浅析玻璃钢夹砂管在灌区倒虹吸压力管道中的应用

浅析玻璃钢夹砂管在灌区倒虹吸压力管道中的应用

刘军波

湖南兴旺建设有限公司湖南长沙410005

摘要：随着社会的发展，现代管材技术也更新迭代，玻璃钢夹砂管已从原应用于化学、石油及市政排污等领域拓宽至水库输水、倒虹吸压力管道中，根据玻璃钢夹砂管和传统管材的对比分析，并结合灌区倒虹吸工程施工特点阐述了该管材与传统管材相比较的优缺点。

关键词：玻璃钢夹砂管；倒虹吸；管道

引言：

随着我国国民经济飞速发展，国家加大了对水利基础设施的投入，一大批水利枢纽灌区工程相继上马，如湖南先后开工了涔天河水库、莽山水库以及近期开工的毛俊水库等工程，其中对灌区中倒虹吸所用管材材质，结合工程施工特点，就玻璃夹砂管与现今压力管材采用较为普遍的预应力钢筋砼管、球墨铸铁管和钢管进行了经济技术比较。目前应用于倒虹吸的管材来讲预应力钢筋砼管、铸铁管及钢管存在高爆管率、重量重、造价高等缺点。玻璃钢夹砂管是二十世纪七十年代在世界上出现的一种新型柔性非金属复合材料管道，具有重量轻、刚度好、耐腐强、安装便捷等特点。灌区倒虹吸工程管材选择玻璃钢夹砂管尚属起步阶段，目前贵州、新疆等地已经成功应用，湖南的涔天河灌区、莽山水库灌区中的倒虹吸管材采用玻璃钢夹砂管正在实施当中。

1玻璃钢夹砂管在灌区倒虹吸工程中应用的优越性

灌区工程中倒虹吸项目是整个灌区引水工程的重要组成部份，倒虹吸管材选择须考虑几个要素：（1）灌区多为山区，高差较大，必须满足较大的内水压力；（2）山区地形崎岖，须考虑吊装安装方便；（3）必须考虑到管材对水质无影响；（4）灌区地质多样，需考虑管材的抗沉降变形能力，耐腐蚀性和使用寿命等。

新型的玻璃钢夹砂管采用了最先进的湿法夹砂设备，缠绕工艺自动化，砂层树脂含量稳定且分布均匀密实，产品质量更加稳定有保障，要比钢筋砼管、铸铁管和钢管有着显著的性能优势：（1）材质较轻，运输安装方便；（2）强度高，抗弯耐磨，适应变形能力强；（3）耐腐、防污抗蛀，对水质无污染，使用寿命长；（4）摩擦阻力小，输送能力高。

2玻璃钢夹砂管的性能特点

2.1玻璃钢夹砂管质轻、安装快捷

玻璃钢夹砂管材质轻，同管径同压力的管道重量是砼管的约1/8，钢管的1/3、铸铁管的1/4。在灌区倒虹吸管道铺设、安装施工中，必然碰到地势高低起伏，斜坡上的管道安装较为困难，坡度大于３０。以上的斜坡安装玻璃夹砂管材优势更加明显。同时管道轻容易纠偏，确保了管道轴线、标高定位准确及施工的可靠性。管道接口采用承插式“O”型双密封圈连接，接头柔韧拉伸性能优于其它材质管道，对软弱地基适应性强，大幅降低了管道地基处理费用，缩短了工期，节约了投资。

2.2玻璃钢夹砂管刚度高、抗弯强度大

玻璃钢夹砂管通过在管壁中间层增加夹砂层来提高刚度，可满足用户提出的任何合理的刚度要求。玻璃钢夹砂管刚度特性的另一优点是抗弯变形能力强，比如：5000Pa刚度的玻璃钢夹砂管在变形达20%的情形下，不产生分层损坏，并在卸载后能恢复原状，而钢筋砼管、钢管、铸铁管均不能承受较大变形，卸载后很难恢复原状，容易裂纹破坏。玻璃钢夹砂管的环向拉伸强度为180～300MPa，轴向拉伸强度为60～150MPa，近似合金钢，而钢筋砼管的抗弯强度远低于玻璃钢夹砂管，仅为其管的8.5%～26%。

2.3玻璃钢夹砂管具有优良的耐腐蚀性能，对水质无影响，使用寿命长

用于灌区倒虹吸输送灌溉用水的管材必须对人、畜及植物无毒、无锈、无二次污染，对输送水质才有保证，倒虹吸位置地处多半地形地质变化较为复杂，容易遇到酸、碱、盐地，因此对管材的耐腐性能要求较高，与传统管材相比玻璃钢夹砂管的内衬采用树脂作为原材料，既能抗污耐腐，又对水质无影响。玻璃钢夹砂管的使用寿命可长达50年以上，工程寿命长，安全可靠，并经长期使用不结垢，不会被水中的微生物和杂物沉积而沾污蛀附，以致增大粗糙率而减少过水断面或堵塞管道。

2.4玻璃钢夹砂管摩擦阻力小，输水能力高，水力性能优良

玻璃钢夹砂管管道内壁非常光滑，糙率和摩阻力很小，糙率系数为0.0084，而砼管的为0.014，铸铁管的为0.013，钢管的为0.011，将玻璃钢夹砂管做为倒虹吸管材能显著减少渠线沿程流体压力损失，提高输送能约20％以上。因此，在输送能力相同的情况下，可以选用内径较小的玻璃钢夹砂管道，降低工程一次性投入。

玻璃钢夹砂管和钢筋砼管、铸铁管及钢管等管材进行综合效益比较，在相同技术要求的条件下，玻璃钢夹砂管道单位造价上较低，特别是管径越大，其成本越低。

3玻璃钢夹砂管的设计与安装

虽然玻璃钢夹砂管道有着以上优点，但要把玻璃钢夹砂管道应用到灌区倒虹吸工程中来，还要根据当地的地质勘查、水文情况认真设计、精心施工，确保工程质量达标、安全运行，达到经济利益最大化。玻璃钢夹砂管施工啊序包括：开槽、基础处理、布管稳管、管道连接、单口打压、回填及水压试验等主要工序。

3.1玻璃钢夹砂管管径的选择

玻璃钢夹砂管道管径的选择，主要取决于灌区倒虹吸工程的设计流量，通过计算选择正确管径，结合其管道内部表面糙率、摩擦阻力远小于其他管材的特点，在选择管径时，输水流量相同的前提下，可缩小1至2个等级，可以节省投资成本。

3.2玻璃钢夹砂管施工工艺

（1）在管道的运输和布管，应将管道及管件沿已开挖的沟槽顺线排开，承口方向朝设计水流相反的方向，有时为了减少二次搬运的费用，也可采用运输和安装同时进行的方法。

（2）开挖基槽时，应严格控制槽底标高和防止扰动槽底原状土。基槽底超挖部分，必须用砂砾石回填密实。当管槽基础为软土淤泥时，应先采取降水换填措施，再铺垫碎石、中砂层大于25cm以上。

（3）每根管子吊装必须双点起吊，避免架空放置或有尖锐石头的地面上。装卸过程中应轻装轻放，严禁摔跌或撞击，严禁采用钢丝绳吊装管道，以免吊装过程中出现滑绳，损伤树脂层而造成废管。

（4）管道的接口采用“O”型-双密封圈承插连接，连接时一般应逆水流方向，连接前在基础上对应承插口的位置要挖一个凹槽，承插安装后，用砂填实。连接时在承口的内表面均匀涂上润滑剂，然后把两个胶圈分别套在插口的凹槽内，并涂上润滑剂。管道连接时对于大口径管，在插口端应将管道吊离地面，以减少管道与地面的摩擦。

（5）在管道的回填过程中应当注意保护，免受下落块石的冲击、压实设备的碰撞等破坏。玻璃钢夹砂管是脆性材料，抗冲击力很小，一旦遭到冲击，容易受损出现裂纹，以致漏水。在管顶覆土50cm以上时，才允许使用滚压设备或重夯。管道两侧应均匀对称的回填，避免管道偏移。

（6）倒虹吸管道为压力管道，每节安装完成后必须进行单口打压试验，完成一定长度后还需进行水压试验，试验要求参照《给水排水管道工程施工及验收规范》，当压力降和渗水量值在允许范围内，即为合格。如不合格，应查找漏水点，重新进行安装或堵漏后再做试验，直至合格。

结束语：

根据灌区倒虹吸工程的施工特点，结合管道工程维护检修、输水能力，采用玻璃钢夹砂管，不仅可节省基础设施费，而且可节省运行费。因此在灌区输水压力管道工程中采用玻璃钢夹砂管是具有一定的可行性、经济性、方便性。另外随着其它建材价格的上涨，生产玻璃钢管道企业规模正在扩大，成本降低带来的价格下降，以及综合造价和运行成本划算的概念日益突现，使节能降耗、安全可靠的玻璃钢管道填补了中大口径化学建材管的空白，提升了输水工程中的材料档次，可以考虑在灌区倒虹吸工程中大力推广和应用。

参考文献

[1]孟玉生.玻璃钢夹砂管在小型水电站工程的研究与应用[J].水利水电技术，2010，41（2）

[2]鲁秀韦.玻璃钢夹砂管与铸铁管、预应力砼管技术分析及其发展前景[J].广东建材，2005（10）