陜西土木建筑網(wǎng)首頁(yè) > 建筑論文 > 建筑施工 > 玻璃鋼夾砂排水管在西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

摘要：本文介紹了纖維纏繞玻璃鋼夾砂排水管的性能和特點(diǎn)，并以成陽(yáng)機(jī)場(chǎng)排水工程為例，分析總結(jié)了纖維纏繞玻璃鋼夾砂排水管的優(yōu)點(diǎn)和施工方法。...

玻璃鋼夾砂排水管在西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)的應(yīng)用

趙俊峰

(西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程建設(shè)指揮部 712035咸陽(yáng))

1、前言

    排水管道一般采用混凝土管、鋼筋混凝土管、 UPVC管等，由于混凝土管強(qiáng)度低、管徑小、現(xiàn)在很少采用，鋼筋混凝土管制造工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格較低、曾是我國(guó)排水管道的主要管材，但因承壓有限、易滲漏、笨重運(yùn)輸施工不便，近年來(lái)隨著新型節(jié)能管材的興起，有逐漸被玻璃鋼管(大口徑)和UPVC管(小口徑)取代的趨勢(shì)。

    玻璃鋼管開發(fā)應(yīng)用已有幾十年的歷史，目前我國(guó)引進(jìn)和開發(fā)的生產(chǎn)線主要有纖維纏繞玻璃鋼管、纖維纏繞玻璃鋼夾砂排水管(以下稱玻璃鋼夾砂管)和離心成型玻璃鋼管。玻璃鋼管具有強(qiáng)度較高，密度小、耐腐蝕、內(nèi)表面光滑、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，夾砂纏繞后的玻璃鋼管大大提高了強(qiáng)度，可以滿足明敷、直埋、頂管的施工需要，西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程排水工程中全部使用了玻璃鋼夾砂管，取得了成功，玻璃鋼夾砂管是一種較好的排水管材，具有廣闊的推廣前景。

2、性能及特點(diǎn)介紹

    2.1基本結(jié)構(gòu)：

    管壁的構(gòu)造：由拉伸強(qiáng)度很高的玻璃纖維起骨架增強(qiáng)作用，耐磨耐壓性較強(qiáng)的合成樹脂則作為基體材料粘接纖維和石英砂，使其共同起到成型和承載作用。

    內(nèi)襯層、外保護(hù)層：管壁的內(nèi)外表面，由玻璃纖維毯、表面毯和耐腐蝕、高強(qiáng)度的樹脂組成，其中纖維重量約占10％，樹脂重量約占90％。內(nèi)襯層使管道形成一層密實(shí)、光滑、堅(jiān)硬的外殼，以增加管道的防滲性、耐久性和耐腐蝕性。

    結(jié)構(gòu)層：由交叉纏繞的玻璃纖維粗紗和分散均布的樹脂石英砂作為增強(qiáng)骨架、以聚酯樹脂作為粘結(jié)基體。

    2.2性能特點(diǎn)：

    強(qiáng)度：玻璃鋼管道的比重為l．75～1．90，管的環(huán)向拉伸強(qiáng)度為500MPa，軸向拉伸強(qiáng)度為320MPa，玻璃鋼管每節(jié)長(zhǎng)度可達(dá)l2米，比混凝土管可減少三分之二的接頭，采用膠圈密封承插連接，安裝快速簡(jiǎn)便，且免除安裝鋼管所需的焊接和除銹等煩瑣工序，施工工期縮短。

    剛度：可達(dá)1250Pa、2500Pa、3750Pa、5000Pa、10000Pa及以上。

    輸水能力：摩阻力小，輸送能力強(qiáng)，玻璃鋼管的內(nèi)壁非常光滑，水流摩阻損失系數(shù)f=0．000915，混凝土管f=0．00232，輸送能力提高20％以上。因此，在輸送能力相同時(shí)，工程可選用內(nèi)徑較小的玻璃鋼管，從而降低一次性的工程投入，具有明顯的節(jié)能效益。

    耐腐蝕：玻璃鋼管能抵抗酸、堿、鹽、海水、污水、腐蝕性土壤等，在一般情況下，鋼管使用年限為15年，鑄鐵管為30年，混凝土管為50年，玻璃鋼管為50年。

    重量輕、運(yùn)輸方便：為同口徑鋼管重量的l／4，為同口徑混凝土管重量的l／10，裝卸運(yùn)輸方便。

    老化：易老化是非金屬管道的共同缺陷，玻璃鋼夾砂管也不例外，在紫外線、風(fēng)砂雨雪作用下可導(dǎo)致性能下降。

    耐溫：一般玻璃鋼夾砂管不要輸送高溫介質(zhì)，因?yàn)橥ㄓ眯詷渲��?/span>60度以上強(qiáng)度明顯下降，如選用高溫樹脂制作，管道長(zhǎng)期工作溫度可至200～300度。    層間剪切強(qiáng)度低：層間剪切強(qiáng)度靠樹脂來(lái)承擔(dān)，所以剪切強(qiáng)度低，但可以使用偶聯(lián)劑來(lái)提高層間黏結(jié)力，應(yīng)盡量避免層間受剪。

    玻璃鋼夾砂管接頭為柔性接頭，施工簡(jiǎn)單易操作，管體和接口以后修補(bǔ)方便，混凝土剛性結(jié)構(gòu)接頭施工時(shí)要做混凝土墊層和幫帶，施工周期長(zhǎng)，以后漏水下沉后維修非常困難。

    2．3管材單價(jià)比較(2002年5月市場(chǎng)價(jià))    尋／M

    2.4可根據(jù)需要進(jìn)行設(shè)計(jì)、適應(yīng)性強(qiáng)：可對(duì)纏繞角度進(jìn)行設(shè)計(jì)，使管道具有不同的縱向和環(huán)向強(qiáng)度分配；可對(duì)壁厚進(jìn)行設(shè)計(jì)，使管道承受不同的內(nèi)外壓；可對(duì)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)，使管道達(dá)到不同的耐腐、阻燃、絕緣等性能；可對(duì)接頭方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，適應(yīng)不同的安裝條件，可對(duì)產(chǎn)品形狀進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足特殊的敷設(shè)要求，個(gè)別地方可以進(jìn)行手工現(xiàn)場(chǎng)制作，非常方便；可對(duì)剛度進(jìn)行設(shè)計(jì)，滿足不同的荷載要求。

3、在機(jī)場(chǎng)使用情況

    3.1使用緣由：咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)地處三級(jí)自陷性黃土地區(qū)，場(chǎng)區(qū)以前曾經(jīng)使用過混凝土管、鋼筋混凝土管、鑄鐵管，由于接口采用了石棉水泥接口，因荷載、管基、雨水等原因，多次出現(xiàn)因管接口滲水、漏水導(dǎo)致管道上面的路面下陷坍塌、井室周圍嚴(yán)重下陷，影響了道路和建筑物的正常使用，在機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程排水管道項(xiàng)目中，經(jīng)過認(rèn)真調(diào)查研究，放棄了傳統(tǒng)管材的使用，全部選用了新型的玻璃鋼夾砂管管材。

    3.2用途：咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程雨污水收集管道全部采用玻璃鋼夾砂管，直埋施工的采用剛度為7500Pa的管材，管長(zhǎng)6米、最長(zhǎng)用至l2米，管徑DN300～ DNl200，總共使用14公里；管道穿過道路和埋深大難以大開挖施工的地方，采用了頂管施工，采用剛度為10000Pa，管徑DNl000一DN2000，管長(zhǎng)3米~4米，總共使用l．5公里。

    3.3施工：

    3.3.1直埋：

    A．管道基礎(chǔ)：采用300mm厚3：7灰土，15cm粗砂基礎(chǔ)(粗砂塢膀至管頂)。

    B．接口：管道和管道間采用承插接口，雙膠圈密封；管道和井(構(gòu)筑物)的接頭采用雙道遇水膨脹橡膠圈密封；由于管道和井(構(gòu)筑物)之間一般均有較大的沉降差，因此，為保證管線的安全運(yùn)行，在構(gòu)筑物外邊緣設(shè)置了短管，以抵消沉降。

    c．回填：安裝完成后，應(yīng)及時(shí)回填，減少露槽時(shí)間，第一防止雨季雨水所造成的漂管發(fā)生，第二起隔溫和保護(hù)的作用，防止環(huán)境溫度、和外界破壞管道。為了減小管道的豎項(xiàng)變形，應(yīng)采用粒狀材料且應(yīng)能達(dá)到一定的密實(shí)度的材料，這樣管區(qū)回填土就具有較高的壓縮模量，粒狀回填材料最好選用中粗砂、礫石粉、粉煤灰、碎石屑等，由于中粗砂容易得到、粒徑容易控制，機(jī)場(chǎng)采用了中粗砂材料回填至管道頂面，禁止采用淤泥、有機(jī)土、動(dòng)土、及粒狀大于l0mm的碎石和磚塊(回填應(yīng)留出接口處)。

    D．管道變形：管道埋設(shè)覆土到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)在24小時(shí)內(nèi)測(cè)量檢驗(yàn)管道的初始的變形。

    管道豎向變形可按以下公式計(jì)算：

    δ(Dn一Dnl)／(D。+t)

    式中：Dn管道內(nèi)直徑，mm；

    Dnl-管道變形后的豎向內(nèi)直徑，mm； t-管壁厚度，mm。

    當(dāng)豎向變形超過8時(shí)，應(yīng)更換成新管材再按規(guī)定重新安裝回填；當(dāng)豎向變形超過3小于8時(shí)，應(yīng)挖出管子檢查，管子有損傷應(yīng)進(jìn)行修復(fù)或更換后再按規(guī)定重新安裝回填。

    E．灌水試驗(yàn)：由于機(jī)場(chǎng)使用的管道管徑比較大、管線長(zhǎng)、同時(shí)開工的管段多，如果按排水管道施工規(guī)范，需要逐段做灌水試驗(yàn)，這樣需要大量的施工用水且施工周期長(zhǎng)，玻璃鋼夾砂管采用承插接口，雙膠圈密封，我們要求每根管材在出廠前通過水壓滲漏試驗(yàn)且埋設(shè)安裝后無(wú)明顯損傷，對(duì)單口進(jìn)行水壓試驗(yàn)，試驗(yàn)壓力為0．2MPa，管道和井室連接處，封堵井內(nèi)管口，單井注水試驗(yàn)，24小時(shí)連接處無(wú)滲點(diǎn)為合格。

    3.3.2頂管：傳統(tǒng)市政排水頂管的管材多采用鋼筋混凝土管，由于混凝土管的自重很大，在頂管過程中造成了許多的困難，輕質(zhì)高強(qiáng)的玻璃鋼夾砂管，具有足夠的環(huán)向(500MPa)和軸向(320MPa)強(qiáng)度，并在同等管徑下，玻璃鋼夾砂管為鋼筋混凝土管重量的l／15—1／10，(如果考慮到同等流量，可采用比混凝土管小1-3個(gè)等級(jí)直徑的玻璃鋼管，則玻璃鋼管的重量比混凝土管的重量更輕)因此，采用玻璃鋼夾砂管頂管具有施工難度小、土方量小、頂進(jìn)效率高、容易糾偏、一次頂進(jìn)長(zhǎng)度長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，機(jī)場(chǎng)頂管采用長(zhǎng)度4米(也可根據(jù)需要制作長(zhǎng)度)、剛度10000N／M2的管道，接口連接環(huán)采用3-8mm厚(D≤1200板厚3mm、1200< D≥2200板厚6mm、D>2200板厚8mm)，寬200—300mm的鋼板制作，管與管間采用5mm厚的橡膠墊，在管內(nèi)對(duì)接頭處采用膠泥粘接封水，膠泥由樹脂、石英砂和碳酸鈣調(diào)制而成。

4、注意事項(xiàng)

    雖然玻璃鋼夾砂管有諸多優(yōu)點(diǎn)，但因其有易老化、長(zhǎng)期耐溫性差、層間剪切強(qiáng)度低的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)、施工應(yīng)根據(jù)輸送介質(zhì)、使用環(huán)境等條件具體問題具體分析，慎重選用和施工。

    4.1在輸送介質(zhì)允許的前提下，設(shè)計(jì)是盡量采用埋地敷設(shè)，如要架空明設(shè)應(yīng)在外面設(shè)計(jì)保護(hù)層；運(yùn)輸、堆放時(shí)根據(jù)時(shí)間長(zhǎng)短應(yīng)采取防紫外線和雨雪措施，避免老化。

    4.2安裝前對(duì)每根管子和橡膠圈的逐個(gè)進(jìn)行外觀檢查，檢查有無(wú)損傷和缺陷，同時(shí)應(yīng)重視管端的橢圓度和管端膠圈槽。

    4.3在運(yùn)輸和下管時(shí)要注意對(duì)管材的保護(hù)，避免被銳器和鈍器刺傷砸傷，回填時(shí)應(yīng)根據(jù)管件剛度通過計(jì)算確定壓實(shí)機(jī)械的噸位，如不計(jì)算可按下述要求回填，在管道上方1米厚度范圍內(nèi)不得采用重型機(jī)械進(jìn)行夯實(shí)，可采用l00kg蛙式打夯機(jī)夯實(shí)，管上覆土l米以上且密實(shí)度達(dá)到要求時(shí)可用不超過l0噸的壓路機(jī)碾壓，速度控制在2Km／h，防止管道過度變形。

    4.4如果不進(jìn)行灌水試驗(yàn)，只做單I：1水壓試驗(yàn)的工程，應(yīng)要求供貨單位每根管材在出廠前必須進(jìn)行水壓滲漏試驗(yàn)，確保全部管道無(wú)滲漏。

5、結(jié)論

    玻璃鋼夾砂管在機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建工程經(jīng)過一年的使用，未發(fā)現(xiàn)有斷裂、漏水的情況，使用效果滿意，在陜西省和民航總局組織的竣工驗(yàn)收中該工程被評(píng)為優(yōu)良工程。玻璃鋼夾砂管是一種新型的給排水管材，該管材與混凝土管、鑄鐵管和UPVC管相比具有較多的優(yōu)點(diǎn)和突出特點(diǎn)，具有廣闊的發(fā)展前景。由于至今國(guó)家沒有有關(guān)施工和驗(yàn)收規(guī)范，各地在一定工程范圍內(nèi)摸索使用，玻璃鋼夾砂管在西安咸陽(yáng)國(guó)際機(jī)場(chǎng)排水工程中的應(yīng)用，為該管材在失陷性黃土地區(qū)推廣使用提供了成功的范例，也積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，建議有關(guān)部門盡快出臺(tái)相關(guān)規(guī)范和國(guó)標(biāo)，規(guī)范制造、設(shè)計(jì)和施工行為，使玻璃鋼管發(fā)揮更大的作用和社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

【1】《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范實(shí)施手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

【2】《實(shí)用給水排水工程施工手冊(cè)》中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

【3】《室外排水工程規(guī)范》中國(guó)建筑工業(yè)出版社。

【4】《玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂排水管道施工及驗(yàn)收規(guī)程》上海市市政工程管理局。

(本文來(lái)源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：文徑 尹維維 編輯  劉真 審核)

上一篇： 鋼筋滾軋直螺紋連接技術(shù)在工程應(yīng)用中的質(zhì)量控制連接

下一篇： 超高層建筑外墻外保溫節(jié)能體系材料性能分析與檢驗(yàn)