淺談玻璃鋼夾砂管的施工方法
玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂管(以下簡稱玻璃鋼夾砂管)是一種新型的給排水管材,具有耐腐蝕、使用壽命長、價格低、重量輕、剛度好、安裝便利、水利特性優良等特性,在歐美等國已經普遍使用;上世紀90年代初,我國從國外引進玻璃鋼管道生產線,開始生產玻璃鋼夾砂管道(一般Ф400以下的管道不夾砂)。隨著玻璃鋼夾砂管的應用,玻璃鋼夾砂管的安裝施工問題成了該種管材推廣的要問題。這不僅是由于玻璃鋼夾砂管道有別于傳統管道的施工工藝,而且更重要的是玻璃鋼夾砂管是一種柔性管路系統,從設計制造上即對施工安裝提出了相應的規范要求,正確的施工是玻璃鋼夾砂管路安全運行的根本保證。
本文以深圳市石巖～松崗供水網絡工程為實例,詳細介紹了玻璃鋼夾砂管的施工方法,以下所談的管道安裝施工,主要是針對與傳統管材不同的地方,相同的部分(如測量放線、溝槽開挖、試壓消毒等)不再一一贅述。
1 玻璃鋼夾砂管的特性
111 柔性輕質
玻璃鋼夾砂管是一種復合材料構成的柔性管材,有彈性,易變形。管材密度為118～211t/m3,管壁厚度一般是管徑的1/50左右。
112 高強低硬
玻璃鋼夾砂管的強度遠高于鋼管,但其剛度、硬度略遜于鋼管,這就對埋深和回填材料有一定的局限性。
113 耐腐蝕性好
玻璃鋼夾砂管使用壽命長達50年以上,且不需做任何防腐處理,可以抵御不同條件下酸、堿腐蝕,同時也提高了安裝進程,降低了工程量。
114 接頭少、密封性好
每根管道長12m(標準長度),因此減少了泄漏點,同時采用雙“O”型密封圈,因此密封可靠,可邊安裝邊試壓。
115 易于修補
玻璃鋼夾砂管可以切割、粘結、包裹等,現場開眼、封堵,制作彎頭、管件等施工非常便利。
2 玻璃鋼夾砂管裝卸、運輸、存放
211 裝卸
因玻璃鋼夾砂管硬度較低,故裝卸時的吊裝繩應選用柔韌、較寬的吊帶或繩,嚴禁用鋼絲繩、鐵鏈等吊裝管。管道的起吊可采用一個或兩個支撐點,但應保證管道在空中均衡,不可將吊帶(繩)貫穿其兩端,以免勒壞承插口。吊帶(繩)在吊裝其他物品時要注意保護,特別是吊裝開有坡口的鋼管時不可將吊帶(繩)貫穿其兩端,這樣容易割斷吊帶(繩),造成事故。
212 運輸
管道運輸時嚴禁磕碰,不同直徑的管道可以套在一起運輸,但兩管之間必須用草袋或厚紙板隔開。卸管時不可將小管直接從車上拖下來。管道如數層疊放,每層之間要有托架。
213 存放
玻璃鋼夾砂管是柔性復合材料,要求堆場場地平坦,場地內不可有尖銳石子,不可滾動,同時也不宜長時間在日光下曝曬,容易加速老化。
3 管道安裝
311 布管
布管工作是從堆放地點將標準定長的管道及管件沿已開挖的溝槽順線排開。有時為了減少二次搬運的費用,也可采用運輸和安裝同時進行的方法。布管工作所遵循的原則是,將每根管沿溝槽擺放,擺放時應非常注意將每根管的承口方向朝向設計水流方向的反面。
312 管道的連接
31211 密封圈承插口連接
連接時一般應逆水流方向連接,連接前在基礎上對應承插口的位置要挖一個凹槽,承插安裝后,用砂填實。
連接時再檢查一遍承口和插口,在承口的內表面均勻涂上潤滑劑(非石油產品,如動植物油),然后把兩個“O”型膠圈分別套在插口的凹槽內,并涂上潤滑劑。
管道連接時需采用合適的機械輔助設備,對于大口徑管,在插口端將管道吊離地面,以減少管道與地面的磨擦。如不用吊車,也可以人工安裝,先將抱箍分別套在后安裝和將要安裝的兩條管上,然后用兩個手拉葫蘆對稱地將兩個抱箍連起來,后兩個人均勻一致發力,將要安裝的管拉進承口。
為防止把已安裝好的管拔出來,一般將兩三條管用拉碼連為整體。直徑116m以下的管道,挖掘機一般能直接吊起,在現場合理安全地使用挖掘機,可以有效減少安裝機械臺班。在使用挖掘機作為頂進設備時,一定不要采用起臂的方法進行頂進,而應向前緩慢轉動挖掘機的斗,機斗與管口之間必須墊枕木。
312 對接包纏連接
由于受制作和安裝精度的限制,有些情況下,要求在施工現場把標準長度的玻璃鋼夾砂管和管件切成所需長度的短管和附件。有時多點開工,當兩管路碰頭時也時常會遇到類似的情況。在這種情況下,對接包纏連接是一種佳選擇。包纏連接涉及到技術,一般由玻璃鋼夾砂管廠家派人在現場制作。
313 管道借轉
玻璃鋼夾砂管線對于垂直和水平方向的緩慢轉彎,可以借助于承口與插口之間允許借轉的角度來實現,有助于其水利特性的發揮,可以減少水頭損失,減少管道彎頭的數量。管路允許用的轉角、幾何半徑由有關規范確定;在管溝開挖之前就應考慮借轉角,在實際施工之中,對于垂直借轉的時候,還應當考慮由于地基沉降而占用的借轉角,因此實際借轉半徑應比計算值大一些。
314 接頭打壓
管道安裝前在承口上位于兩膠圈之間的位置上,鉆一個打壓孔(也可委托廠家在出廠家前鉆孔),安裝完每一節管后用手動打壓機打壓。打水壓至115倍管路工作壓力,每一道承插口均應以10min的時間保壓,以確認不泄漏,打壓完畢用鍍鋅螺栓封堵。
4 玻璃鋼夾砂管回填
由于玻璃鋼夾砂管屬柔性管,要使其發揮正常的作用,必須在施工之中強調回填的重要性,使得管道和土壤之間形成一個良好的作用體系。玻璃鋼夾砂管道的撓曲變化是評估埋設的柔性管道回填質量和使用性能的一個重要指標。管道兩側回填料所提供的反力,取決于回填質量,從而影響到整個管道的應力一應變狀態,這一點必須引起施工單位的重視。
玻璃鋼夾砂管道的施工,應盡量使基槽開挖、管道安裝和回填連續進行,尤其是安裝完畢后的管,應立即回填,以防止浮管。
大多數粗粒土可用作管道基礎材料和管區回填材料,在離管道150mm以內,不得有直徑大于25mm的巖石或堅硬土塊。管區(規范將墊層面至管頂上300mm以內稱為管區,其上為非管區。管區下部70%管高部分為主管區,上部30%管高為次管區)回填料必須與管溝的自然土壤相協調,以防止管溝中的自然土與回填材料相互遷移。溝槽回填之前應排除溝槽的積水。先將管道兩側拱腋下均勻回填,然后在管道兩側同時進行分層夯實,夯實密實度至少為90%以上,以形成完全支持。
主管區回填每層厚度200mm,密實度大于90%;次管區用較干的松土回填,不能重夯,只能輕夯,密實度大于80%。在此以上的回填土夯實程度根據情況而定,具體內容參閱相關規范。
411 回填質量的控制
回填土的側面支撐程度,即回填的密實度,是決定玻璃鋼夾砂管道回填質量好壞的指標,一般來講,玻璃鋼夾砂管道的施工控制,是依據土壤條件和采用不同的壓實機械,回填后控制每根管道撓曲變化,通過施工回填后垂直于地基方向的直徑變化,所得的數據以確定回填是否合格。
412 撓曲值的測量
徑向變形應在管溝回填至地面約24h后予以測量。變形量是用棒狀測定儀在直管的中心處,垂直方向測定,在測定時,要用記號筆標示。通過測量徑向變形來檢查管道鋪設工作完成的好壞,對于檢查管道基礎和回填夯實的程度尤為重要(一般一根管至少測量三處,要求大的變形量不超過規范和設計要求)。
計算徑向撓曲量:撓曲值(%)=(實際內徑-安裝后垂直內徑)/實際內徑×100%。
413 管道回填應注意事項
在管溝回填過程中,應保護管道免受下落石塊的沖擊、壓實設備的直接碰撞和其它潛在的破壞。玻璃鋼夾砂管是脆性材料,抗沖擊力很小,一旦遭到沖擊的破壞,很容易受損壞,出現內襯部分的裂紋,以致引起泄漏。
在管頂覆土300～500mm以上時,才允許直接使用滾壓設備或重夯,但應取得廠家允許或給出相應的覆土厚度。
應在左右對稱的情況下進行管道回填,不對稱的回填,容易導致管道偏移。
414 常見的浮管現象及預防辦法
41411 雨水浮管
施工時密切注意天氣預報,盡量避免雨天施工,管道安裝好后應及時回填,下班時不可將管口堵死。若溝槽回填達不到設計標高,下雨后要值班抽水,控制溝槽積水。
41412 地下水浮管
玻璃鋼管管腔回填一般用粗砂或石粉渣,這類填料對管道磨擦下,若管頂覆土不夠,很易浮管。預防辦法:在不能一次回填到設計標高的情況下,可按地下水滲水量大小,每隔一段距離就設一集水井降水。在對砂或石粉渣進行灌水密實時,不可一次灌水范圍太大,同時也要加強排水。
41413 抽水浮管
溝槽積水時間過長,抽水時浮漿或未密實的石粉渣回落,可拱起管道。預防辦法:放緩排水速度,水位降過管頂后可在管道上臨時覆土。管道浮起后先用人工清除管腔回填物,使其自然回落,嚴禁用挖土機壓管。浮起嚴重的要拔出重新安裝,安裝前要仔細檢查管口和膠圈有無受損,凡浮起過的管回填前必須再次打壓,合格后方可回填。玻璃鋼夾砂管在裝卸、保管、回填等環節比其它管材要求嚴格,但因它有質量輕、單位長度長、安裝方便的優勢,其它管材無法比擬,故只要嚴格按規范和設計施工,可以有效降低施工成本,縮短施工工期。
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本文以深圳市石巖～松崗供水網絡工程為實例,詳細介紹了玻璃鋼夾砂管的施工方法,以下所談的管道安裝施工,主要是針對與傳統管材不同的地方,相同的部分(如測量放線、溝槽開挖、試壓消毒等)不再一一贅述。
1 玻璃鋼夾砂管的特性
111 柔性輕質
玻璃鋼夾砂管是一種復合材料構成的柔性管材,有彈性,易變形。管材密度為118～211t/m3,管壁厚度一般是管徑的1/50左右。
112 高強低硬
玻璃鋼夾砂管的強度遠高于鋼管,但其剛度、硬度略遜于鋼管,這就對埋深和回填材料有一定的局限性。
113 耐腐蝕性好
玻璃鋼夾砂管使用壽命長達50年以上,且不需做任何防腐處理,可以抵御不同條件下酸、堿腐蝕,同時也提高了安裝進程,降低了工程量。
114 接頭少、密封性好
每根管道長12m(標準長度),因此減少了泄漏點,同時采用雙“O”型密封圈,因此密封可靠,可邊安裝邊試壓。
115 易于修補
玻璃鋼夾砂管可以切割、粘結、包裹等,現場開眼、封堵,制作彎頭、管件等施工非常便利。
2 玻璃鋼夾砂管裝卸、運輸、存放
211 裝卸
因玻璃鋼夾砂管硬度較低,故裝卸時的吊裝繩應選用柔韌、較寬的吊帶或繩,嚴禁用鋼絲繩、鐵鏈等吊裝管。管道的起吊可采用一個或兩個支撐點,但應保證管道在空中均衡,不可將吊帶(繩)貫穿其兩端,以免勒壞承插口。吊帶(繩)在吊裝其他物品時要注意保護,特別是吊裝開有坡口的鋼管時不可將吊帶(繩)貫穿其兩端,這樣容易割斷吊帶(繩),造成事故。
212 運輸
管道運輸時嚴禁磕碰,不同直徑的管道可以套在一起運輸,但兩管之間必須用草袋或厚紙板隔開。卸管時不可將小管直接從車上拖下來。管道如數層疊放,每層之間要有托架。
213 存放
玻璃鋼夾砂管是柔性復合材料,要求堆場場地平坦,場地內不可有尖銳石子,不可滾動,同時也不宜長時間在日光下曝曬,容易加速老化。
3 管道安裝
311 布管
布管工作是從堆放地點將標準定長的管道及管件沿已開挖的溝槽順線排開。有時為了減少二次搬運的費用,也可采用運輸和安裝同時進行的方法。布管工作所遵循的原則是,將每根管沿溝槽擺放,擺放時應非常注意將每根管的承口方向朝向設計水流方向的反面。
312 管道的連接
31211 密封圈承插口連接
連接時一般應逆水流方向連接,連接前在基礎上對應承插口的位置要挖一個凹槽,承插安裝后,用砂填實。
連接時再檢查一遍承口和插口,在承口的內表面均勻涂上潤滑劑(非石油產品,如動植物油),然后把兩個“O”型膠圈分別套在插口的凹槽內,并涂上潤滑劑。
管道連接時需采用合適的機械輔助設備,對于大口徑管,在插口端將管道吊離地面,以減少管道與地面的磨擦。如不用吊車,也可以人工安裝,先將抱箍分別套在后安裝和將要安裝的兩條管上,然后用兩個手拉葫蘆對稱地將兩個抱箍連起來,后兩個人均勻一致發力,將要安裝的管拉進承口。
為防止把已安裝好的管拔出來,一般將兩三條管用拉碼連為整體。直徑116m以下的管道,挖掘機一般能直接吊起,在現場合理安全地使用挖掘機,可以有效減少安裝機械臺班。在使用挖掘機作為頂進設備時,一定不要采用起臂的方法進行頂進,而應向前緩慢轉動挖掘機的斗,機斗與管口之間必須墊枕木。
312 對接包纏連接
由于受制作和安裝精度的限制,有些情況下,要求在施工現場把標準長度的玻璃鋼夾砂管和管件切成所需長度的短管和附件。有時多點開工,當兩管路碰頭時也時常會遇到類似的情況。在這種情況下,對接包纏連接是一種佳選擇。包纏連接涉及到技術,一般由玻璃鋼夾砂管廠家派人在現場制作。
313 管道借轉
玻璃鋼夾砂管線對于垂直和水平方向的緩慢轉彎,可以借助于承口與插口之間允許借轉的角度來實現,有助于其水利特性的發揮,可以減少水頭損失,減少管道彎頭的數量。管路允許用的轉角、幾何半徑由有關規范確定;在管溝開挖之前就應考慮借轉角,在實際施工之中,對于垂直借轉的時候,還應當考慮由于地基沉降而占用的借轉角,因此實際借轉半徑應比計算值大一些。
314 接頭打壓
管道安裝前在承口上位于兩膠圈之間的位置上,鉆一個打壓孔(也可委托廠家在出廠家前鉆孔),安裝完每一節管后用手動打壓機打壓。打水壓至115倍管路工作壓力,每一道承插口均應以10min的時間保壓,以確認不泄漏,打壓完畢用鍍鋅螺栓封堵。
4 玻璃鋼夾砂管回填
由于玻璃鋼夾砂管屬柔性管,要使其發揮正常的作用,必須在施工之中強調回填的重要性,使得管道和土壤之間形成一個良好的作用體系。玻璃鋼夾砂管道的撓曲變化是評估埋設的柔性管道回填質量和使用性能的一個重要指標。管道兩側回填料所提供的反力,取決于回填質量,從而影響到整個管道的應力一應變狀態,這一點必須引起施工單位的重視。
玻璃鋼夾砂管道的施工,應盡量使基槽開挖、管道安裝和回填連續進行,尤其是安裝完畢后的管,應立即回填,以防止浮管。
大多數粗粒土可用作管道基礎材料和管區回填材料,在離管道150mm以內,不得有直徑大于25mm的巖石或堅硬土塊。管區(規范將墊層面至管頂上300mm以內稱為管區,其上為非管區。管區下部70%管高部分為主管區,上部30%管高為次管區)回填料必須與管溝的自然土壤相協調,以防止管溝中的自然土與回填材料相互遷移。溝槽回填之前應排除溝槽的積水。先將管道兩側拱腋下均勻回填,然后在管道兩側同時進行分層夯實,夯實密實度至少為90%以上,以形成完全支持。
主管區回填每層厚度200mm,密實度大于90%;次管區用較干的松土回填,不能重夯,只能輕夯,密實度大于80%。在此以上的回填土夯實程度根據情況而定,具體內容參閱相關規范。
411 回填質量的控制
回填土的側面支撐程度,即回填的密實度,是決定玻璃鋼夾砂管道回填質量好壞的指標,一般來講,玻璃鋼夾砂管道的施工控制,是依據土壤條件和采用不同的壓實機械,回填后控制每根管道撓曲變化,通過施工回填后垂直于地基方向的直徑變化,所得的數據以確定回填是否合格。
412 撓曲值的測量
徑向變形應在管溝回填至地面約24h后予以測量。變形量是用棒狀測定儀在直管的中心處,垂直方向測定,在測定時,要用記號筆標示。通過測量徑向變形來檢查管道鋪設工作完成的好壞,對于檢查管道基礎和回填夯實的程度尤為重要(一般一根管至少測量三處,要求大的變形量不超過規范和設計要求)。
計算徑向撓曲量:撓曲值(%)=(實際內徑-安裝后垂直內徑)/實際內徑×100%。
413 管道回填應注意事項
在管溝回填過程中,應保護管道免受下落石塊的沖擊、壓實設備的直接碰撞和其它潛在的破壞。玻璃鋼夾砂管是脆性材料,抗沖擊力很小,一旦遭到沖擊的破壞,很容易受損壞,出現內襯部分的裂紋,以致引起泄漏。
在管頂覆土300～500mm以上時,才允許直接使用滾壓設備或重夯,但應取得廠家允許或給出相應的覆土厚度。
應在左右對稱的情況下進行管道回填,不對稱的回填,容易導致管道偏移。
414 常見的浮管現象及預防辦法
41411 雨水浮管
施工時密切注意天氣預報,盡量避免雨天施工,管道安裝好后應及時回填,下班時不可將管口堵死。若溝槽回填達不到設計標高,下雨后要值班抽水,控制溝槽積水。
41412 地下水浮管
玻璃鋼管管腔回填一般用粗砂或石粉渣,這類填料對管道磨擦下,若管頂覆土不夠,很易浮管。預防辦法:在不能一次回填到設計標高的情況下,可按地下水滲水量大小,每隔一段距離就設一集水井降水。在對砂或石粉渣進行灌水密實時,不可一次灌水范圍太大,同時也要加強排水。
41413 抽水浮管
溝槽積水時間過長,抽水時浮漿或未密實的石粉渣回落,可拱起管道。預防辦法:放緩排水速度,水位降過管頂后可在管道上臨時覆土。管道浮起后先用人工清除管腔回填物,使其自然回落,嚴禁用挖土機壓管。浮起嚴重的要拔出重新安裝,安裝前要仔細檢查管口和膠圈有無受損,凡浮起過的管回填前必須再次打壓,合格后方可回填。玻璃鋼夾砂管在裝卸、保管、回填等環節比其它管材要求嚴格,但因它有質量輕、單位長度長、安裝方便的優勢,其它管材無法比擬,故只要嚴格按規范和設計施工,可以有效降低施工成本,縮短施工工期。
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