双橡胶圈承插式玻璃钢夹砂管施工工法.docx
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双橡胶圈承插式玻璃钢夹砂管施工工法
双橡胶圈承插式玻璃钢夹砂管施工工法
工法编号：
RJGF（闽）—06—2008
完成单位：
中建七局三公司
主要完成人：
林丹黄业永吴秋明赖友华
1前言
玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管（简称玻璃钢夹砂管）是目前国内正广泛推广使用的一种柔性复合型管材，在化工、饮用水输送和排污等领域应用广泛，安装方式多种多样，但采用双橡胶圈承插式连接，并配合专用试压螺栓独立进行接口水密性试验的创新施工方式，可有效保证管道接口安装质量。
连江可门港供水工程塘坂至金星钢铁厂段总长约30km，主要采用双橡胶圈承插式玻璃钢夹砂管，由于此类管道安装过程容易出现接口安装质量问题，我司联合相关生产厂家开展技术合作，对玻璃钢夹砂管接口安装方法进行改进，采用试压专用螺栓独立进行每节管道接口水密性试验的施工方法，于2007年通过中国建筑第七工程局技术委员会评审鉴定，被评为2007年中建七局局级工法（编号GF/3070332007）。
2工法特点
2.1双橡胶圈承插式连接具有连接可靠、施工方便快捷、维护成本低；
2.2强化管道施工过程中间控制，对管道双橡胶圈接口逐一试压，接口试压合格方才进入后续管道安装，有效保证了管道接口安装质量，减少管道安装过程发生返工现象。
3适用范围
适用于一般工程地质条件下，管径大于300mm、不同刚度的双橡胶圈承插式连接玻璃钢夹砂管压力供水管道施工。
4工艺原理
在玻璃钢夹砂管的插口端外壁加工两道凹槽，将两条“o”型橡胶圈嵌入凹槽内，然后将插口端插入承口端，使双橡胶圈与承口内壁和插口外壁紧密接合，形成接口处密封区域，对逐个接口独立进行水密性试验，确保管道接口连接紧密。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
测量放样→沟槽开挖→基础处理→管道敷设及装配→接口严密性试验→固定支墩→管道回填→系统严密性试验→系统冲洗消毒
5.2操作要点
5.2.1测量放样
开工前应校测与本工程衔接的已建管道、构筑物等平面位置和高程。
测量时先测量管道系统中心线和检查井、阀门井位置，在管道转弯、分支处设置施工控制桩并撒出石灰线以便开挖，在机械开挖施工时架设水准仪进行跟踪测量。
5.2.2沟槽开挖
1沟槽开挖前，应根据施工需要进行调查，掌握管道沿线的现场地形、地貌、建筑物、各种管线和其他设施的情况以及工程地质、水文地质资料、排水条件，并编制排水方案。
施工排水系统排出的水，应输送至抽水影响半径范围以外，不得影响交通和破坏道路、农田、河岸及其它构筑物。
当管道未具备抗浮条件时，严禁停止排水。
2沟槽开挖过程及时控制开挖深度，防止超挖；沟槽开挖后应及时恢复沟槽中心线和控制高程，采用设置坡度板来进行高程、中心线控制，随时检查坡度板设置位置和高程是否准确，确保沟槽中心线、坡度及附属构筑物位置正确。
3沟槽的宽度应便于管道铺设、安装，以及夯实机具操作和地下水排出。
沟槽的最小宽度应按下式计算确定：
b≥D1+2S（5.2.2）
式中b――沟槽的最小宽度（mm）；
D1――管外径（mm）；
S――管壁到沟槽壁的距离（mm），按表5.2.2确定。
4沟槽边坡的最陡坡度应根据沟槽土质确定，必要时沟槽壁应设置支撑或护板，并编制应急预案。
土方开挖采用机械开挖，槽底预留20cm由人工清底，开挖过程严禁超挖，以防扰动地基。
5在软土沟槽坡顶不宜设置静载或动载；需要设置时，应对土的承载力和边坡的稳定性进行验算。
6当沟槽挖深较大时，应按机械性能合理确定分层开挖的深度。
5.2.3基础处理
1当土壤承载力为8～100KPa和非岩石时应采用原状土作为基础；当土壤承载力为5～70KPa时，应采用经夯实后的原土作为基础，夯实密度应达到95％。
2沟槽底遇淤泥、卵石、岩石、硬质土、不规则碎石块及浸泡土质应挖除后作相应的管基处理。
管道经过不良地质时应按设计要求进行管基加固。
5.2.4管道敷设及装配
1管材运输、存放
1）装卸过程中应轻拿轻放，严禁摔跌或撞击。
管道吊装应保证管道在空中均衡，可采取一个支撑点或两个支撑点起吊，严禁用绳子贯穿其两端装卸管道。
2）装卸采用的吊装绳应是柔韧的、较宽的皮带、吊带或绳索，严禁采用钢丝绳或铁链吊装管道。
寒冷季节搬运管材时，严禁剧烈撞击，以防裂纹。
3）管道应按规格分类堆放，管道直接存放在地上时，地面应平坦。
严禁将管道存放在尖锐的硬物上，所有堆放的管道应加木楔防止滚动。
4）运输和存放时管道也应加木楔防止滚动，每一层应垫放枕木，枕木间距应小于1/2管长。
管道堆放高度不得超过2m，公称直径大于DN1400的管道不得叠放，如图5.2.4-1所示。
2下管
在沟槽地基质量检验合格，并核对管节、管件位置无误后及时下管。
下管采用吊装设备与人工配合。
下管时注意承口方向保持与管道安装方向一致，并在各接口处掏挖工作坑，工作坑大小为方便管道对接安装为宜，如图5.2.4-2所示。
3橡胶圈安装
根据管径选择相应橡胶圈，将管道承插口及橡胶圈清理洁净，上橡胶圈时，使橡胶圈弯成心形或花形放在承口槽内就位，并用手压实，确保各个部位不翘不扭。
橡胶圈润滑剂应由配套厂商提供，不得使用石油制成的润滑剂。
4管道连接
1）安装前应彻底清洁管端、凹槽和橡胶圈，确保无油污、灰尘，橡胶圈应清洁、无损；在承口管壁上预先开好试压孔，该孔位需位于安装到位后的接口两道橡胶圈中间，孔径需与试压专用螺栓匹配。
2）玻璃钢夹砂管间连接时，承口端试压螺栓必须安装到位，管道的承口、插口与橡胶圈接触的表面应平整光滑、无划痕、无气孔，确保橡胶圈与凹槽、管壁均匀贴合；
3）管道就位时，将插口对承口找正，试压孔朝上，套帆布绳，调整起吊机械，将插口端推入承口。
4）第一节管与第二节管安装要准确，管道承口朝来水方向。
插口端与承口变径处在轴向应有一定间隙，DN300～DN1500mm管的间隙应控制在5～15mm，接口的允许转角应由生产厂家提供。
安装后，检查插口推入承口的位置是否符合要求，用探尺插入承插口间隙中检查橡胶圈位置是否正确。
经检查确认接口安装符合要求后，用砂袋固定管道。
5）在土壤或地下水对橡胶圈有腐蚀地段，在回填土前应用沥青胶泥、沥青麻丝或沥青锯末等材料封闭橡胶圈接口。
5非定尺长度的管道可现场实测后定制，非标角度的弯头、三通可由管材生产企业现场制作。
玻璃钢夹砂管与钢管、铸铁管及其管件、泵或其他设备连接时可采用盘承法兰短管转换。
5.2.5接口严密性试验
1接口严密性试验目的是检验两道橡胶圈与管壁接合是否紧密，是否符合设计试验压力要求。
工艺流程见图5.2.5-1
2试验用压力表应按计量要求检验合格后方能使用，当采用弹簧压力计时精度不应低于1.5级，最大量程宜为试验压力的1.3～1.5倍，表壳的公称直径不应小于150mm。
3在管道连接前安装好试压专用螺栓（螺栓做法见图5.2.5-2，试压螺栓为铜制，表面光滑无毛刺），管道安装后螺栓连接手动试压泵，向接口内灌水，将水从试压螺杆内小孔灌入两个橡胶圈与管壁形成的密闭空间，同时打开设在最高点的排气阀，然后缓慢分级加压，先将水压逐步升高到工作压力，检查接口有无渗漏，如无渗漏再提高到试验压力，试验压力为工作压力的1.5倍，观察10min，压力保持不变，且外观检查无渗漏为合格。
试压合格后将密闭空间内的水排干，然后封闭试压孔泄水孔。
管道
接口试压方法参见图5.2.5-3。
4当水压试验不合格时应查明漏水原因，重新安装或调整管道后再试验，直到合格为止，方可进行后续管道安装。
5.2.6固定支墩
管道在弯头、变径、三通及阀门等处应按设计要求设置混凝土固定支墩，经过池塘、河道等地段按要求设置混凝土抗浮墩，各支墩混凝土强度达到设计强度后方可进行管道系统试压。
止推墩的受力一边应支承在原状土层上，并保证支墩和土体紧密接触，否则土壤应分层夯实或以C15素混凝土填实。
支墩具体作法参见标准图集《柔性接口给水管道支墩》（03SS505）。
5.2.7沟槽回填
1当管道连接后，必须尽快进行回填和系统水压试压，防止管道浮动和热变形。
回填时应正确选择管区回填材料，并按设计要求进行管区回填与夯实，管槽断面参见图5.2.7。
2回填前应清除沟槽中的杂物，并排除积水，不得在有积水情况下回填。
管顶覆土深度应符合设计要求，当管道覆土较浅，管道的承载力较低，压实工具的荷载较大，或原土回填达不到要求的压实度时，可与设计单位协商采用石灰土、砂、砂砾等具有结构强度或可以达到要求的其它材料回填。
3管区应对称分层回填，严禁单侧回填。
每次回填厚度应根据回填材料和回填方法确定，回填步骤需符合《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268规定，水压试验前，除接口外，管道两侧及管顶以上回填高度不应小于0.5m；水压试验合格后，应及时回填其余部分。
4管道通过铁路、公路时，应按铁路、公路部门的要求施工。
穿越障碍时，应根据汽车荷载大小和埋深要求，按设计要求采取管涵等形式保护。
5.2.8系统严密性试验
1水压试验应按《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268规定试验方法执行，试验前应做好水源引接及排水疏导路线的设计。
2管道安装后必须尽早进行水压试验，每次试验长度不宜超过1km，对中间设有附件管段分段长度不宜大于500m，系统中不同材质管道应分别进行试压。
可利用玻璃钢夹砂管与钢管及其管件、或其他设备连接处的安装柔性玻璃钢夹砂管盘承法兰短管接口进行分段试压。
试验管段不得采用闸阀作堵板，不得有消火拴、安全阀等附件。
试压泵和压力表设置在试验管段最低点。
3水压试验前管道变形应符合规定；接头应安装正确；系统止推装置到位，且完全达到规定的强度；沟槽回填已符合试压要求；阀泵已固定好。
4从下游缓慢向管道灌水，在试压管段上游管顶及管段中的最高点设排气阀，将管道内的气体排除。
管道注满水后，浸润时间不得少于24h。
试验压力采用工作压力1.5倍,水压试验应符合下列要求:
1）缓慢地对管道加压，先将管段内压力逐步升高到工作压力，检查管道和接口，如无渗漏再提高到试验压力，观察压力下降值不超过0.05MPa为合格。
2）严密性试验计算方法应按《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268规定的放水法进行，渗水量应按（5.2.8）式计算：
（5.2.8）
式中q——管道渗水量
W——每下降时流出的水量
T1——未放水时试验压力下降所经过的时间
T2——放水时试验压力下降所经过的时间
L——试验管段的长度
3）允许渗水量按现行《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268规定的钢管允许渗水量确定。
4）当试验不合格时，应检查漏水原因，重新安装或堵漏后再试验，直到合格为止；当试验合格后，须及时将阀门、消火拴、安全阀等处所设的堵板撤下，恢复设备功能。
5.2.9系统冲洗消毒
1管道水压试验后，竣工验收前应进行冲洗消毒。
可利用上游水源或安装临时水泵，以不小于1m/s的水流速度连续冲洗管道，应冲洗到出水口处的浊度、色度与入水口相当为止。
2饮用水管道冲洗后，还应用液氯或漂白粉配制成不低于含20mg/L游离氯的水灌满管道进行消毒。
含氯水在管中应留置24h以上。
每100m管道用水及漂白粉用量可按表5.2.9选用。
浸泡完毕后，放净消毒溶液，再放入生活饮用水冲洗，直至水质管理部门取样化验合格为止。
表5.2.9每100m管道消毒用水及漂白粉用量
管径（mm）
300
350
400
450
500
600
700
750
800
900
1000
用水量（m3）
7.1
9.6
12.6
15.9
19.6
28.3
38.5
44.2
50.2
63.6
78.5
漂白粉用量（kg）
0.71
0.96
1.26
1.59
1.96
2.83
3.85
4.42
5.02
6.36
7.85
管径（mm）
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2200
用水量（m3）
95
113
133
154
177
201
227
254
283
314
380
漂白粉用量（kg）
9.5
11.3
13.3
15.4
17.7
20.1
22.7
25.4
28.3
31.4
38
5.3劳动力组织
每个作业班组劳动力组织情况见表5.3：
表5.3每个作业班组劳动力组织情况表
序号
工种名称
人数
持证情况
备注
1
电工
1
应持有特殊工种操作证
2
管工
3
3
普工
2
4
挖掘机司机
1
应持有特殊工种操作证
5
吊车司机
1
应持有特殊工种操作证
合计
15
6材料与设备
6．1材料
材料进场和安装前必须经过抽样检查，严格进行外观和尺寸检查，不合格材料严禁用于工程上。
玻璃钢夹砂管道和管件的管材性能、管道等级和特点等应符合现行行业标准《玻璃纤维增强塑料夹砂管》CJ/T3079有关产品质量的要求，并应具有产品出厂合格证。
橡胶圈由管材供应厂家配套提供，其原材料的各项物理、力学指标必须符合国家有关标准规定，橡胶圈直径、环径系数满足设计要求；用于饮用水工程的管道及橡胶圈水卫生性能应符合国家《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》GB/T17219规定。
6．2设备
主要采用的机具设备见表6：
表6主要机具设备表
序号
设备名称
型号规格
数量
用途
1
挖掘机
1m3/斗
1台
土方开挖
2
汽车吊车
10t
1辆
管道吊装
3
自卸汽车
8t
3辆
运土运砂
4
插入式振动棒
2.2kw
2台
填砂振实
5
蛙式打夯机
HW60
2台
回填夯实
7
手动试压泵
SSY-2.5
1台
接口试压
8
电动试压泵
4D-SY170/6.3
1台
系统试压
9
潜水泵
扬程20m
2台
抽水
10
水泵
视管径确定
台
保证冲洗水流速度1m/s
7质量控制
7.1工程质量控制标准
7.1.1管道施工质量按《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268和《埋地给水排水玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管管道工程施工及验收规程》CECS129:
2001执行。
7.1.2管道基础及安装允许偏差按表7.1.2执行：
表7.1.2管道基础及安装允许偏差表
序号
项目
允许偏差（mm）
1
垫层
中线每侧宽度
不小于设计规定
高程
0
-15
2
管道基础
厚度
不小于设计规定
支承角侧边高程
不小于设计规定
3
管道安装
轴线位置
30
管道内底高程
D≤1000
±20
D>1000
±30
注：
D为管道内径（mm）。
7.1.3安装后管道初始和长期径向挠曲值不得超过表7.1.3的规定：
表7.1.3管道允许径向挠曲值
原土级别
1
2
3
4
5
公称管径
DN>300mm
平均初始值%
3.0
3.0
2.5
2.0
2.0
平均长期值%
5.0
5.0
5.0
5.0
5.0
7.2质量保证措施
7.2.1根据设计要求的公称压力规格和刚度选择管材。
管壁不得有裂缝、断皮等现象，接口工作面平整、光洁，管口椭圆度误差必须满足接口间隙即橡胶圈压缩率的要求。
管道运输过程中应作好管壁和接头的保护工作，承插口凹槽应包塑料布，防止凹槽损坏。
管材进入现场后，应逐根检查，并填写《管材抽样检查记录》。
7.2.2为防止露天管道受阳光的紫外线老化，可在外保护层树脂中加入抗老化剂，或在管道安装好后，刷抗老化剂树脂。
7.2.3橡胶圈要存放在-5～30℃的室内，湿度不应大于80％，存放位置不宜长期受紫外线光源照射，距热源的距离不小于1m，现场随用随取，放置应避免长期挤压、拉伸、以免变形，要防止与易挥发物溶液和油脂接触。
8安全措施
8.0.1施工前，必须对邻近建筑物、构筑物给水、排水、煤气、电力、电信、地下管线进行调查，摸清位置，作相应的标志并采取可靠的安全保护措施。
8.0.2沟槽应按设计要求开挖，注意观察是否有塌方迹象，必要时沟槽壁应设防护措施，并编制事故应急预案。
8.0.3管道吊装时应检查吊装机具是否安全，吊装管件下方不得有人停留。
起重机停机位置需防止土基浸水软化，采取垫方木或其它措施防止机体、支腿下陷或倾斜，雨天不能进行吊装作业。
8.0.4安装过程中应防止电焊或切割火星引发火灾。
8.0.5水压试验过程中，端部需顶撑，管道两端严禁站人；水压试验过程中严禁对管身、接口进行敲打或修补缺陷，遇到有缺陷时，应作出标记，卸压后才能进行修补。
8.0.6对影响交通及周围居民出行路段设专人疏导，设立显著的施工告示牌，加设围栏以及红色警示灯。
9环保措施
9.0.1保护既有的绿色植被，尽量减少施工对植被的破坏，因修建临时工程破坏道路、植被等时，应在拆除临时工程后及时恢复。
9.0.2管道开挖期间要随时做好防排水工作，防止水土流失或造成污染。
9.0.3施工中的弃土处理，应严格按照设计要求进行，做好防护工作，防止污染河流和农田。
9.0.4加强对施工机械的维修保养，遇到漏油、漏水的机械必须修好后方可继续参与施工，废油回收后集中存放，统一处理。
9.0.5冲洗和消毒水排放应连接至允许排放的排水沟道，防止消毒水污染环境。
10效益分析
10.0.1本工法可操作性强，安装简便、技术难度不大，管道过程安装质量容易控制，提高了施工效率；管道一次安装合格率高，减少了管道接口安装的返工现象，从而节省了机械设备和人工费用的支出，与传统施工方法相比该方法有较好的经济效益。
10.0.2采用本工法施工，沟槽明露时间缩短，降低了尘土排放，减少对交通和环境影响，有利于文明施工；能够有效避免管道系统试压时接口渗水、漏水的问题，减少管道返工造成不良影响；随着玻璃钢管道广泛应用，该工法将得到更好的实施，获得较好的社会效益。
11应用实例
本工法在连江县塘坂引水管道工程潘渡~罗仑段、连江县可门港供水工程金星钢铁厂~保福寺段和连江可门港供水工程--罗仑至文山段中成功应用。
下面以连江可门港供水工程--罗仑至文山段为例作简单介绍。
11.1工程概况
连江可门港供水工程--罗仑至文山引水工程Ⅰ标段，全长4300m，其中1821m采用DN1200刚度SN5000缠绕玻璃钢夹砂管，标准单节管道长度12m。
夹砂管间接口采用承插式双“o”型橡胶圈接口，与钢管或其他设备连接时采用盘承法兰短管转换连接。
玻璃钢夹砂管采用埋地敷设，管道工作压力PN=0.8MPa，试验压力1.2MPa。
11.0.2施工情况
11.0.1工程玻璃钢夹砂管平均管顶覆土深度1.2m，施工时玻璃钢夹砂管和钢管穿插进行，玻璃钢夹砂管在与钢管法兰连接处分段施工，玻璃钢夹砂管间双橡胶圈接口均利用手动试压泵逐一进行试压，接口试验压力为1.2MPa，在接口试压合格后方可安装后续管道，最后进行各段玻璃钢夹砂管分段系统试压，未发现接口破损和漏水现象。
11.0.2前期接口的逐一试压，有效保证了管道安装质量，该项工法工艺简单，安装简便，接口返工率低。
11.0.3工程于2006年12月1日开工，于2007年5月21日竣工。
11.3工程监测与结果评价
11.0.1工程监测
该工程采用本工法施工，共对的151个橡胶圈接口逐一进行检查，管道分段系统严密性试验未发现接口破损及漏水现象，通过设计要求的1.2MPa的试验压力要求，水压试验结果合格。
管道系统清洗和消毒后，水质经连江县病控制中心检测，符合供水卫生要求。
11.0.2结果评价
施工过程无安全生产事故发生。
工程经竣工验收，工程质量达到合同约定的“合格”标准。
经近半年运行，使用正常，业主反映良好。
随着玻璃纤维增强热固性树脂夹砂管在国内的进一步推广使用，该工法必将具有广泛的应用前景。
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