浅谈玻璃钢夹砂管的施工方法
玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂管(以下简称玻璃钢夹砂管)是一种新型的给排水管材,具有耐腐蚀、使用寿命长、价格低、重量轻、刚度好、安装便利、水利特性优良等特性,在欧美等国已经普遍使用;上世纪90年代初,我国从国外引进玻璃钢管道生产线,开始生产玻璃钢夹砂管道(一般Ф400以下的管道不夹砂)。随着玻璃钢夹砂管的应用,玻璃钢夹砂管的安装施工问题成了该种管材推广的要问题。这不仅是由于玻璃钢夹砂管道有别于传统管道的施工工艺,而且更重要的是玻璃钢夹砂管是一种柔性管路系统,从设计制造上即对施工安装提出了相应的规范要求,正确的施工是玻璃钢夹砂管路安全运行的根本保证。
本文以深圳市石岩～松岗供水网络工程为实例,详细介绍了玻璃钢夹砂管的施工方法,以下所谈的管道安装施工,主要是针对与传统管材不同的地方,相同的部分(如测量放线、沟槽开挖、试压消毒等)不再一一赘述。
1 玻璃钢夹砂管的特性
111 柔性轻质
玻璃钢夹砂管是一种复合材料构成的柔性管材,有弹性,易变形。管材密度为118～211t/m3,管壁厚度一般是管径的1/50左右。
112 高强低硬
玻璃钢夹砂管的强度远高于钢管,但其刚度、硬度略逊于钢管,这就对埋深和回填材料有一定的局限性。
113 耐腐蚀性好
玻璃钢夹砂管使用寿命长达50年以上,且不需做任何防腐处理,可以抵御不同条件下酸、碱腐蚀,同时也提高了安装进程,降低了工程量。
114 接头少、密封性好
每根管道长12m(标准长度),因此减少了泄漏点,同时采用双“O”型密封圈,因此密封可靠,可边安装边试压。
115 易于修补
玻璃钢夹砂管可以切割、粘结、包裹等,现场开眼、封堵,制作弯头、管件等施工非常便利。
2 玻璃钢夹砂管装卸、运输、存放
211 装卸
因玻璃钢夹砂管硬度较低,故装卸时的吊装绳应选用柔韧、较宽的吊带或绳,严禁用钢丝绳、铁链等吊装管。管道的起吊可采用一个或两个支撑点,但应保证管道在空中均衡,不可将吊带(绳)贯穿其两端,以免勒坏承插口。吊带(绳)在吊装其他物品时要注意保护,特别是吊装开有坡口的钢管时不可将吊带(绳)贯穿其两端,这样容易割断吊带(绳),造成事故。
212 运输
管道运输时严禁磕碰,不同直径的管道可以套在一起运输,但两管之间必须用草袋或厚纸板隔开。卸管时不可将小管直接从车上拖下来。管道如数层叠放,每层之间要有托架。
213 存放
玻璃钢夹砂管是柔性复合材料,要求堆场场地平坦,场地内不可有尖锐石子,不可滚动,同时也不宜长时间在日光下曝晒,容易加速老化。
3 管道安装
311 布管
布管工作是从堆放地点将标准定长的管道及管件沿已开挖的沟槽顺线排开。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。布管工作所遵循的原则是,将每根管沿沟槽摆放,摆放时应非常注意将每根管的承口方向朝向设计水流方向的反面。
312 管道的连接
31211 密封圈承插口连接
连接时一般应逆水流方向连接,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。
连接时再检查一遍承口和插口,在承口的内表面均匀涂上润滑剂(非石油产品,如动植物油),然后把两个“O”型胶圈分别套在插口的凹槽内,并涂上润滑剂。
管道连接时需采用合适的机械辅助设备,对于大口径管,在插口端将管道吊离地面,以减少管道与地面的磨擦。如不用吊车,也可以人工安装,先将抱箍分别套在后安装和将要安装的两条管上,然后用两个手拉葫芦对称地将两个抱箍连起来,后两个人均匀一致发力,将要安装的管拉进承口。
为防止把已安装好的管拔出来,一般将两三条管用拉码连为整体。直径116m以下的管道,挖掘机一般能直接吊起,在现场合理安全地使用挖掘机,可以有效减少安装机械台班。在使用挖掘机作为顶进设备时,一定不要采用起臂的方法进行顶进,而应向前缓慢转动挖掘机的斗,机斗与管口之间必须垫枕木。
312 对接包缠连接
由于受制作和安装精度的限制,有些情况下,要求在施工现场把标准长度的玻璃钢夹砂管和管件切成所需长度的短管和附件。有时多点开工,当两管路碰头时也时常会遇到类似的情况。在这种情况下,对接包缠连接是一种佳选择。包缠连接涉及到技术,一般由玻璃钢夹砂管厂家派人在现场制作。
313 管道借转
玻璃钢夹砂管线对于垂直和水平方向的缓慢转弯,可以借助于承口与插口之间允许借转的角度来实现,有助于其水利特性的发挥,可以减少水头损失,减少管道弯头的数量。管路允许用的转角、几何半径由有关规范确定;在管沟开挖之前就应考虑借转角,在实际施工之中,对于垂直借转的时候,还应当考虑由于地基沉降而占用的借转角,因此实际借转半径应比计算值大一些。
314 接头打压
管道安装前在承口上位于两胶圈之间的位置上,钻一个打压孔(也可委托厂家在出厂家前钻孔),安装完每一节管后用手动打压机打压。打水压至115倍管路工作压力,每一道承插口均应以10min的时间保压,以确认不泄漏,打压完毕用镀锌螺栓封堵。
4 玻璃钢夹砂管回填
由于玻璃钢夹砂管属柔性管,要使其发挥正常的作用,必须在施工之中强调回填的重要性,使得管道和土壤之间形成一个良好的作用体系。玻璃钢夹砂管道的挠曲变化是评估埋设的柔性管道回填质量和使用性能的一个重要指标。管道两侧回填料所提供的反力,取决于回填质量,从而影响到整个管道的应力一应变状态,这一点必须引起施工单位的重视。
玻璃钢夹砂管道的施工,应尽量使基槽开挖、管道安装和回填连续进行,尤其是安装完毕后的管,应立即回填,以防止浮管。
大多数粗粒土可用作管道基础材料和管区回填材料,在离管道150mm以内,不得有直径大于25mm的岩石或坚硬土块。管区(规范将垫层面至管顶上300mm以内称为管区,其上为非管区。管区下部70%管高部分为主管区,上部30%管高为次管区)回填料必须与管沟的自然土壤相协调,以防止管沟中的自然土与回填材料相互迁移。沟槽回填之前应排除沟槽的积水。先将管道两侧拱腋下均匀回填,然后在管道两侧同时进行分层夯实,夯实密实度至少为90%以上,以形成完全支持。
主管区回填每层厚度200mm,密实度大于90%;次管区用较干的松土回填,不能重夯,只能轻夯,密实度大于80%。在此以上的回填土夯实程度根据情况而定,具体内容参阅相关规范。
411 回填质量的控制
回填土的侧面支撑程度,即回填的密实度,是决定玻璃钢夹砂管道回填质量好坏的指标,一般来讲,玻璃钢夹砂管道的施工控制,是依据土壤条件和采用不同的压实机械,回填后控制每根管道挠曲变化,通过施工回填后垂直于地基方向的直径变化,所得的数据以确定回填是否合格。
412 挠曲值的测量
径向变形应在管沟回填至地面约24h后予以测量。变形量是用棒状测定仪在直管的中心处,垂直方向测定,在测定时,要用记号笔标示。通过测量径向变形来检查管道铺设工作完成的好坏,对于检查管道基础和回填夯实的程度尤为重要(一般一根管至少测量三处,要求大的变形量不超过规范和设计要求)。
计算径向挠曲量:挠曲值(%)=(实际内径-安装后垂直内径)/实际内径×100%。
413 管道回填应注意事项
在管沟回填过程中,应保护管道免受下落石块的冲击、压实设备的直接碰撞和其它潜在的破坏。玻璃钢夹砂管是脆性材料,抗冲击力很小,一旦遭到冲击的破坏,很容易受损坏,出现内衬部分的裂纹,以致引起泄漏。
在管顶覆土300～500mm以上时,才允许直接使用滚压设备或重夯,但应取得厂家允许或给出相应的覆土厚度。
应在左右对称的情况下进行管道回填,不对称的回填,容易导致管道偏移。
414 常见的浮管现象及预防办法
41411 雨水浮管
施工时密切注意天气预报,尽量避免雨天施工,管道安装好后应及时回填,下班时不可将管口堵死。若沟槽回填达不到设计标高,下雨后要值班抽水,控制沟槽积水。
41412 地下水浮管
玻璃钢管管腔回填一般用粗砂或石粉渣,这类填料对管道磨擦下,若管顶覆土不够,很易浮管。预防办法:在不能一次回填到设计标高的情况下,可按地下水渗水量大小,每隔一段距离就设一集水井降水。在对砂或石粉渣进行灌水密实时,不可一次灌水范围太大,同时也要加强排水。
41413 抽水浮管
沟槽积水时间过长,抽水时浮浆或未密实的石粉渣回落,可拱起管道。预防办法:放缓排水速度,水位降过管顶后可在管道上临时覆土。管道浮起后先用人工清除管腔回填物,使其自然回落,严禁用挖土机压管。浮起严重的要拔出重新安装,安装前要仔细检查管口和胶圈有无受损,凡浮起过的管回填前必须再次打压,合格后方可回填。玻璃钢夹砂管在装卸、保管、回填等环节比其它管材要求严格,但因它有质量轻、单位长度长、安装方便的优势,其它管材无法比拟,故只要严格按规范和设计施工,可以有效降低施工成本,缩短施工工期。
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本文以深圳市石岩～松岗供水网络工程为实例,详细介绍了玻璃钢夹砂管的施工方法,以下所谈的管道安装施工,主要是针对与传统管材不同的地方,相同的部分(如测量放线、沟槽开挖、试压消毒等)不再一一赘述。
1 玻璃钢夹砂管的特性
111 柔性轻质
玻璃钢夹砂管是一种复合材料构成的柔性管材,有弹性,易变形。管材密度为118～211t/m3,管壁厚度一般是管径的1/50左右。
112 高强低硬
玻璃钢夹砂管的强度远高于钢管,但其刚度、硬度略逊于钢管,这就对埋深和回填材料有一定的局限性。
113 耐腐蚀性好
玻璃钢夹砂管使用寿命长达50年以上,且不需做任何防腐处理,可以抵御不同条件下酸、碱腐蚀,同时也提高了安装进程,降低了工程量。
114 接头少、密封性好
每根管道长12m(标准长度),因此减少了泄漏点,同时采用双“O”型密封圈,因此密封可靠,可边安装边试压。
115 易于修补
玻璃钢夹砂管可以切割、粘结、包裹等,现场开眼、封堵,制作弯头、管件等施工非常便利。
2 玻璃钢夹砂管装卸、运输、存放
211 装卸
因玻璃钢夹砂管硬度较低,故装卸时的吊装绳应选用柔韧、较宽的吊带或绳,严禁用钢丝绳、铁链等吊装管。管道的起吊可采用一个或两个支撑点,但应保证管道在空中均衡,不可将吊带(绳)贯穿其两端,以免勒坏承插口。吊带(绳)在吊装其他物品时要注意保护,特别是吊装开有坡口的钢管时不可将吊带(绳)贯穿其两端,这样容易割断吊带(绳),造成事故。
212 运输
管道运输时严禁磕碰,不同直径的管道可以套在一起运输,但两管之间必须用草袋或厚纸板隔开。卸管时不可将小管直接从车上拖下来。管道如数层叠放,每层之间要有托架。
213 存放
玻璃钢夹砂管是柔性复合材料,要求堆场场地平坦,场地内不可有尖锐石子,不可滚动,同时也不宜长时间在日光下曝晒,容易加速老化。
3 管道安装
311 布管
布管工作是从堆放地点将标准定长的管道及管件沿已开挖的沟槽顺线排开。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。布管工作所遵循的原则是,将每根管沿沟槽摆放,摆放时应非常注意将每根管的承口方向朝向设计水流方向的反面。
312 管道的连接
31211 密封圈承插口连接
连接时一般应逆水流方向连接,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。
连接时再检查一遍承口和插口,在承口的内表面均匀涂上润滑剂(非石油产品,如动植物油),然后把两个“O”型胶圈分别套在插口的凹槽内,并涂上润滑剂。
管道连接时需采用合适的机械辅助设备,对于大口径管,在插口端将管道吊离地面,以减少管道与地面的磨擦。如不用吊车,也可以人工安装,先将抱箍分别套在后安装和将要安装的两条管上,然后用两个手拉葫芦对称地将两个抱箍连起来,后两个人均匀一致发力,将要安装的管拉进承口。
为防止把已安装好的管拔出来,一般将两三条管用拉码连为整体。直径116m以下的管道,挖掘机一般能直接吊起,在现场合理安全地使用挖掘机,可以有效减少安装机械台班。在使用挖掘机作为顶进设备时,一定不要采用起臂的方法进行顶进,而应向前缓慢转动挖掘机的斗,机斗与管口之间必须垫枕木。
312 对接包缠连接
由于受制作和安装精度的限制,有些情况下,要求在施工现场把标准长度的玻璃钢夹砂管和管件切成所需长度的短管和附件。有时多点开工,当两管路碰头时也时常会遇到类似的情况。在这种情况下,对接包缠连接是一种佳选择。包缠连接涉及到技术,一般由玻璃钢夹砂管厂家派人在现场制作。
313 管道借转
玻璃钢夹砂管线对于垂直和水平方向的缓慢转弯,可以借助于承口与插口之间允许借转的角度来实现,有助于其水利特性的发挥,可以减少水头损失,减少管道弯头的数量。管路允许用的转角、几何半径由有关规范确定;在管沟开挖之前就应考虑借转角,在实际施工之中,对于垂直借转的时候,还应当考虑由于地基沉降而占用的借转角,因此实际借转半径应比计算值大一些。
314 接头打压
管道安装前在承口上位于两胶圈之间的位置上,钻一个打压孔(也可委托厂家在出厂家前钻孔),安装完每一节管后用手动打压机打压。打水压至115倍管路工作压力,每一道承插口均应以10min的时间保压,以确认不泄漏,打压完毕用镀锌螺栓封堵。
4 玻璃钢夹砂管回填
由于玻璃钢夹砂管属柔性管,要使其发挥正常的作用,必须在施工之中强调回填的重要性,使得管道和土壤之间形成一个良好的作用体系。玻璃钢夹砂管道的挠曲变化是评估埋设的柔性管道回填质量和使用性能的一个重要指标。管道两侧回填料所提供的反力,取决于回填质量,从而影响到整个管道的应力一应变状态,这一点必须引起施工单位的重视。
玻璃钢夹砂管道的施工,应尽量使基槽开挖、管道安装和回填连续进行,尤其是安装完毕后的管,应立即回填,以防止浮管。
大多数粗粒土可用作管道基础材料和管区回填材料,在离管道150mm以内,不得有直径大于25mm的岩石或坚硬土块。管区(规范将垫层面至管顶上300mm以内称为管区,其上为非管区。管区下部70%管高部分为主管区,上部30%管高为次管区)回填料必须与管沟的自然土壤相协调,以防止管沟中的自然土与回填材料相互迁移。沟槽回填之前应排除沟槽的积水。先将管道两侧拱腋下均匀回填,然后在管道两侧同时进行分层夯实,夯实密实度至少为90%以上,以形成完全支持。
主管区回填每层厚度200mm,密实度大于90%;次管区用较干的松土回填,不能重夯,只能轻夯,密实度大于80%。在此以上的回填土夯实程度根据情况而定,具体内容参阅相关规范。
411 回填质量的控制
回填土的侧面支撑程度,即回填的密实度,是决定玻璃钢夹砂管道回填质量好坏的指标,一般来讲,玻璃钢夹砂管道的施工控制,是依据土壤条件和采用不同的压实机械,回填后控制每根管道挠曲变化,通过施工回填后垂直于地基方向的直径变化,所得的数据以确定回填是否合格。
412 挠曲值的测量
径向变形应在管沟回填至地面约24h后予以测量。变形量是用棒状测定仪在直管的中心处,垂直方向测定,在测定时,要用记号笔标示。通过测量径向变形来检查管道铺设工作完成的好坏,对于检查管道基础和回填夯实的程度尤为重要(一般一根管至少测量三处,要求大的变形量不超过规范和设计要求)。
计算径向挠曲量:挠曲值(%)=(实际内径-安装后垂直内径)/实际内径×100%。
413 管道回填应注意事项
在管沟回填过程中,应保护管道免受下落石块的冲击、压实设备的直接碰撞和其它潜在的破坏。玻璃钢夹砂管是脆性材料,抗冲击力很小,一旦遭到冲击的破坏,很容易受损坏,出现内衬部分的裂纹,以致引起泄漏。
在管顶覆土300～500mm以上时,才允许直接使用滚压设备或重夯,但应取得厂家允许或给出相应的覆土厚度。
应在左右对称的情况下进行管道回填,不对称的回填,容易导致管道偏移。
414 常见的浮管现象及预防办法
41411 雨水浮管
施工时密切注意天气预报,尽量避免雨天施工,管道安装好后应及时回填,下班时不可将管口堵死。若沟槽回填达不到设计标高,下雨后要值班抽水,控制沟槽积水。
41412 地下水浮管
玻璃钢管管腔回填一般用粗砂或石粉渣,这类填料对管道磨擦下,若管顶覆土不够,很易浮管。预防办法:在不能一次回填到设计标高的情况下,可按地下水渗水量大小,每隔一段距离就设一集水井降水。在对砂或石粉渣进行灌水密实时,不可一次灌水范围太大,同时也要加强排水。
41413 抽水浮管
沟槽积水时间过长,抽水时浮浆或未密实的石粉渣回落,可拱起管道。预防办法:放缓排水速度,水位降过管顶后可在管道上临时覆土。管道浮起后先用人工清除管腔回填物,使其自然回落,严禁用挖土机压管。浮起严重的要拔出重新安装,安装前要仔细检查管口和胶圈有无受损,凡浮起过的管回填前必须再次打压,合格后方可回填。玻璃钢夹砂管在装卸、保管、回填等环节比其它管材要求严格,但因它有质量轻、单位长度长、安装方便的优势,其它管材无法比拟,故只要严格按规范和设计施工,可以有效降低施工成本,缩短施工工期。
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