北京自来水集团公司基建办公室   李长颖

一 工程概况
    平谷应急水源工程是为解决北京地表水资源紧缺的项目。它东起平谷区水源地的39口水源井，西至第八、第九水厂已建输水管道，输水规模为27.4万吨／日，玻璃钢主输水管道为63公里。管道工作压力采用0.3 MPa－ O.7MPa，工期紧为本工程的突出矛盾。
    二 管道的选材
    经对工程方案进行综合性比较，认为玻璃钢管材除造价优势外在缩短工程周期上占有绝对优势。
    1 设计条件：土壤综合模量4MPa，大工作压力 0.7Mpa，覆土1.5-2.5m,大载荷汽-20级，管道安全等级二级，设计使用年限50年。
    2 钢管道的性能
    本工程管材所选用主要原料为不饱和聚酯、玻璃纤维、石英砂，加工工艺为往复式缠绕，管身结构为网状层交叉结构，可通过调整纤维缠绕角度，使管材具有很强的设计性和更合理的力学指标。

性能对比表（以平谷输水DN1600管为例）

    注：综合费用均未含安装费用，玻璃钢管的安装费为总造价的5%。
3 管材的压力、刚度等级分为：
    压力（Mpa：0.3-0.6-1.0
    刚度（ N／m²）:1250－ 5000－ 10000
    平谷输水工程根据设计给定的条件，刚度等级定为 7500N／m²。综上所述，该管材能较好地满足输水管道的施工及使用要求。为保证管材质量还特聘请玻璃钢制品质量监督检验中心进行监制。
    三  玻璃钢管道的施工
    1 沟槽基础处理由于玻璃钢夹砂管道单极管道长度达到12米，管口相对数量较少,逅应地基沉降的能力稍差,要求大口井降水水位降至槽底0．5 m以下，边沟降水水位降至糟底0．3m以下，基础要确保平整连续且达到设计要求的压实度。
沟槽基础的土壤要求如表。

    2 管道砂垫层：采用中粗砂，厚度20Omm，压实厦不小于0.87-0.90。
    3 管道的支墩管道水平弯头处采用钢筋砼支墩，纵向弯头处用增加钢管锚固长度代替支墩加大土壤与钢管间的摩擦力来抵抗管道的推力。
    4 管道的连接
    （1）承插口安装时，试压孔朝正上方，偏差为土5cm。对撞口是否到位，采用了现场测量划标记线方法解决：（见安装剖面图）

    a 保证试压孔在两胶圈的中心，量取Lx长度划标记线。
    b 防止撞口顶头，按规程插口端与承口受径处在轴向应有一定问隙，DN1600一般控制在20 mm，以保证有一定的转角做应力调节：同时也要防止撞不到位，如果发生温度拉应力，影响接口的严密性。
    （2）转换口
    钢管与玻璃钢管连接时所采用的管件为玻璃钢／金属转换口这项新的技术。转换口一端为金属管与钢管焊接，另一端为玻璃钢承／插口与玻璃钢管道连接，从而组成了柔性接口。其制做工艺：钢管短节除锈（长度为1．5-2米）―钢管套在模具上―涂专用界面剂一制衬―缠绕―修整―脱模―糊内缝。
    5 管口试压：每根玻璃钢管安装完毕后在管顶试压孔注水，压力打到工作压力时停泵，检查管口有无渗水，再打水压至试验压力后停止，观察2分钟，压力下降值不超过试验压力5％为合格。
    6 管道回填（见回填断面图）：当管道试压合格后，应及时对管沟回填，采取以下手段来控制管道的变形。
    （1）根据管材性能和管道的铺设及运行条件确定管周口填土施工要求。平谷工程地质条件较差，管周原状土体以粘土为主，且施工期又正值夏季，降水周期短，造成原状土质较软。从试验段来看，用原状土直接回填，达不到管材对于管周土综合变形模量的要求，所以设计采用改变回填土土质和压实度的方法提高土体综合变形模量，管区采用了中粗砂回填，压实度不小于 0．95。
    （2）管区应对称分层回填，回填夯实应从槽壁两侧同时开始，逐渐向管靠近，严禁单侧回填、严禁单侧夯实，每次回填厚度应根据回填材料及方法而定。采用砂作回填料时，每层应控制在150mm，管顶1．5米以内不得使用压路机。
    （3）对于管道底部两端的腋角必须使用专用工具按设计要求夯实。
    7 管道验收
    （l）检查径向挠曲值
    按规范要求，玻璃钢管安装埋设24小时内测量检查管道的初始径向挠曲变形，此次设计给定初始径向挠曲值为1．7％。
    径向挠曲值=（实际内径-安装后垂直内径）／实际内径*100％
    （2）水压试验 按规范GB50268一97执行，其试验压力为工作压力的1.5倍，允许渗水量按照钢管的标准执行。
    四 玻璃钢管道施工中必须注意的重要环节
    1 转换口的应用
    全线需做转换处理的口有280个以上，原方案采用法兰连接，但这种法兰连接不管加工制作还是现场施工都有诸多弊病，于是研究出了一种玻璃钢／金属的转换口创新技术。设计上考虑了转换口的受力特点，在钢管与玻璃钢管之间增加了两道止推环，可以避免两种管材在轴向产生位移。钢管道外部增加了一道环向钢带，提高了钢管自身抗变形能力。同时实用性好，金属一端可以与金属管道做各种形式的连接，玻璃钢管一端也可与玻璃钢管道做各种连接，施工便捷，造价比别的转换方法相对低。通过实践也总结出了使用转换口应注意的问题。如并室外墙或支墩外钢管接转换口距构筑物较近，基础易发生不均匀沉降，造成应力集中于转换口的承口，所以在施工中应考虑：（1）在井室及支墩处将钢管做出墙后应继续再延长一段钢管：在转换口与12米长的玻璃钢管道间，加一根4m长的玻璃钢管，来提高抵抗不均匀下沉的能力。（2）增加转换口玻璃钢管一侧的长度，使之完全实现钢管到玻璃钢管间的转换，解决变形不一致的问题。（3）转换口接钢三通短管时应在槽上焊好整体下槽，避免挖工作坑，保证其基础不扰动显实度不被破坏。
    2 沟槽回填土
    该种管材由复合材料构成，管自身弹性模量较低，管道变形较大，为克服这一问题，除了在制管过程中采用夹砂来增加刚度外，提高回填土的变形模量，使管道和回填土构成共同工作的“管道／土壤”系统至关重要。所以玻璃钢管对于沟槽口填的要求尤为严格，它关系到土壤的抗变形能力，管道在埋设安装后，管道抗土壤的重力和活荷载的能力在很大程度上取决于管道两侧土壤的支撑力。在回填分层夯实中，土壤对管道的侧压力较大，在未达到管顶以前，土压力作用管壁的压力越来越大，管道有竖径伸长横径缩短的趋势，随着管顶土壤的增加，管顶垂直上压力增量大于水平土压力增量，管子有坚径压缩横径增长趋势，管测土壤受到水平挤压，从而产生被动的土壤反作用力，使管周径向土压力分布趋向均匀化。如果在沟槽口填这道工序中两侧回填没严格按要求操作，（包括管底部腋区回填）胸腔压实度不够会造成径向挠曲值超标。特别是单侧回填或回填过程的对称程度偏差较大，很容易使管口产生水平方向位移或接口变形，造成管道水平方向两侧“O”型胶圈的压缩量大小不均匀，影响管口的严密性。
    3 处理径向挠曲超标问题
    对于径向挠曲超标的管子按规程是；把回填材料挖出直到露出管径的85％处，“重新夯实拱腰处的回填材料”，但在工程当中返工了几根管，效果不好。返工后的管口试压压力上不去，原因是当管道挖开卸掉荷载再重新回填后，管径挠曲变形比返工前回弹了，但胶圈的回弹量与管子回弹量不能同步名际上胶圈经压缩变形后不回弹或回弹很小，所以今后设计或规范上应对胶圈的技术要求给与量化，如胶圈的质量、弹性变形的极限（值）；多大的压缩比在多长时间内胶圈的回弹率是多少或直接给出玻璃钢管回弹量与胶圈回弹量的技术要求，以便在施工时掌握标准。
    五 温度应力
    由于玻璃钢管的弹性变形较大，夏季管道施工温差在摄氏25度时，12m／根的玻璃钢管伸长量变化在15mm左右，如果安装时间正值高温时间，待管回填后由温差会造成承插口处长度收缩，所以在管道安装时应注意温度应力变化：（1）承插撞口时不宜过紧或过松。（2）安装管道要避开高温时间且一次安装不宜超过10根。如隔日回填，一定要重新进行管口试压。
    六 综合评价
    1 质量轻、运输和施工方便快捷。相同管径的玻璃钢管每米单位长度约占钢管重量的50％，一般情况下匕分钟左右可安装一根。
    2 摩阻小水损失小，输送能力高。在输水能力等同时管径可缩小一级，若输水管径等同可减少长期运行的费用。有较高抗腐蚀性，节约工程维修费。
    3 生产效率高可长距离管道同时开工，玻璃钢管材供应上大大优于其它管材的管道（此次供应商可耐特厂每天生产DN1600和DN1200的管576米）。
    结论：在大口径长距离输水管道中使用玻璃钢管道经济上是合理的，技术上是可行的，工期短、见效快，从工程结果看已达到了很好的预期效果。