淺析玻璃夾砂鋼管在尾水導流工程中的應(yīng)用

周 彬蔣云杰侯中元王 娟

淺析玻璃夾砂鋼管在尾水導流工程中的應(yīng)用

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一、工程概況

國務(wù)院批復的《南水北調(diào)東線工程治污規(guī)劃》中，提出建立“治、截、導、用、整”五位一體的污水治理體系，確保南水北調(diào)的輸水水質(zhì)達到國家地表水Ⅲ類水質(zhì)標準，使長江水安全輸送至天津，實現(xiàn)清水優(yōu)先保護的目標，要求南水北調(diào)東線工程沿線區(qū)域?qū)嵤┙匚蹖Я鞴こ獭０凑铡吨挝垡?guī)劃》，睢寧縣尾水屬于徐沙河控制單元，沙集西閘斷面是其控制斷面，是作為考核江蘇省淮河流域水污染防治工作的重點斷面之一。

由于《治污規(guī)劃》中沒有計入睢寧縣新建或籌建的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水處理廠、桃嵐污水處理廠污水排放量，且尾水排放量越來越大，僅在睢寧縣境內(nèi)無法回用消化的大量多余尾水，最終還是進入徐洪河，《治污規(guī)劃》中所要求的水質(zhì)達標要求就很難實現(xiàn)。只有將徐沙河控制單元的剩余尾水收集，輸送到徐州市尾水導流系統(tǒng)中，才能實現(xiàn)徐沙河控制單元污染物總量控制目標，保證南水北調(diào)工程調(diào)水干線徐洪河輸水線路的水質(zhì)安全。

二、管線布置

睢寧縣經(jīng)濟開發(fā)區(qū)污水處理廠尾水沿徐沙河北灘地向西，在魏莊大橋北匯入桃嵐化工園區(qū)污水處理廠尾水共計4.0萬m3/d，沿慶安西干渠西岸于二堡水庫西穿越廢黃河，在土山鎮(zhèn)東穿過邳睢公路、房亭河進入房亭河北灘，沿房亭河北灘向東，穿房亭河北堤進入豐產(chǎn)大溝南灘地，最終匯入徐州市截污導流主干線。輸水線路總長58.82km，全線采用地埋式壓力管道輸送，由于長距離輸送尾水，沿線在廢黃河南側(cè)做一級提升泵站。

三、玻璃夾砂鋼管性能和優(yōu)點

由于工程輸水線路較長，輸水管材是影響工程安全運行和工程造價的重要決定因素，因此管材的選取至關(guān)重要。管道材料一般有鋼管、鑄鐵管、玻璃夾砂鋼管、預應(yīng)力鋼筒混凝土管（PCCP管）和預制鋼筋混凝土管，玻璃夾砂鋼管與傳統(tǒng)管材相比較具有以下等優(yōu)點及性能：

（1）重量輕、強度高

玻璃夾砂鋼管比重僅為鋼管、鑄鐵管的1/4～1/5，混凝土的2/3，管道重量約占同規(guī)格、同長度球墨鑄鐵管的1/4,混凝土管的1/10，裝卸較方便且易于安裝。同時，玻璃夾砂管具有優(yōu)良的強度性能，最大容許工作壓力可達到6.4MPa，設(shè)計安全系數(shù)在6倍以上。

（2）水力性能優(yōu)異、節(jié)省能耗

玻璃夾砂鋼管具有光滑的內(nèi)表面，摩阻系數(shù)小（0.008～0.01），水力流體特性好。因此在管道輸送流量相同的情況下，可以采用內(nèi)徑較小的夾砂玻璃鋼管，從而降低工程的一次性投入。玻璃夾砂鋼管在輸水過程中可以大大減少壓頭損失，節(jié)省泵的功率和能源。

（3）優(yōu)良的耐腐蝕性能、無毒害、無二次污染

玻璃夾砂鋼管與傳統(tǒng)管材相比具有優(yōu)良的耐化學腐蝕性能，耐酸、堿、鹽、氧化劑、有機溶劑、各類油脂、污水、海水等。它的內(nèi)襯采用耐腐蝕性能優(yōu)良的樹脂作為原材料，不需要任何防腐處理。在使用過程中不結(jié)垢、不生銹、不滋生藻類和其他微生物，不需要陰極保護及其他防護措施，不會對水質(zhì)或其他介質(zhì)產(chǎn)生二次污染。

（4）使用壽命長、安全可靠

玻璃夾砂鋼管經(jīng)久耐用，安全系數(shù)一般都在4以上。根據(jù)模擬試驗，一般給水、排水夾砂玻璃鋼管的壽命可達50年以上，是鋼管和混凝土管的2倍。對于腐蝕性較強的介質(zhì)，其使用壽命比鋼管和不銹鋼管高幾倍。

（5）運輸安裝方便快捷、安裝工程造價低

玻璃夾砂鋼管管材重量極輕，管道節(jié)長一般為12m，接頭少，運輸安裝時無需重型機械設(shè)備，管線配套設(shè)備如閥門、法蘭等直徑小、成本低。所需開挖土石方少，管節(jié)長，運輸安裝方便快捷，玻璃鋼夾砂管管材安裝（連接）速度是PCCP管的2.4倍，是鋼管的2.5倍，PCCP管安裝時一般需要混凝土底座為基礎(chǔ)，鋼管接口需要焊接及防腐處理，因此玻璃鋼夾砂管安裝工期比傳統(tǒng)管材可縮短約40%，安裝工程造價明顯低于傳統(tǒng)管材。

（6）抗震性能良好

由于玻璃鋼夾砂管道介于剛性管和柔性管之間，抗震性能較好，在較強外力下不容易出現(xiàn)變形破壞，這是因為玻璃鋼管道的變形在25%時，不分層、不裂紋。

（7）綜合造價低、長期經(jīng)濟效益好

不同管材特性比較表

對于相同口徑的管材，玻璃夾砂鋼管單管管材價格稍高于混凝土管，而低于鑄鐵管和鋼管。管道口徑越大，管材造價差別也越大。因此，若考慮到管道長期使用的維護費用和動力消耗等其他運行費用，以及使用年限和輸送能力等因素，玻璃夾砂鋼管的綜合效益均優(yōu)于其他管材。

綜合以上的性能比較，睢寧尾水導流工程選用玻璃夾砂管作為輸送管道。管徑DN800，設(shè)計內(nèi)壓0.8MPa，強度SN10000。

四、玻璃夾砂鋼管施工

玻璃夾砂鋼管施工實行《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB50268-97）標準。采用手推車拉至溝槽，手拉葫蘆完成安裝、連接，具體方法和步驟如下：①檢查溝槽，基礎(chǔ)不允許有沉降，保證無塊石與管道直接接觸，鋪設(shè)砂墊層應(yīng)預留虛高，采用平板振動器或蛙式打夯機進行密實處理。②檢查管道是否有運輸、吊裝造成的損傷，橡膠圈是否受損。③用小車或人工將管道移至溝槽內(nèi)，橡膠圈涂上食用油，套于插口，保證其在槽內(nèi)不扭曲，承接口干凈。④兩端管道調(diào)制，偏角小于2°，均勻插入至規(guī)定尺度。⑤用試壓機對雙膠圈之間進行充氣試壓，檢查嚴密性，合格后用銅螺栓封堵。⑥溝槽回填，管道兩側(cè)用中粗砂回填至管徑0.7D處。同時規(guī)定從管底基礎(chǔ)墊層至管頂0.5m范圍內(nèi)，沿管道、檢查井兩側(cè)必須采用人工對稱、分層回填壓實，嚴禁用機械推土回填。

五、結(jié)語

玻璃夾砂鋼管具有較強的耐腐蝕性，強度高、重量輕、不污染水質(zhì)、不結(jié)垢，在同管徑下，加大了水的流量，輸水水頭沿程損失減少，同時輸水加壓消耗動力也相應(yīng)減少。使用壽命長，正常使用條件下能安全運行50年，運行管理方便，可以大大減低工程運行管理費用。玻璃夾砂鋼管在睢寧縣尾水導流工程中的成功應(yīng)用，取得了良好的社會、經(jīng)濟效益，具有廣闊的應(yīng)用前景■

（作者單位：1.徐州市水利建筑設(shè)計研究院 221000 2.徐州市藺家壩船閘管理所 221000）