCCP管道或者是鋼管，甚至是鋼筋混凝土管道上，或許就不會發(fā)生管道破裂，最多也就發(fā)生局部碰損，簡單修補(bǔ)即可。但玻璃鋼夾砂管道則造成了嚴(yán)重的漏水事故。

2 防治措施

2.1 排水井和主管道間不均勻沉陷的防治

為了防止排水井和主管線之間發(fā)生不均勻沉降造成漏水事故，設(shè)計時將位于管線一側(cè)的排水井和排水三通所在的主管道管節(jié)的基礎(chǔ)按照整體剛性基礎(chǔ)考慮。這樣可以避免排水三通和排水管法蘭處被撕裂的問題，但同時也會使得排水三通所在管段和其相鄰管段的基礎(chǔ)不一致，主管道之間的不均勻沉降仍會導(dǎo)致主管的破壞。為此應(yīng)將排水三通所在的管節(jié)按照非標(biāo)管件設(shè)計為短管，也就是在管道在排水井處局部改為剛性基礎(chǔ)后，還要轉(zhuǎn)為柔性基礎(chǔ)。這種基礎(chǔ)的變化帶來的不均勻沉陷要通過增加承插口來消化，以避免不均勻沉降給管道帶來的損害。

2.2 濕陷性黃土地基不均勻沉陷的應(yīng)對措施

濕陷性黃土基礎(chǔ)上，鎮(zhèn)墩前后管道連接及基礎(chǔ)處理。從根本上講，這種情況下管道的損壞主要是因為管道對地基的不均勻沉降適應(yīng)能力不足所致。因此如果能增加管道對地基局部不均勻沉降的適應(yīng)能力那是最好的辦法，但是玻璃鋼夾砂管道由于制造工藝和結(jié)構(gòu)的要求，從管道自身對局部地基的不均勻沉陷的適應(yīng)能力上已經(jīng)沒有解決問題的突破口。這樣只能在鎮(zhèn)墩前后的管道基礎(chǔ)按照鎮(zhèn)墩基礎(chǔ)的處理深度分幾次逐步減少，這樣可以將地基的不均勻沉陷控制在管道的適應(yīng)能力范圍內(nèi)。

2.3 玻璃鋼管道分層的防治

本問題屬于管道制造中出現(xiàn)的問題，要避免這類問題發(fā)生，就要加強(qiáng)制造過程中的監(jiān)造工作，監(jiān)造人員應(yīng)選派有經(jīng)驗且責(zé)任心強(qiáng)的人員。一方面原材料進(jìn)廠要嚴(yán)格把關(guān)，另一方面要加強(qiáng)生產(chǎn)線操作人員的質(zhì)量意識，生產(chǎn)線出現(xiàn)異?；蛞蚬释ｎD情況發(fā)生時，一定要及時認(rèn)真處理，無法采取補(bǔ)救措施的應(yīng)作為殘次品處理，萬不可抱僥幸心理將有問題的管道用在工程上。

2.4 壓力表安裝位置的調(diào)整

這類問題屬于設(shè)計上的問題，建議將壓力表設(shè)在檢修閥的上、下游排氣閥下部和對夾蝶閥的連接管上，這樣如需更換、維修壓力表下方的閥門和管件，就不用主管道停排水，只要將對夾蝶閥關(guān)掉就可以形成維修所必須的環(huán)境。

2.5 檢修閥板與密封圈局部密封不嚴(yán)的防治措施

這類問題是設(shè)備制造的問題。為了避免在管道充水后發(fā)現(xiàn)這類問題，最好的辦法是在設(shè)備制造合同內(nèi)要求設(shè)備制造商出廠前全部進(jìn)行打壓試驗，讓這類問題在出廠前就解決掉，也可能會增加一點設(shè)備費用，但相對于到現(xiàn)場后打壓或者充水后才發(fā)現(xiàn)這類問題而言，處理的費用小很多。而且閥門直徑越大，這樣做所避免的經(jīng)濟(jì)損失越可觀。

2.6 玻璃鋼夾砂管道的防破壞措施

在可預(yù)見會有施工活動的地區(qū)，可以在管道上方設(shè)置混凝土保護(hù)層或者設(shè)置標(biāo)識。由于玻璃鋼夾砂管道的抗破壞能力比較弱，因此如果可行的話，管道上方的占地宜作為永久性征地考慮，以保護(hù)管道。

3 結(jié)語

玻璃鋼管道雖然有很多好處，但由于玻璃鋼這種材料自身的硬度和強(qiáng)度的局限性。要采取一些工程措施彌補(bǔ)這種材料的缺陷。對于黃土地基上的鎮(zhèn)墩附近的管道基礎(chǔ)更應(yīng)作為一個重要細(xì)節(jié)進(jìn)行設(shè)計，綜合考慮地質(zhì)條件、施工和運行的環(huán)境，揚其長，避其短。精細(xì)設(shè)計管道設(shè)備結(jié)構(gòu)，確保工程能夠獲得良好的運行效果。