2006年4月7日，在觀瀾河引水工程管理處陳杰主任的帶領(lǐng)下，考察團(tuán)一行12人赴新疆烏魯木齊考察考察引額濟(jì)烏工程中玻璃鋼夾砂管的使用情況。
一、概況
在額爾齊斯河流域管理局，我們觀看了引額濟(jì)烏工程建設(shè)的多媒體資料，聽(tīng)取了新疆水利勘測(cè)設(shè)計(jì)院主管該工程的設(shè)計(jì)副總工程師李文新和額爾齊斯河流域管理局小洼槽管理處徐主任對(duì)該工程有關(guān)玻璃鋼夾砂管的設(shè)計(jì)和施工情況。
額爾齊斯河位于新疆西北部，發(fā)源于阿爾泰山，最終匯入北冰洋。
額爾齊斯河流域開(kāi)發(fā)工程是在額爾齊斯河中游修建引水樞紐工程，將額爾齊斯河的水引至烏魯木齊。引額濟(jì)烏一期工程南干渠長(zhǎng)約376km，線路由隧洞、渡槽、倒虹吸、明渠組成。其中小洼槽倒虹吸管采用2根3.1m內(nèi)徑的玻璃鋼夾砂管。
小洼槽倒虹吸全長(zhǎng)5.766km(管線長(zhǎng)5.315km)，最大靜水壓力為0.46MPa，允許的總水頭損失為4.328m。一期一步工程采用雙根內(nèi)徑為3.1m纏繞玻璃鋼夾砂管道，雙管設(shè)計(jì)流量為30.5m3/s，加大設(shè)計(jì)流量為35m3/s。主要建筑物等級(jí)為1級(jí)建筑物，其它次要建筑物為3級(jí)，臨時(shí)建筑物為4級(jí)。
整個(gè)倒虹吸管身共分成16段，倒虹吸沿線布置有進(jìn)人孔2×14個(gè)（DN700mm）、進(jìn)排氣閥2×2×8個(gè)(DN300mm～400mm)，結(jié)合管道轉(zhuǎn)彎及進(jìn)人孔、排氣閥的布置，設(shè)有鎮(zhèn)墩2×17個(gè)，底部設(shè)有2×2個(gè)底部沖砂放空閥(DN300mm)。
二、小洼槽倒虹吸管道布置
小洼槽倒虹吸全長(zhǎng)5.766km(管線長(zhǎng)5.315km)，最大靜水壓力為0.46MPa，允許的總水頭損失為4.328m。一期一步工程采用雙根內(nèi)徑為3.1m纏繞玻璃鋼加砂管道，采用單溝單管埋設(shè)方式，兩管中心間距為12.7m。雙管設(shè)計(jì)流量30.5m3/s，加大設(shè)計(jì)流量35m3/s。進(jìn)口一期二步最高水位591.386m。
表1 小洼槽倒虹吸管線布置一覽表
序號(hào) | 樁號(hào) | 管軸線高程（m） | 豎向轉(zhuǎn)角（0） | 彎管中心角（0） |
1 | 0+231.000 | 582.553 | | |
2 | 0+523.000 | 575.300 | 1.423 | 0.085 |
3 | 0+886.900 | 566.800 | 1.338 | 0.629 |
4 | 1+258.500 | 562.200 | 0.709 | 0.330 |
5 | 1+470.000 | 560.800 | 0.379 | 0.455 |
6 | 1+770.000 | 561.200 | -0.076 | 1.026 |
7 | 2+030.000 | 566.200 | -1.102 | 0.924 |
8 | 2+480.000 | 567.600 | -0.178 | 1.714 |
9 | 3+006.000 | 553.500 | 1.536 | 0.863 |
10 | 3+200.400 | 551.217 | 0.673 | 0.365 |
11 | 3+436.000 | 549.950 | 0.308 | 0.473 |
12 | 3+769.000 | 550.908 | 0.165 | 0.258 |
13 | 4+120.000 | 553.500 | -0.423 | 0.366 |
14 | 4+635.600 | 560.600 | -0.789 | 0.524 |
15 | 5+089.500 | 571.000 | -1.313 | 1.047 |
16 | 5+412.000 | 572.500 | -0.266 | 3.595 |
17 | 5+480.000 | 581.679 | -3.861 | 3.861 |
說(shuō)明：表中豎向轉(zhuǎn)角為管軸線與水平方向的轉(zhuǎn)角。管線0+227～0+523段水平轉(zhuǎn)角為0.503 0，5+412～5+548水平轉(zhuǎn)角為-0.906 0外，其余均為00。 |
管道工作壓力均在0.46MPa以下。水擊壓力通過(guò)控制出口閘門的關(guān)閉速度，使水擊壓力值控制在玻璃鋼管道所能承受的0.4倍工作壓力，控制在0.16MPa以下。因此，全線管道壓力等級(jí)均采用0.46MPa。
倒虹吸管道沿線布置有2×16個(gè)鎮(zhèn)墩，用于檢查用的進(jìn)人孔2×14進(jìn)人孔，孔徑為DN700mm。
根據(jù)進(jìn)排氣閥的設(shè)置要求，除在管線凸起部位設(shè)置進(jìn)排氣閥外，沿線平均800m左右設(shè)置一個(gè)進(jìn)排氣閥。進(jìn)排氣閥單線共布置8個(gè)點(diǎn)，考慮到事故備用，在每個(gè)進(jìn)排氣閥處增設(shè)一個(gè)相同的進(jìn)排氣閥，互為備用，全線共布置2×2×8個(gè)進(jìn)排氣閥。除出口進(jìn)排氣閥的管徑為DN400mm以外，其余均為DN300mm。
底部放空排砂孔2×2個(gè)，分別布置在管線凹段最低點(diǎn)樁號(hào)1+470、3+436處，管徑DN300mm，管線的水經(jīng)過(guò)固定錐形閥、消能井消能后排出。
管線鎮(zhèn)墩、排氣閥、進(jìn)人孔布置詳見(jiàn)表2：
表2 小洼槽倒虹吸管道沿線鎮(zhèn)墩、進(jìn)人孔、排氣閥布置一覽表
序號(hào) | 樁號(hào) | 相關(guān)參數(shù) |
鎮(zhèn)墩 | 進(jìn)人孔(DN700mm) | 排氣閥（DN300mm) | 放水孔(DN300mm) |
1 | 0+523 | 2#鎮(zhèn)墩 | 1#進(jìn)人孔 | | |
2 | 0+886.9 | 3#鎮(zhèn)墩 | 2#進(jìn)人孔 | 1#排氣閥 | |
3 | 1+258.5 | 4#鎮(zhèn)墩 | 3#進(jìn)人孔 | | |
4 | 1+470 | 5#鎮(zhèn)墩 | 4#進(jìn)人孔 | | 1#放水孔 |
5 | 1+770 | 7#鎮(zhèn)墩 | 5#進(jìn)人孔 | | |
6 | 2+030 | 8#鎮(zhèn)墩 | 6#進(jìn)人孔 | 2#排氣閥 | |
7 | 2+480 | 9#鎮(zhèn)墩 | | 3#、4#排氣閥 | |
8 | 2+530 | 9a#鎮(zhèn)墩 | 7#進(jìn)人孔 | | |
8 | 3+006 | 10#鎮(zhèn)墩 | 8#進(jìn)人孔 | 5#排氣閥 | |
9 | 3+200.40 | 1#支墩 | | | |
9 | 3+436 | 11#鎮(zhèn)墩 | 9#進(jìn)人孔 | | 2#放水孔 |
10 | 3+769 | 13#鎮(zhèn)墩 | 10#進(jìn)人孔 | | |
11 | 4+120 | 14#鎮(zhèn)墩 | 11#進(jìn)人孔 | 6#排氣閥 | |
12 | 4+635.6 | 15#鎮(zhèn)墩 | 12#進(jìn)人孔 | | |
13 | 5+089.5 | 16#鎮(zhèn)墩 | 13#進(jìn)人孔 | 7#排氣閥 | |
14 | 5+412 | 17#鎮(zhèn)墩 | 14#進(jìn)人孔 | | |
15 | 5+480 | 18#鎮(zhèn)墩 （出口鎮(zhèn)墩） | | 8#進(jìn)排氣閥 （DN400） | |
說(shuō)明：表中樁號(hào)為鎮(zhèn)墩中心樁號(hào)（除出口鎮(zhèn)墩外）。 |
管線轉(zhuǎn)彎彎管及接進(jìn)人孔、進(jìn)排氣孔、放水孔的三通配件管道，均采用鋼制管道，設(shè)有鎮(zhèn)墩，鎮(zhèn)墩長(zhǎng)度6m～7m，與玻璃鋼管連接接頭設(shè)置在鎮(zhèn)墩外（露出鎮(zhèn)墩長(zhǎng)度≤1.1m），采用承插連接，鋼制管道連接端頭均為承口，玻璃鋼管道連接端頭為插口。鋼制配件管的管壁厚度均為26mm，內(nèi)壁防腐采用① 噴鋅三道，干膜厚120～150μm。② 環(huán)氧云鐵中間漆一道，干膜厚60μm。③ 環(huán)氧類無(wú)毒面漆二道，干膜厚120μm，乳白色。外壁防腐：鎮(zhèn)墩內(nèi)采用強(qiáng)力膠砂漿防腐，鎮(zhèn)墩外的鋼制三通管及鋼制短管采用超厚漿型環(huán)氧煤瀝青防銹漆500μm。
三、設(shè)計(jì)參數(shù)
（1）管道公稱直徑：DN3100；
（2）管道長(zhǎng)度：1200mm(有效長(zhǎng)度)；
（3）連接方式：插雙”O(jiān)”形密封圈連接。密封圈材質(zhì)為三元乙丙橡膠，橫截面直徑￠38～40，壓縮比40%，環(huán)徑比88%。
（4） 管道制造方式：往復(fù)式定長(zhǎng)纏繞玻璃鋼夾砂工藝。
（5）工作壓力 Pw：PN0.46MPa；
（6）波動(dòng)壓力Ps：0.4Pw；
（7）管道真空壓力Pv：0.1MPa；
（8）管道工作溫度及范圍：輸水期為4—10月共7個(gè)月，氣溫范圍為5℃—40℃，平均使用氣溫25℃。(當(dāng)年最高氣溫40.60C，最低氣溫-43.50C)。
（9）輸送介質(zhì)：淡水原水；
（10） 埋設(shè)深度：最大覆土深度4m，最小覆土深度2m(按不利組合考慮)。
（11）地下水位：地下水位標(biāo)高不計(jì)。
（12）地表荷載PL：按汽－20級(jí)汽車及掛－100車輛考慮。
（13）臨時(shí)堆土荷載：考慮施工臨時(shí)堆土荷載，取10000Pa，對(duì)臨時(shí)堆土荷載和地表動(dòng)荷載，取兩者中之大者進(jìn)行設(shè)計(jì)。
（14）最大允許長(zhǎng)期垂直撓曲變形量：3%；
（15） 地震烈度：6度；
（16）管道剛度等級(jí)：7500N/m2；
（17） 接頭剛度≥25000N/m2，承口和插口剛度應(yīng)一致。
（18） 強(qiáng)度安全系數(shù)：6；
（19）管道回填：管區(qū)回填（管頂30cm以下區(qū)域）采用當(dāng)?shù)亓蠄?chǎng)C49、C51號(hào)的砂礫料（粒徑≤20mm）壓實(shí)回填。管頂以上30cm～100cm采用當(dāng)?shù)匕咨皫r，管頂以上采用當(dāng)?shù)亻_(kāi)挖料回填，在整個(gè)回填面表層設(shè)10cm的砂礫料。
四、管道結(jié)構(gòu)層設(shè)計(jì)結(jié)果
（1）管壁總厚度：58.5mm；
（2）內(nèi)襯厚度：2.5mm；
（3）結(jié)構(gòu)層厚度：55.5 mm；
（4）外保護(hù)層厚度：0.5mm；
五、結(jié)構(gòu)復(fù)核計(jì)算
結(jié)構(gòu)計(jì)算是依據(jù)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹(shù)脂夾砂壓力管》（JC/T838—1998）中要求的計(jì)算項(xiàng)進(jìn)行的，同時(shí)考慮特殊性，還對(duì)玻璃鋼夾砂管道作了抗震計(jì)算。
表4 小洼槽倒虹吸DN3100纏繞玻璃鋼夾砂管道性能檢測(cè)主要結(jié)果
檢測(cè)項(xiàng)目 | 單位 | 檢測(cè)結(jié)果 (平均值) | 指標(biāo)值 | 評(píng)定 |
力學(xué)性能 | 管鋼度 | N/m2 | 8352 | ≥7500 | 通過(guò) |
初始撓曲性 | A水平 B水平 | 9.6 % 16% | | 通過(guò) |
環(huán)向拉伸強(qiáng)度 | KN/m | ≥5420 | ≥5089 | 通過(guò) |
軸向拉伸強(qiáng)度 | KN/m | ≥679 | ≥515 | 通過(guò) |
水壓滲漏 | MPa | 0.7 | ≥0.69 | 通過(guò) |
固化度 | ％ | 94.1 | ≥90 | 通過(guò) |
巴氏硬度 | | 52 | ≥40 | 達(dá)到要求 |
各層樹(shù)脂含量 | 內(nèi)襯層 | ％ | 68.1 | ≥ 65 | 通過(guò) |
結(jié)構(gòu)層 | ％ | 32.5 | ≥（35±5） | 通過(guò) |
砂芯層 | ％ | 25.8 | ≥25 | 通過(guò) |
外表面層 | ％ | 83.1 | ≥80 | 通過(guò) |
管壁直管段各組分含量 | 樹(shù)脂 | ％ | 29 | | 通過(guò) |
纖維 | ％ | 18.9 | | 通過(guò) |
石英砂 | ％ | 52.0 | | 通過(guò) |
檢測(cè)結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)要求。
