钱丽芬 水资源供水设计室
2006年4月7日，在观澜河引水工程管理处陈杰主任的带领下，考察团一行12人赴新疆乌鲁木齐考察考察引额济乌工程中玻璃钢夹砂管的使用情况。一、概况 在额尔齐斯河流域管理局，我们观看了引额济乌工程建设的多媒体资料，听取了新疆水利勘测设计院主管该工程的设计副总工程师李文新和额尔齐斯河流域管理局小洼槽管理处徐主任对该工程有关玻璃钢夹砂管的设计和施工情况。 额尔齐斯河位于新疆西北部，发源于阿尔泰山，最终汇入北冰洋。 额尔齐斯河流域开发工程是在额尔齐斯河中游修建引水枢纽工程，将额尔齐斯河的水引至乌鲁木齐。引额济乌一期工程南干渠长约376km，线路由隧洞、渡槽、倒虹吸、明渠组成。其中小洼槽倒虹吸管采用2根3.1m内径的玻璃钢夹砂管。 小洼槽倒虹吸全长5.766km(管线长5.315km)，最大静水压力为0.46MPa，允许的总水头损失为4.328m。一期一步工程采用双根内径为3.1m缠绕玻璃钢夹砂管道，双管设计流量为30.5m3/s，加大设计流量为35m3/s。主要建筑物等级为1级建筑物，其它次要建筑物为3级，临时建筑物为4级。整个倒虹吸管身共分成16段，倒虹吸沿线布置有进人孔2×14个（DN700mm）、进排气阀2×2×8个(DN300mm～400mm)，结合管道转弯及进人孔、排气阀的布置，设有镇墩2×17个，底部设有2×2个底部冲砂放空阀(DN300mm)。二、小洼槽倒虹吸管道布置 小洼槽倒虹吸全长5.766km(管线长5.315km)，最大静水压力为0.46MPa，允许的总水头损失为4.328m。一期一步工程采用双根内径为3.1m缠绕玻璃钢加砂管道，采用单沟单管埋设方式，两管中心间距为12.7m。双管设计流量30.5m3/s，加大设计流量35m3/s。进口一期二步最高水位591.386m。表1 小洼槽倒虹吸管线布置一览表 序号桩号管轴线高程（m）竖向转角（0）弯管中心角（0）10+231.000582.553 20+523.000575.3001.4230.08530+886.900566.8001.3380.62941+258.500562.2000.7090.33051+470.000560.8000.3790.45561+770.000561.200-0.0761.02672+030.000566.200-1.1020.92482+480.000567.600-0.1781.71493+006.000553.5001.5360.863103+200.400551.2170.6730.365113+436.000549.9500.3080.473123+769.000550.9080.1650.258134+120.000553.500-0.4230.366144+635.600560.600-0.7890.524155+089.500571.000-1.3131.047165+412.000572.500-0.2663.595175+480.000581.679-3.8613.861说明：表中竖向转角为管轴线与水平方向的转角。管线0+227～0+523段水平转角为0.503 0，5+412～5+548水平转角为-0.906 0外，其余均为00。 管道工作压力均在0.46MPa以下。水击压力通过控制出口闸门的关闭速度，使水击压力值控制在玻璃钢管道所能承受的0.4倍工作压力，控制在0.16MPa以下。因此，全线管道压力等级均采用0.46MPa。倒虹吸管道沿线布置有2×16个镇墩，用于检查用的进人孔2×14进人孔，孔径为DN700mm。 根据进排气阀的设置要求，除在管线凸起部位设置进排气阀外，沿线平均800m左右设置一个进排气阀。进排气阀单线共布置8个点，考虑到事故备用，在每个进排气阀处增设一个相同的进排气阀，互为备用，全线共布置2×2×8个进排气阀。除出口进排气阀的管径为DN400mm以外，其余均为DN300mm。 底部放空排砂孔2×2个，分别布置在管线凹段最低点桩号1+470、3+436处，管径DN300mm，管线的水经过固定锥形阀、消能井消能后排出。 管线镇墩、排气阀、进人孔布置详见表2：表2 小洼槽倒虹吸管道沿线镇墩、进人孔、排气阀布置一览表序号桩号相关参数镇墩进人孔(DN700mm)排气阀（DN300mm)放水孔(DN300mm)10+5232#镇墩1#进人孔 20+886.93#镇墩2#进人孔1#排气阀 31+258.54#镇墩3#进人孔 41+4705#镇墩4#进人孔 1#放水孔51+7707#镇墩5#进人孔 62+0308#镇墩6#进人孔2#排气阀 72+4809#镇墩 3#、4#排气阀 82+5309a#镇墩7#进人孔 83+00610#镇墩8#进人孔5#排气阀 93+200.401#支墩 93+43611#镇墩9#进人孔 2#放水孔103+76913#镇墩10#进人孔 114+12014#镇墩11#进人孔6#排气阀 124+635.615#镇墩12#进人孔 135+089.516#镇墩13#进人孔7#排气阀 145+41217#镇墩14#进人孔 155+48018#镇墩（出口镇墩） 8#进排气阀（DN400） 说明：表中桩号为镇墩中心桩号（除出口镇墩外）。 管线转弯弯管及接进人孔、进排气孔、放水孔的三通配件管道，均采用钢制管道，设有镇墩，镇墩长度6m～7m，与玻璃钢管连接接头设置在镇墩外（露出镇墩长度≤1.1m），采用承插连接，钢制管道连接端头均为承口，玻璃钢管道连接端头为插口。钢制配件管的管壁厚度均为26mm，内壁防腐采用① 喷锌三道，干膜厚120～150μm。② 环氧云铁中间漆一道，干膜厚60μm。③ 环氧类无毒面漆二道，干膜厚120μm，乳白色。外壁防腐：镇墩内采用强力胶砂浆防腐，镇墩外的钢制三通管及钢制短管采用超厚浆型环氧煤沥青防锈漆500μm。三、设计参数（1）管道公称直径：DN3100；（2）管道长度：1200mm(有效长度)；（3）连接方式：插双”O”形密封圈连接。密封圈材质为三元乙丙橡胶，横截面直径￠38～40，压缩比40%，环径比88%。（4） 管道制造方式：往复式定长缠绕玻璃钢夹砂工艺。（5）工作压力 Pw：PN0.46MPa；（6）波动压力Ps：0.4Pw；（7）管道真空压力Pv：0.1MPa；（8）管道工作温度及范围：输水期为4—10月共7个月，气温范围为5℃—40℃，平均使用气温25℃。(当年最高气温40.60C，最低气温-43.50C)。（9）输送介质：淡水原水；（10） 埋设深度：最大覆土深度4m，最小覆土深度2m(按不利组合考虑)。（11）地下水位：地下水位标高不计。（12）地表荷载PL：按汽－20级汽车及挂－100车辆考虑。（13）临时堆土荷载：考虑施工临时堆土荷载，取10000Pa，对临时堆土荷载和地表动荷载，取两者中之大者进行设计。（14）最大允许长期垂直挠曲变形量：3%；（15） 地震烈度：6度；（16）管道刚度等级：7500N/m2；（17） 接头刚度≥25000N/m2，承口和插口刚度应一致。（18） 强度安全系数：6；（19）管道回填：管区回填（管顶30cm以下区域）采用当地料场C49、C51号的砂砾料（粒径≤20mm）压实回填。管顶以上30cm～100cm采用当地白砂岩，管顶以上采用当地开挖料回填，在整个回填面表层设10cm的砂砾料。四、管道结构层设计结果（1）管壁总厚度：58.5mm；（2）内衬厚度：2.5mm；（3）结构层厚度：55.5 mm；（4）外保护层厚度：0.5mm； 五、结构复核计算 结构计算是依据《玻璃纤维缠绕增强热固性树脂夹砂压力管》（JC/T838—1998）中要求的计算项进行的，同时考虑特殊性，还对玻璃钢夹砂管道作了抗震计算。表4 小洼槽倒虹吸DN3100缠绕玻璃钢夹砂管道性能检测主要结果检测项目单位检测结果(平均值)指标值评定力学性能管钢度N/m28352≥7500通过初始挠曲性A水平B水平9.6 %16% 通过环向拉伸强度KN/m≥5420≥5089通过轴向拉伸强度KN/m≥679≥515通过水压渗漏MPa0.7≥0.69通过固化度％94.1≥90通过巴氏硬度 52≥40达到要求各层树脂含量内衬层％68.1≥ 65通过结构层％32.5≥（35±5）通过砂芯层％25.8≥25通过外表面层％83.1≥80通过管壁直管段各组分含量树脂％29 通过纤维％18.9 通过石英砂％52.0 通过 检测结果均满足设计要求。