玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践.pdf

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 72 玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践  2014年8月   玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践        杨建明,时强,潘多军,吴循    (1.新疆塔城地区白杨河引水工程建设管理局,新疆塔城 834700;2.新疆鹏远新材料股份有限公司;新疆乌鲁木齐 830000)  摘要:本文结合白杨河引水工程实例,从工程概况、顶管内管线安装施工技术、涵洞内管线安装施工等方面介绍了在该工  程中,玻璃钢夹砂管道跨越国道和高速公路的施工工艺及质量管理的重点及措施,对在工程施工中出现和可能出现的问题进     行了探讨并提供了可行的解决方案。          关键词:玻璃钢夹砂管道;引水工程;国道;高速公路;施工  中图分类号:TB332:TU996  文献标识码:A  ——— 文章编号:10030999(2014)08007205     1引言      我国水资源分布严重不均,总体呈东多西少、   南多北少的特点,同一地区水资源分布也大多不均       衡。随着社会的发展和我国工业化进程的不断推    进,一些地区的缺水问题越来越突出,成为制约社会     经济发展的瓶颈问题,因此,长距离的引水和调水工    程越来越多,规模也越来越大J。然而,很多引水工   程的管线都不得不穿越已建成的国道和高速公路。   考虑到交通正常运行需要,一般情况是在国道和高   速公路下面预留涵洞,以便管线安装。然而,大多国  道和高速公路在建设时期都没有相应的引水工程规        划,因而无法预留引水管线涵洞。针对类似引    水工程管道穿越公路的文献并不多,本文提出的施    工工艺,可以有效解决在不破坏已建成道路的情况   下安装引水管道的问题,为相关工程施工提供有益 参考。  2工程概况   本文结合白杨河引水工程穿越217国道和乌尔  禾一福海高速公路的施工经验,探讨引水工程中管道   穿越国道、高速公路的施工工艺,施工中出现的问题   及可行的解决办法。白杨河引水工程是目前国内供  水主管线采用单管最长的工程,主要担负着向新疆 和布克赛尔县工业园区、和丰县鲁能电厂、矿产资源   开发供水和城镇用水,保障牧民定居饲草料基地建   设用水,由水库枢纽部分和输水管道两部分组成,工  程总投资7.9亿元。输水管道工程包括输水干管和    两条支管,总长119.159千米,全部为玻璃钢夹砂管     道,年输水能力6750万m。  白杨河引水工程管线要穿越217国道和在建的 乌尔禾.福海高速公路。217国道是该地区的石油运    输大通道、新疆维吾尔自治区的南北公路干线,同时   也是塔城地区、阿勒泰地区到首府乌鲁木齐的主要 交通道路之一,车流量非常大,引水管线安装不能破   坏现有公路且不能影响交通。由于217国道建设时     期较早,建设时期尚无白杨河水库至和丰县工业园    的引水规划,因此没有在建设时期预留涵洞,本文中 先采用顶管,再在顶管中安装管线的施工工艺。   该工程引水管线同时还要穿越在建的乌尔禾一 福海高速公路,由于乌尔禾.福海高速公路建设时期     已有白杨河水库至和丰县的引水规划,所以预先留   有涵,本文中采用钢制支座固定技术解决管线安 装问题。   3管线穿越国道的施工技术   非开挖铺设技术彻底解决了管道埋设施工中对     道路交通的堵塞的难题,在稳定土层和环境保护方     面凸显其优势J,这对交通繁忙、人口密集、地面建     筑物众多、地下管线复杂的城市是非常重要的。白  杨河引水工程在穿越217国道的施工中采用非开挖 技术,即玻璃钢顶管和牵引拉入套管相结合的技术,    先将大口径玻璃钢顶管通过千斤顶顶进国道下方, 然后通过吊葫芦或其他牵引设备在大口径玻璃钢顶   管中依次安装小口径玻璃钢夹砂管线。   收稿日期:2014-03-05  本文作者还有王磊。       作者简介:杨建明(1964一),男,高级工程师,研究方向为复合材料结构设计。  通讯作者:时强。   FRP/CM。20 ̄41No.8   2014年第8期       玻璃钢/复合材料 73    3.1管线穿越国道施工技术     穿越217国道引水管线的总长度为39m,规格    为DN1100一SN7500一PN1.0,材质为玻璃钢夹砂管,单      根长度为12m,顶管采用DN1600一SN15000.PNO.1  的玻璃钢管。玻璃钢顶管是给排水领域较新的非开     挖顶管产品,能够直接穿越公路、江河、地面建筑物、      铁道,具有良好的耐腐蚀、重量轻、外表光滑、地质条    件适应性好等特性,施工方便、容易纠偏、对顶进设  备要求低。  为能够顺利将直径1.1m的玻璃钢夹砂管道牵     引拉入直径为1.6m的玻璃钢顶管中,需要在直径      为1.1m的玻璃钢夹砂管上糊制钢脚轮,糊制位置     为距管道纵向中轴线350ram,两脚轮间距为700ram, 糊制面积为400×   400mm。见图1和图2所示。    图1施工安装示意图(单位:lnn1)      Fig.1Installationschematicdiagram(Unit:mm)   图2钢制脚轮    Fig.2Steeltruckle    3.2管线穿越国道施工工艺与流程   (1)测量:首先根据设计基本资料和数据,现场          测量过路段实际长度、道路两侧的管沟宽度和深 度等。   (2)顶管施工:玻璃钢顶管制造和检测应符合    《GB/T21492.2008玻璃纤维增强塑料顶管》,包括       原材料性能、外观、力学性能、检验方法、运输、链接 等。顶管施工及验收应遵守中国非开挖技术协会行    业标准《顶管施工技术与验收规范》。确保施工质 量安全可靠。   (3)排管:根据测量长度进行排管,过路套管长       度为39m,排管管道长度为42m,套管两端各预留   1.5m以便与道路两侧管线对接。需12m有效长度     管道3根,6m有效长度管道1根。    (4)糊制钢制脚轮:由于管道自身重量较大,且 顶管直径与套管直径仅糊制钢脚轮以便玻璃钢夹砂 管道能顺利将钢制脚轮糊制在要安装的玻璃钢夹砂     管道上,糊制位置为:距管道纵向中轴线350ram,两  脚轮间距为700ram,糊制面积为400× 400ram。     (5)检查管道质量:检查要安装的管道外观质   量,确保要安装的管道无明显缺陷。   (6)清理承插连接口:安装前应先将承插口内    部和插口外部的泥土、脏污清刷干净,彻底清扫管内    的杂物和尘土。清理管子承口和插口,使工作面光     滑无突起异物。安装时将管材的插口、承口刷食品   级植物油。     (7)安装密封圈:安装时用食品级植物润滑油    润滑胶圈,胶圈放人插口槽内后,在胶圈下插入工具     短棒,并沿管道插口周边移动2~3圈来调整胶圈松  紧。安装时胶圈应保证平正无扭曲,若安装时发现    胶圈扭曲,应立即退出,重新安装。将胶圈套入玻璃  “”  钢管插口的胶圈凹槽后,用专用U型环理顺胶圈, ’Ⅲ  以确保安装的胶圈平正。    (8)安装承插接口:胶圈安装完成后,用三角吊    葫芦移动待安装管道,保证管道纵向线与套管纵向    线一致,脚轮在套管纵向线两边距离相等。将插口    缓缓靠近承口,人工调整左右偏差,10t吊葫芦调整    管道高低。设置专人观察承插口对接情况,人站在      管接口处,观察承插口的缝隙亮光是否均匀,如缝隙       亮光均匀,说明承、插口对正,用三角吊葫芦或管内     手拉吊葫芦使插口缓慢进人承口。在进入过程中,    仔细观察胶圈滑入情况,并用直尺及限位块及时检   查环向间隙是否均匀,随时进行调整,环向问隙控制    在20~35ram。管道对接就位后,在管道承口端放置    2.5m的水平靠尺,利用靠尺中点上线锤确定管道中   心线及管底标高测量点。在安装过程中要注意承插  口处的打压孔和排气孔的正确位置,即保证排气孔  位于正上方。管子安装过程中若发现胶圈脱槽或挤   坏,则应将管子拆除更换胶圈后再进行安装,且接头   和胶圈须重新清洁、涂刷食用植物油。   (9)牵引拉人套管:牵引绳系在脚轮上,将安装     好的管道拉入套管内,安装完毕一根拉一根,依次   FRP/CM2014.No.8 74 玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践  2014年8月  进行。    (10)水压试验:根据ISO8639:2000,7.2的检  测要求和方法,按工作压力的1.5倍进行接头密封    性能水压试验,保持15rain,观察接头是否渗漏。由    于管线安装后要注入混凝土砂浆,很难返工,所以接  头密封性检测是非常关键的环节,同时要确保胶圈 的回弹性能和质量。    (11)套管内混凝土注浆:管道承插口合格后即  可进行套管内注入混凝土,要求注入高度为套管底   部内壁起纵向800mm,先回填管道两侧腋下的三角   区,并注意夯实,然后分层对称回填管两侧。    3.3注意事项、可能出现的问题及可行的解   决方案  (1)顶管与夹砂管空隙之问注入混凝土砂浆时    会出现漂管现象,可行的解决方案有以下几种:一是    封闭过路段玻璃钢夹砂管线两端,并注水;二是在过    路段玻璃夹砂管线中倒人沙子等增加自重,防止漂    管,注意注入混凝土砂浆(其配比为水泥:砂子石子=  4326291245,即C30)要分多次进行。第一次注入   三分之一高度,待混凝土砂浆固化后,再进行第二次   注入砂浆;三是在管线顶部加局部支撑,但玻璃钢管   道属于柔性材料管道,支撑可能造成管道局部变形,  对于玻璃钢管道不可行;四是采用边安装管道边灌    砂或砂浆喷射固定的办法,等39m全部完工,人员    操作不便。本工程最终采用第二种方案,即在管道  里灌砂的方法。      (2)脚轮需事先预制好,到现场糊制。预制时  要计算好脚轮底部与管道最低点的高度差,不宜过   小,应大于等于3cm,否则在安装时管线可能与顶管   内壁和接头产生碰撞、摩擦等阻力,进而造成管线安    装困难乃至损坏。也不宜过大,太大导致管线顶部          与顶管顶部的问隙减小,不利于检测接头的密封 性能。     (3)管线牵引时,未进入顶管内的管道要辅以   吊装机械以保证与已进入顶管内的管道同轴。   (4)由于要在每个接头处检测密封性,所以在 设计套管时要考虑顶管与玻璃钢夹砂套管之间的间 隙能够容纳人并可实施安装打压设备等操作空问。   白杨河引水工程过公路的玻璃钢顶管直径为1.6m,  玻璃钢夹砂套管直径为1.1in,大小管之间的间隙可   容纳人及安装打压设备等作业空间]。   (5)在管道顶进过程中,施工中采用注浆工艺,     FRP/C:M2014iNoi8   利用触变泥浆套减少顶进过程中管壁与土体之间的 摩擦力,并填充流失的土体,减少土体变形、沉降和 隔水。 (6)为防止过路两端不均匀沉降,很可能造成“” 双0圈失效、承插口处漏水,因单管允许最大借转          角度为1。,所以需在每端安装两根3m长的调节   短管。  4管线穿越高速公路涵洞的施工技术 白杨河引水工程在穿越乌尔禾.福海高速公路     时采用预留涵}同和钢制支座固定相结合的施工技  术。由于乌尔禾.福海高速正处于建设期,因此可在  规划中增设涵洞以方便管线安装。由于管线最低点   和涵洞底部有150ram的高差,因此在涵洞中安装管   线时采用了钢制支座和钢带固定。见图3。  图3高速公路涵洞中的管线安装(单位:mm)       Fig.3PipelininginthehighwayCulvert(Unit:mm)    4.1管线穿越高速公路施工技术  工程中在涵洞内安装管道较为常见。白杨河引    水工程管线穿过乌尔禾.福海高速公路管材选用规     格为DN1100.PN1.0-SN7500玻璃钢夹砂管道,单根  长度为12m,涵洞内管道采用整管承插链接方式铺    设,并设置钢制支座,用扁铁将管道包裹固定。在支  座和管道之间、扁铁与管道接触部位均采用8ram厚  的橡胶垫保护。钢制支座采用高强化学锚栓固定于          涵洞底板上,在涵洞人口处采用150mm厚的砂垫  层,同时在出口设置支座,以确保管线稳定。   4.2管线穿越高速公路施工工艺与流程    (1)涵洞施工:涵洞施工按国家标准和技术操     作规程实施,应确保涵洞工程质量和预留足够的管 线安装作业空间。      (2)钻螺栓孔:根据实际勘测数据和设计图纸    画出支座位置,在对应的锚栓孔处画线,采用冲击钻 在相应位置钻孔,孔径、孔深及螺栓直径应由专业技  术人员在现场根据化学锚栓使用说明书确定。    (3)化学锚栓安装:根据化学锚栓使用说明书,  使用专用安装夹具,将螺杆强力旋转插入直至孑L底。  2014年第8期       玻璃钢/复合材料 75      (4)支座安装:根据画线位置将制作好的钢制  支座放入涵穿应位置,并在支座上放好橡胶垫。     (5)管道安装:将要安装的玻璃钢夹砂管道逐     个放人涵洞支座上,承插连接,并进行调整,使管道 和支座处于正常位置。    (6)钢带安装:首先对接头进行密封性检测,确    定密封性能良好后将管道用扁铁与支座固定,最后  将支座和化学锚栓用螺栓固定于涵洞底板上。   4.3注意事项、可能出现的问题及可行的解 决方案    (1)考虑到高速公路上车流量较多,涵洞空间     较大及其他外界因素冲击等因素],必须对涵洞内     的管线进行固定且在固定钢带与管壁之间垫橡胶    垫,以确保管线承插口连接的可靠性。     (2)化学锚栓安装方便、灵活、可靠。施工中要   正确安装,在将螺杆旋转插入孔底时,当旋至孔底或    螺栓上标志位置时,立刻停止旋转,取下安装夹具,  凝胶后至完全固化前避免扰动。超时旋转会导致胶  液流失,影响锚固力。     (3)要特别注意固定顺序,正确顺序是先将钢          带与支座固定,然后将支座与底板通过化学锚栓 固定。      (4)要在固定之前先打压,确定密封性能良好    时再固定,避免发生安装固定后出现渗漏现象。 (5)所有管道安装完成后也需要对每个接头再    次进行打压检测,以确保接头的密封性。进出洞的   管道高程和管道转角及管线坡度需要预先测量并调  整好,做好排管设计以及钢制支座的高度设计等。    管道与钢制支座、钢带的安装见图4和图5。  图4管道与钢制支座、钢带的安装(正面)        Fig.4PipeandSteelBearing、SteelBelt(theobverseside)   图5管道与钢制支座、钢带的安装(侧面)        Fig.5PipeandSteelBearing、SteelBelt(theprofile)   5打压试验 打压试验是判断引水管线连接是否可靠的常用  “” 方法之一l1J。玻璃钢管之间采用承插式双O型密    封圈连接,所以每安装一根管道,就可以在承插口处  “”    进行打压,以检测双O型圈的密封效果。外打压    试验跟内打压试验原理是相同的,不同之处在于打  压孔设在管道承口上。用手动试压泵直接通过管材    出厂时设置的试压孔,加水打压至管道工作压力的     1.5倍,7I,既可在回填之前检测管道橡胶圈是否    安装反向或扭曲,又可在回填之后检测管道各个方   向承压情况下的橡胶圈密封情况,可保证管道输水  之后的安全运行。通常在施工中可以进行多次打压   试验,在安装每根管道后可以进行打压试验,也可以  回填土回填到一定高度时进行打压试验,以确保后 续施工没有对管线接头的密封性造成影响。    6结论  本文以白杨河引水工程为例,分别就玻璃钢夹   砂管道穿越国道和穿越高速公路两种情况的施工技     术、工艺与流程做了详细的介绍,对在工程施工中出            现和可能出现的问题进行了探讨并提供了解决 方案。  本文中提出的玻璃钢夹砂管道穿越公路施工技  术可为类似大型引水工程穿越国道、高速公路提供一  种切实可行的参考方案。尤其是就玻璃钢夹砂管  |嗽4-is 76       玻璃钢夹砂管道穿越国道和高速公路的工程实践  2014年8月 道穿越国道时遇到漂管问题和管线过高速公路时遇   到的固定问题,分别提供了不同的解决方案,为玻璃 钢夹砂管道在其他类似工程的推广应用提供了有益 的参考。 参考文献       [1]李卓球,岳红军.玻璃钢管道与容器[M].北京:科学出版社, 1990.600_604.         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EGlEERINGPRACTICEOFFRPMPIPELINESACROSS      THENATIoNALRoADoREXPRESSWAY        YANGJian-ruing,SHIQiang,PANDuo.jun。,WUXun  —      (1.XinJiangBaiYangHeWaterdiversionProjectConstructionandManagementDepartment,  TaChen834700,China;       2.XinjiangPengyuanNewMaterialStockCo.,Ltd.,Urumqi830002,China)            Abstract:Thispaperdiscussesglassfiberreinforcedplasticmortarpipes(FRPM)Sconstructiontechnology                  forspanningthefreewayandtheimportanceandmeasuresofqualitymanagementfromtheaspectsofprojectprofile,     —         constructiontechnologyforinstallingoftrenchlesspipelines,theconstructiontechnologyforinstallingpipelinesin                culvertandpressuretest.Meanwhile,thepaperanalyzessomeproblemsthatmayoccurandprovidesthecorre        spondingsolutionsforthistwokindsoftechnology. —   Keywords:FRPM;waterdiversionproject;nationalroad;expressway;construction   FRP/CM2O14.No.8
庸梦人
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