基于玻璃钢夹砂管道安装的分析

来源:用户上传      作者: 齐敬雅

　　摘要 玻璃钢管道以其轻质高强、安装方便、使用寿命长、无毒副作用、耐腐蚀、不结垢等，尤其适合在给水工程中应用，它重量轻、强度高，使施工难度大大降低，工效大大提高，但由于其材料性能的限制，在安装、使用、维护方面较传统材料有较大区别。因此，在使用该类产品时，一定要严格按照规范施工，保证施工质量，充分发挥材料优势，使其达到预期的使用目的。
　　关键词 玻璃钢夹砂管道安装；管道材质
　　
　　玻璃钢夹砂管是近年来在国内外逐渐推广使用的一种符合材料管道．是国家重点扶持的八项建材产业项目这一。与传统管材相比，玻璃钢夹砂管具有许多传统管材无可比拟的优点，玻璃钢夹砂管的使用寿命可长达50年以上，任长期使用不会出现管体渗水及接头漏水现象，是替代传统的钢管、铸铁管及混凝土管的首选管材之一。
　　玻璃钢管道的主要用途是输送各种液体介质，但由于玻璃钢管材料性能的限制和管道使用环境类别的不同，将会影响玻璃钢管道的安装与维修。玻璃钢管道的安装玻璃钢夹砂管道安装方案是由管材刚度、埋深深度和管沟原土性质决定的。为了使管道得到足够支撑，根据原土条件对管区的回填材料加以适当选择。不论遇到哪类原土和选择哪种安装方法，管道初始和长期挠曲值都不应超过其规定，否则很难达到预期的使用效果。
　　1.玻璃钢夹砂管简介
　　玻璃钢夹砂管道，是以玻璃纤维及其制品为增强材料，以不饱和聚酯树脂、环氧树脂等为基本材料，石英砂和碳酸钙为填料，按一定工艺方法制成的管材，是一种新型非金属复合材料管材，具有寿命长、重量轻、强度高、耐腐蚀、不结垢、内壁光滑、水阻力小、输送流量大、施工方便等优点。由不含使水产生毒素及对人体有害成分的材料组成，因此对人体无毒副作用；通过选择树脂种类，改变夹砂量，增减管壁厚度等方式成管，可满足不同温度条件下的使用，其温度适应性广；因其热膨胀系数小，在使用中无须增加温度补偿措施，可在地表、地下、架空、海底、高寒、沙漠、冰冻、潮湿、酸碱等各种恶劣条件下使用。
　　2．玻璃钢夹砂管的性能特点
　　玻璃钢夹砂管的主要特点体现为以下几点：
　　1)耐腐蚀：玻璃钢夹砂管道内外层的由热固性树脂固化而成，能耐酸、碱、盐、未经处理的污水、腐蚀性土壤以及多种化学流体的腐蚀。一般情况下，塑料管使用年限为3年，铸铁管使用年限为5―10年，铡管使用年限只有15年，而玻璃钢夹砂管道的使用寿命可达5O年。
　　2)重量轻、强度高：玻璃钢夹砂管道的密度为1.65―2．2g／cm3，密度只有钢的1／4，管的环向拉伸强度为180―300MPa，轴向拉伸强度为6O―l50MPa，最大可达230MPa。
　　3)内壁光滑、糙率和摩阻力小：糙率系统为0.0084，而混凝上管为0.014，铸铁管为0.013，水头损耗小，泵送费用低；相同口径下，其输送能力大；相同流量下，其口径可减小1个小档次；污垢积淤极小。
　　3．玻璃钢夹砂管道的安装
　　3．1 管道埋设必须有足够的管沟宽度
　　一般来说，管沟应有足够的宽度，以利于管道铺设、接头连接和回填材料的夯实。管沟的最小宽度在设计没有具体要求的情况下，应保证管道外壁两侧的填筑有足够的施工空间，以利于方便施工，确保管道正常埋设及管道拱腰的填筑。
　　3．2 回填材料的选择
　　绝大多数粗粒土壤都是良好的回填材料，且砾石比砂石更易夯实，可使管道埋深深度加大。如果使用原土对管区进行回填，回填材料必须满足以下条件：没有大于砾石两倍大小的坚硬土块，没有冻土，没有有机材料，没有废旧轮胎、玻璃片或金属之类的垃圾废渣，规定的夯实处原土一定要为粒状土。
　　3.3 防止回填材料的迁移
　　在选择回填材料时，必须考虑其与原土的兼容性，确保回填材料不被冲走或与原土相混合，同时，必须防止原土进入回填材料中。若发生这种情况，管道就会失去部分支撑，变形就会加大，从而影响管道的正常运行。若有些部位必须使用不可兼容的回填材料时，可使用人工织物将其与其他材料隔开，所用土工筛布一定要包围管床和管区回填材料，防止水进人管区使回填材料被冲走或滑移，以保证管线的预期使用寿命。
　　3．4 管道的埋设深度
　　管道的最大埋设深度是指管顶以上的覆土高度。玻璃钢管属柔性管道，在埋设安装条件下，其承受外载的能力与其周围土壤提供的支撑能力密切相关。埋设深度与管区回填材料的类型、夯实程度、土壤密度、原土类型、管沟的修筑结构和管材刚度有关。根据玻璃钢夹砂管道的管材刚度、原土类型进行如下设定：原土类型为中等细粒黏土，玻璃钢管道直径不小于300mm，刚度等级5 000 N／m2，根据规范规定，在无交通荷载的情况下，最大埋设深度为8 m；在有交通荷载情况下，最大埋设深度5m。在汽车或火车等载重车辆通过的地方，所有管道区域的回填土都必须经过分层夯实。如果采用特殊安装，如外加钢筋混凝土包层、钢筋混凝土盖板、外壳等，最小覆盖深度可适当减小。考虑到地面交通荷载，标准管沟的最小埋设深度不得低于1m。
　　3．5 管沟的回填
　　管沟回填应在管道连接安装完成后马上进行，这样既可防止管道浮力和热变形，也可避免管沟侧面原土的滑移。管道受浮力作用会引起管道变形、扭转及接头与影响管道的正常连接；玻璃钢管的热膨胀系数较大，安装温度与长期裸露、暴晒引起的温度变化必然导致明显的热胀或收缩，进而影响接头处的密封效果，甚至造成不必要的经济损失。管区回填材料的正确选择、回填程序与夯实对控制：管道的径向挠曲值至关重要，对管线的正常运行非常关键。有害杂质混入回填材料会降低甚至失去管道的侧向支撑，严重时会造成管道损坏，影响管线正常运行。为防止回填材料中混入有机杂质或外来有害材料，回填施工要严格细致。人工回填最好采用具有筛选功能的设备，滤掉不合格材料。回填时，管区应分层回填，每次回填厚度为150―300mm，夯实方法应根据回填材料具体确定。当回填材料填到管道起拱线及以上位置时，所有夯实都应从管沟侧壁开始，逐渐向管道靠近，以避免管道受到外来夯击荷载的作用而发生滑移、扭转等变形。当回填到管顶时，管顶上方的夯实要控制力度，不能强夯，否则会引起管道的局部凹凸变形甚至破坏，因此，必须满足管道上方的覆土不能疏松，达到要求的密实度。
　　4．玻璃钢夹砂管安装中常见问题
　　玻璃钢管相对而言是一种柔性管道，与钢管和水泥管有着不同的施工工艺方法。实践表明，正确的安装施工是玻璃钢管线安全运行的根本保证，施工好坏将直接影响整体管线的运行质量。在工程管线施工中，由于多方面原因，曾出现过异常情况。
　　4．1 管道材质问题
　　玻璃钢夹砂管出厂前虽然经过多道工序检验，但还是有个别问题。一是管壁有裂纹、有夹层；二是承口与插口的内外表面光滑度、椭圆度不足，造成承插安装困难；三是“0”型密封橡胶圈弹性差，有气泡和杂质等，胶圈尺寸与插口不匹配，形成接口漏水。
　　4．2 施工问题
　　玻璃钢管道具有安装方便、施工速度快的特点，但在作业人员缺少施工经验、安装不熟练的情况下，这一特点很难显现。在工程初期，施工人员安装经验不足，熟练工人较少，大多数工人均为第一次接触玻璃钢管线施工，影响了施工进度和质量；管道运输中二次装卸搬运不当有管体破损现象；管线回填不按程序施工，盲目采用机械回填，易造成大土块下落砸伤管道；管道回填厚度不够和不及时．在地下水位上升后发生管道漂浮现象。
　　4．3 地基问题
　　玻璃钢管铺设时，接口的偏转角度控制在1o左右，最大不得超过1.5o，接口只能在规定的角度内转动，保证管线不漏水。管线基础最好在均质原状土基上，当遇到较长距离松软基础或高膨胀性土包括人工填土、淤泥和湿陷性土基时，受地基沉降的影响，导致管道承插口变形，拉伸和转动，使密封胶圈失效而漏水。在软、硬基础结合处，由于基础的不均匀沉陷，可出现管道承插口受力不均产生漏水。

　　4．4 管道现场制作问题
　　当玻璃钢管道遇到复杂地段或特殊情况时，有时定制的管件满足不了安装要求，这时常采取接口现场进行糊制的办法。现场糊制是一种野外作业，受气候、环境、人员素质等因素的影响，易出现糊制质量不合格的现象。主要表现一是接口糊制厚度不足，也就是糊制层数不够。形成局部强度低，充水打压不合格；二是接口两侧缠绕搭接宽度达不到要求，打压时抗渗透能力不够；三是现场配料固化时间掌握不准确，糊制工序不规范造成糊口质量不好等。
　　4．5 管道的重点防护
　　管线穿越渠道、河流、地形起伏较大地段，在汛期时。会对这些地段冲刷破坏严重，易造成管线漏水、折断等破坏，严重影响正常运行。
　　5.基于对玻璃钢夹砂管安装中常见问题的对策之探究
　　随着工程的进展，施工经验的积累，基于对玻璃钢夹砂管安装常见的问题，逐渐找到一些解决问题的方法，详细如下：
　　5．1 加强对管道质量的检查和控制
　　在施工前，对管道及附属件要逐个检查，发现问题及时解决。管道有裂纹等损伤，承插口不光滑、椭圆度不合格的，不能用于管线中，要及时返厂或进行现场处理。施工安装中还需要再认真查看，管道连接时检查“O”型橡胶圈的弹性。是否有气泡和杂质，发现问题及时剔除，保证胶圈的密封性。遇承插口安装困难时，不要强行安装，以免承口被涨裂，应对承口、插口进行表面光滑度、椭圆度进行检测，当误差大时，采用电动砂轮配合细砂纸打磨处理后，再进行管道连接。并在进行单口水压试验时，保压时间由正常时3min延长至5rain，确保安装质量合格。
　　5．2 调整人员结构，规范作业程序
　　在进行工程项目投标的过程中，对施工单位的选择尤为重要，这样做的目的就是从根本上对施工质量进行保证。在实际当中，依然存在没有同类工程施工经验的一些施工单位进行中标的情形，这在施工过程中往往会给施工带来一些不便，进而造成施工进度迟缓，质量很难保证。针对上述施工问题，在承包单位通过及时调整人员结构，调选和增加有类似施工经验人员。
　　5.3 做好基础处理工作
　　管线基础好坏．对正常输水运行影响较大。当遇有软基、高膨胀性土包括人工填土、淤泥和湿陷性土基时，基础承载力较低，必须采用换土、夯实等措施进行处理。可根据实际情况用砾石砂进行处理，要求砾石砂层厚度在300―500mm，并夯实平整，以保证基础有足够承载力，施工中要防止砾石砂在沟底两侧挤出，影响基础处理效果；在软、硬基础结合处，一定要加强对软基一侧的处理，通过换土、夯实等手段，将软基处理好，同时在管道底部增加砂垫层厚度至200mm，防止在结合部位产生不均匀沉陷：遇到岩石基础．要增加对基础面岩石平整处理，不能有大的棱角和凸起。
　　5．4 规范现场糊制技术标准
　　施工现场由于作业环境差异，施工人员素质不同，糊补质量差别较大，为避免出现糊制质量问题，要制定玻璃钢管现场糊制工艺技术要求。从材料包括不饱和聚脂树脂、玻璃纤维、固化剂和促进剂、作业工具等准备，现场施工准备包括计划糊补厚度及层数、树脂用量、配料程序等，到施工技术和工艺要求等都要做到规范操作，严格施工，这样才能经受住充水打压试验的检验。
　　6.安装中需注意的事项
　　1）玻璃钢夹砂管运输和保管要求较高，虽然具有很高的强度，但在受到尖锐品碰撞后，受损处无法修复。承口部位容易受集中荷载作用而受损，在运输和堆放时应避免两件管件承口部位同向并让出承口部位。
　　2）安装施工时要注意由低处向高处进行，铺设在平缓地面的承插口管道，承口一般朝来水方向，在斜坡地段承口朝上坡。管道铺设或安装中断时应采取措施，如用塞子、木板等临时堵塞管口，不得敞口搁置。采用前置沟槽的挖掘机推接时，必须在承口前衬垫厚木板或其它物体，避免碰伤管节的端面。
　　3）玻璃钢夹砂管安装时对管道基础和回填质量要求高，要求管道具有良好的垫层和密实均匀的外包层。基础和回填质量的好坏将直接影响到整个管路的运行状态。
　　
　　参考文献
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　　[3]郑东升程启明杨仰诚等.实时动态GPS在淮河河道断面测量中的应用．工程测量，2002。

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