一、工程概述
某大型供水廠,在建設(shè)過程中,輸水管線采用DN2200夾砂玻璃鋼管,全長1500m,配水管線使用DN1400、DN1200夾砂玻璃鋼管,分別為500m和800m,主要為解決沿線及城市生活與工業(yè)用水。本文結(jié)合筆者在施工期間及運行維修經(jīng)驗,淺談一下夾砂玻璃鋼管施工及維修要點。
二、夾砂玻璃鋼管的性能和優(yōu)點
2.1夾砂玻璃鋼管
近年來,夾砂玻璃鋼管廣泛應(yīng)用于石油化工、供排水等領(lǐng)域,是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(英文縮寫FRP,代號 FWRPMP,簡稱夾砂管)。FRP管道目前執(zhí)行國家建材行業(yè)標準《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》。
2.2 夾砂玻璃鋼管的性能和優(yōu)點
(1)比強度高。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, 大大提高了管道環(huán)軸向強度指標。
(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,同時防止了酸、堿、鹽的侵蝕,也保護了輸送的介質(zhì)無二次污染。
(4)耐久性好。夾砂玻璃鋼管的使用壽命與使用環(huán)境溫度、 使用材料及管壁結(jié)構(gòu)形式有關(guān),按現(xiàn)行標準JC/T838-1998的規(guī)定,通常壽命為50年。
(5)流通能力強。夾砂玻璃鋼管內(nèi)壁表面糙率系數(shù)在 0.008~0.009之間,管內(nèi)不易被微生物玷污蛀附及結(jié)垢,壓力損失小,管道具有較高的流通能力。
(6)FRP管采用承插連接方式,雙“O”型食品級橡膠圈密封,每完成一個接頭立即充氣檢查其嚴密性。另外,管道內(nèi)襯為食品級樹脂,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。
三、管道施工
3.1溝槽開挖
DN2200輸水管線設(shè)計為“倒虹吸”供水方式,管線穿山越嶺,地形起伏較大,沿程溝槽土質(zhì)有風化巖,還有稻田淤泥。按圖紙設(shè)計,管道覆土最深達5米多。溝槽開挖,槽底要求每側(cè)有500mm的操作空間。正常溝槽開挖,機械挖深至設(shè)計標高以上200mm后由人工清理底層土方。巖石地段放炮開挖,按設(shè)計標高超挖300mm,回填沙至設(shè)計位置。軟土、淤泥土質(zhì),挖至硬土層,換沙處理。土質(zhì)松軟,溝槽易垮塌地段,按要求放坡或設(shè)置槽壁支護,保證施工安全。DN1000、DN800夾砂玻璃鋼管配水管線在沿河道施工,土質(zhì)為沙土,地形較為開闊,開挖施工方便。
3.2管道安裝
為減少管材二次搬運,根據(jù)工程進度與供應(yīng)商聯(lián)系,按計劃供貨。管道及管件運至工程現(xiàn)場,沿溝槽擺放。
管道安裝,在每個接口位置挖一個1×0.3×0.2(h)工作坑,確保安裝后管身無騰空現(xiàn)象。接口時,檢查并清潔承插口、橡膠圈,以凡士林作潤滑劑,均勻涂抹在橡膠圈及插口凹槽內(nèi)。膠圈安裝后,插頭吊離地面,不得讓抹有潤滑劑的膠圈沾到泥沙,影響安裝質(zhì)量。
人工安裝時,首先將專用吊帶套在已安裝和即將安裝的兩根管道上,用兩個3T的手拉葫蘆對稱放于兩個吊帶之間,均勻用力將管道拉進承口。每個接頭進到位之后,用沙袋至下而上,在接口兩側(cè)砸實,防止管道脫口。甲管、乙管等短管件安裝時,因管距較短(一般1.5M)在管件端口墊置木塊,吊帶繩壓在木塊上,安裝不得直接套在管口,手拉葫蘆拉管時,用力必須均勻,否則管件極易側(cè)翻。有些排氣或排泥三通短管也可套在兩根長管中間,套體安裝。
為減少管道彎頭數(shù)量,可以在玻璃鋼管允許的借轉(zhuǎn)角度(≤1°)內(nèi)擺動。但管道對接時,兩節(jié)管道不能有角度。需要管道緩慢轉(zhuǎn)彎的地段,溝槽開挖應(yīng)考慮借轉(zhuǎn)所需寬度。
3.3溝槽回填
因玻璃鋼管自身剛度較差,對溝槽回填質(zhì)量要求嚴格。管區(qū)回填材料有素土、河砂等粗粒土,不能有尺寸較大的石塊、磚頭等?;靥钋皯?yīng)清除溝槽內(nèi)磚、石、木塊等垃圾雜物,有積水的,應(yīng)排凈積水,不得帶水回填。首先將管道下口兩側(cè)回填密實,然后在管身兩側(cè)每填200mm夯實一遍,夯實采用振動打夯機。設(shè)計要求夯實密度≥95%以上,實際施工中因回填土含水量不易控制,回填密實度也不易控制。溝槽回填從管底基礎(chǔ)部位開始到管頂以上500mm范圍內(nèi),必須采用人工回填;管頂500mm以上部位,可用機械從管道兩側(cè)同時夯實,每層回填高度不大于200mm。
3.4浮管預(yù)防及控制
本工程施工因周期長,管線地質(zhì)、地形復(fù)雜,雨季施工或地下水豐富地段極易發(fā)生管道漂浮。采取的預(yù)防措施:①、在有坡度地段施工,自下而上施工,下游做好排水措施。②、溝槽開挖,管道安裝,試壓回填連續(xù)進行。③、做好排水方案,防止溝槽積水。雨季施工,遇短時間強對流天氣,個別管段回填不滿溝,不密實的情況,發(fā)生過輕微浮管,回填材料回落管身拱起。發(fā)生浮管后,排凈溝槽積水,清除回填土,在管道自然回落到設(shè)計位置后,重新做接頭打壓測試,合格后重新夯實回填。
3.5 水壓試驗
玻璃鋼管為雙O型橡膠圈接口,采用接頭試壓方式打壓。在安裝第二根管道前,已安裝承口上頂,兩膠圈進位中間,用手槍鉆打試壓孔,安試壓嘴。在第二根管插口進到位后,水為試壓介質(zhì),手搖試壓泵打壓。試驗壓力采用1.5倍的工作壓力,一般打到0.9MPa,10分鐘壓降不超過0.05MPa為合格。如壓力升不上去或打至0.9MPa后,迅速減壓,認為接口安裝不合格,管道退出重裝。
3.6 管道維修
經(jīng)過近10年運行,配水管道全溝沙土回填,管道埋深在2米左右,DN2200玻璃鋼管未出現(xiàn)漏水或爆管情況。輸水管線地勢起伏較大,彎管較多,有些地段敷土太深等一些原因,進行了幾次維修。維修方式根據(jù)不同漏水情況,采用不同方式:一種是在一個點上出現(xiàn)裂縫漏水,以該點為中心,用小型切割機,切下一塊適當?shù)姆綁K管件,然后再在維修備用管上按同等尺寸取下方塊。切口周圍打磨后,涂196樹脂膠,按三氈(玻璃氈)一布(玻璃布)循環(huán)粘貼。第一遍六氈二布,固化打磨后,開始第二遍,共計三遍,氈、布必須用膠浸透。
管身縱向出現(xiàn)較長裂縫或嚴重損壞,需要整段換管。損壞漏水部分整段切除后,用同口徑同長度玻璃鋼管,切后打磨接口,按上述維修方式用玻璃氈和玻璃布對接口纏繞修復(fù)。
需要注意事項:
(1)在維修前要排干管內(nèi)水,帶水不能維修。
(2)每遍纏布抹膠,等布晾干后進行下一遍纏布。
(3)斷管維修,因舊管都有一定徑向繞度,新、舊管接口錯縫保持均勻。
四、結(jié)束語
總之,玻璃鋼夾砂管在溝槽開挖、回填、管道安裝、試壓、維修等施工過程中比剛性管材有更嚴格要求,只有嚴格按照規(guī)定及設(shè)計要求施工,掌握施工及維修要點,才能保證質(zhì)量,降低運行維修費用。
某大型供水廠,在建設(shè)過程中,輸水管線采用DN2200夾砂玻璃鋼管,全長1500m,配水管線使用DN1400、DN1200夾砂玻璃鋼管,分別為500m和800m,主要為解決沿線及城市生活與工業(yè)用水。本文結(jié)合筆者在施工期間及運行維修經(jīng)驗,淺談一下夾砂玻璃鋼管施工及維修要點。
二、夾砂玻璃鋼管的性能和優(yōu)點
2.1夾砂玻璃鋼管
近年來,夾砂玻璃鋼管廣泛應(yīng)用于石油化工、供排水等領(lǐng)域,是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(英文縮寫FRP,代號 FWRPMP,簡稱夾砂管)。FRP管道目前執(zhí)行國家建材行業(yè)標準《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》。
2.2 夾砂玻璃鋼管的性能和優(yōu)點
(1)比強度高。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, 大大提高了管道環(huán)軸向強度指標。
(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,同時防止了酸、堿、鹽的侵蝕,也保護了輸送的介質(zhì)無二次污染。
(4)耐久性好。夾砂玻璃鋼管的使用壽命與使用環(huán)境溫度、 使用材料及管壁結(jié)構(gòu)形式有關(guān),按現(xiàn)行標準JC/T838-1998的規(guī)定,通常壽命為50年。
(5)流通能力強。夾砂玻璃鋼管內(nèi)壁表面糙率系數(shù)在 0.008~0.009之間,管內(nèi)不易被微生物玷污蛀附及結(jié)垢,壓力損失小,管道具有較高的流通能力。
(6)FRP管采用承插連接方式,雙“O”型食品級橡膠圈密封,每完成一個接頭立即充氣檢查其嚴密性。另外,管道內(nèi)襯為食品級樹脂,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。
三、管道施工
3.1溝槽開挖
DN2200輸水管線設(shè)計為“倒虹吸”供水方式,管線穿山越嶺,地形起伏較大,沿程溝槽土質(zhì)有風化巖,還有稻田淤泥。按圖紙設(shè)計,管道覆土最深達5米多。溝槽開挖,槽底要求每側(cè)有500mm的操作空間。正常溝槽開挖,機械挖深至設(shè)計標高以上200mm后由人工清理底層土方。巖石地段放炮開挖,按設(shè)計標高超挖300mm,回填沙至設(shè)計位置。軟土、淤泥土質(zhì),挖至硬土層,換沙處理。土質(zhì)松軟,溝槽易垮塌地段,按要求放坡或設(shè)置槽壁支護,保證施工安全。DN1000、DN800夾砂玻璃鋼管配水管線在沿河道施工,土質(zhì)為沙土,地形較為開闊,開挖施工方便。
3.2管道安裝
為減少管材二次搬運,根據(jù)工程進度與供應(yīng)商聯(lián)系,按計劃供貨。管道及管件運至工程現(xiàn)場,沿溝槽擺放。
管道安裝,在每個接口位置挖一個1×0.3×0.2(h)工作坑,確保安裝后管身無騰空現(xiàn)象。接口時,檢查并清潔承插口、橡膠圈,以凡士林作潤滑劑,均勻涂抹在橡膠圈及插口凹槽內(nèi)。膠圈安裝后,插頭吊離地面,不得讓抹有潤滑劑的膠圈沾到泥沙,影響安裝質(zhì)量。
人工安裝時,首先將專用吊帶套在已安裝和即將安裝的兩根管道上,用兩個3T的手拉葫蘆對稱放于兩個吊帶之間,均勻用力將管道拉進承口。每個接頭進到位之后,用沙袋至下而上,在接口兩側(cè)砸實,防止管道脫口。甲管、乙管等短管件安裝時,因管距較短(一般1.5M)在管件端口墊置木塊,吊帶繩壓在木塊上,安裝不得直接套在管口,手拉葫蘆拉管時,用力必須均勻,否則管件極易側(cè)翻。有些排氣或排泥三通短管也可套在兩根長管中間,套體安裝。
為減少管道彎頭數(shù)量,可以在玻璃鋼管允許的借轉(zhuǎn)角度(≤1°)內(nèi)擺動。但管道對接時,兩節(jié)管道不能有角度。需要管道緩慢轉(zhuǎn)彎的地段,溝槽開挖應(yīng)考慮借轉(zhuǎn)所需寬度。
3.3溝槽回填
因玻璃鋼管自身剛度較差,對溝槽回填質(zhì)量要求嚴格。管區(qū)回填材料有素土、河砂等粗粒土,不能有尺寸較大的石塊、磚頭等?;靥钋皯?yīng)清除溝槽內(nèi)磚、石、木塊等垃圾雜物,有積水的,應(yīng)排凈積水,不得帶水回填。首先將管道下口兩側(cè)回填密實,然后在管身兩側(cè)每填200mm夯實一遍,夯實采用振動打夯機。設(shè)計要求夯實密度≥95%以上,實際施工中因回填土含水量不易控制,回填密實度也不易控制。溝槽回填從管底基礎(chǔ)部位開始到管頂以上500mm范圍內(nèi),必須采用人工回填;管頂500mm以上部位,可用機械從管道兩側(cè)同時夯實,每層回填高度不大于200mm。
3.4浮管預(yù)防及控制
本工程施工因周期長,管線地質(zhì)、地形復(fù)雜,雨季施工或地下水豐富地段極易發(fā)生管道漂浮。采取的預(yù)防措施:①、在有坡度地段施工,自下而上施工,下游做好排水措施。②、溝槽開挖,管道安裝,試壓回填連續(xù)進行。③、做好排水方案,防止溝槽積水。雨季施工,遇短時間強對流天氣,個別管段回填不滿溝,不密實的情況,發(fā)生過輕微浮管,回填材料回落管身拱起。發(fā)生浮管后,排凈溝槽積水,清除回填土,在管道自然回落到設(shè)計位置后,重新做接頭打壓測試,合格后重新夯實回填。
3.5 水壓試驗
玻璃鋼管為雙O型橡膠圈接口,采用接頭試壓方式打壓。在安裝第二根管道前,已安裝承口上頂,兩膠圈進位中間,用手槍鉆打試壓孔,安試壓嘴。在第二根管插口進到位后,水為試壓介質(zhì),手搖試壓泵打壓。試驗壓力采用1.5倍的工作壓力,一般打到0.9MPa,10分鐘壓降不超過0.05MPa為合格。如壓力升不上去或打至0.9MPa后,迅速減壓,認為接口安裝不合格,管道退出重裝。
3.6 管道維修
經(jīng)過近10年運行,配水管道全溝沙土回填,管道埋深在2米左右,DN2200玻璃鋼管未出現(xiàn)漏水或爆管情況。輸水管線地勢起伏較大,彎管較多,有些地段敷土太深等一些原因,進行了幾次維修。維修方式根據(jù)不同漏水情況,采用不同方式:一種是在一個點上出現(xiàn)裂縫漏水,以該點為中心,用小型切割機,切下一塊適當?shù)姆綁K管件,然后再在維修備用管上按同等尺寸取下方塊。切口周圍打磨后,涂196樹脂膠,按三氈(玻璃氈)一布(玻璃布)循環(huán)粘貼。第一遍六氈二布,固化打磨后,開始第二遍,共計三遍,氈、布必須用膠浸透。
管身縱向出現(xiàn)較長裂縫或嚴重損壞,需要整段換管。損壞漏水部分整段切除后,用同口徑同長度玻璃鋼管,切后打磨接口,按上述維修方式用玻璃氈和玻璃布對接口纏繞修復(fù)。
需要注意事項:
(1)在維修前要排干管內(nèi)水,帶水不能維修。
(2)每遍纏布抹膠,等布晾干后進行下一遍纏布。
(3)斷管維修,因舊管都有一定徑向繞度,新、舊管接口錯縫保持均勻。
四、結(jié)束語
總之,玻璃鋼夾砂管在溝槽開挖、回填、管道安裝、試壓、維修等施工過程中比剛性管材有更嚴格要求,只有嚴格按照規(guī)定及設(shè)計要求施工,掌握施工及維修要點,才能保證質(zhì)量,降低運行維修費用。