玻璃鋼供水管道維修及開口新技術(shù)的研究 王智勇（焦作市水務有限責任公司）

摘要   傳統(tǒng)的玻璃鋼供水管道維修和開口需要較長的停水時間，維修及開口費用也較高，采用單盤連接器和鋼制法蘭短管相聯(lián)接的維修及開口方法，在很大程度上減少了停水時間，降低了維修及開口成本，并且保證了在0.9Mpa的實驗壓力下，滲漏量及壓力降符合非金屬供水壓力管道嚴密性試驗要求。
1 研究的目的
1.1玻璃鋼供水管道維修及開口面臨的技術(shù)難題
上世紀九十年代以來，玻璃鋼供水管道以其重量輕、施工方便、價格低、耐腐蝕性能好，水阻較小等獨特優(yōu)勢，在許多大中城市的供水行業(yè)都得到了普遍的推廣和使用。但是，由于其維修及開口停水時間較長及施工成本較高，使得玻璃鋼管道維修及開口變得異常困難。所有這些因素不但為已經(jīng)使用玻璃鋼管道的用戶帶來了許多麻煩，也嚴重影響了玻璃鋼供水管道的進一步推廣使用。
1.2傳統(tǒng)玻璃鋼供水管道維修及開口方法的缺陷
傳統(tǒng)的玻璃鋼供水管道維修及開口通常采用的方法是：首先停水嚴密，然后在干燥狀態(tài)下將管道損毀處用砂輪機進行清理打磨，分層涂抹環(huán)氧樹脂，并用玻璃纖維布進行包裹，每包裹5層進行1個小時吹風干燥；然后進行重新打磨，如此反復4次，共包裹20層，較后晾干24小時后方可以進行恢復供水。由于城市供水干管管網(wǎng)壓力較高，許多閥門很難停水嚴密，造成維修及開口停水面積過大，停水時間過長。因此，必須尋找出一種停水時間短，施工成本低的玻璃鋼供水管道維修及開口新技術(shù)，以解決當前的技術(shù)難題。
2  單盤連接器和帶法蘭鋼制短管相聯(lián)接密封止水的理論分析及試驗
為了克服玻璃鋼管道維修及開口帶來的技術(shù)難題，我公司于2005年組織了一批技術(shù)人員，對玻璃鋼供水管道的維修及開口技術(shù)進行了長時間的試驗和研究，終于研制成功了玻璃鋼供水管道維修及開口新技術(shù)。并于2006年3月將該研究技術(shù)運用于焦作市南通路DN600玻璃鋼供水干管的維修和附近的一處DN600玻璃鋼管道開口施工中。經(jīng)過一年時間的觀察，維修及開口效果良好，在日常供水壓力為0.4Mpa的情況下，沒有發(fā)現(xiàn)有任何滲漏現(xiàn)象，現(xiàn)將具體維修及開口技術(shù)的理論分析及試驗結(jié)果介紹如下：
2.1玻璃鋼供水管道環(huán)向應力強度理論分析
管道在滿水正常工作壓力條件下，管道受環(huán)形向外的水壓和環(huán)形向內(nèi)的單盤連接器膠圈壓力的共同作用；其密封效果主要決定于環(huán)形膠圈對管身產(chǎn)生的環(huán)向約束應力和管道自身的環(huán)向應力強度及管道抗變形能力的剛度。因此，玻璃鋼管身承受環(huán)向壓應力強度和剛度是決定其密封性的關(guān)鍵因素。
玻璃鋼管道的特點之一是可以根據(jù)具體使用要求，對管道的具體性能（拉申強度、環(huán)應力強度、剛度）及形狀進行設(shè)計： ①可對纏繞時的纏繞角進行設(shè)計，以使管道具有不同的縱／環(huán)向強度分配； ②可對管道壁厚進行設(shè)計，以達到一定的剛度，使管道可以承受不同的內(nèi)外壓力。
我國常用的玻璃鋼供水管道的標準曾有幾個部門制定過，標準明確標出環(huán)向強度3000kg／cm2，軸向強度為1500kg/cm2；剛度為SN10000。因此，在理論上其環(huán)向應力及剛度完全可以滿足0.9Mpa的實驗壓力的要求。
2.2單盤連接器和鋼制法蘭短管與玻璃鋼管聯(lián)接壓力試驗                                                               
選取兩根DN600玻璃鋼法蘭短管，分別截成每根長度為50cm的短管；選取一根長30cm的普通鋼管，兩端焊接上兩個標準法蘭，中間焊接上一個試壓注水孔和一個放氣孔；選取兩個標準單盤連接器。將兩根DN600玻璃鋼法蘭短管用螺栓和鋼制堵板連緊，堵板在兩側(cè)固定在兩個混凝土支墩中間，玻璃鋼管道兩邊分別套上兩個單盤連接器，中間夾上鋼制法蘭短管，并將單盤連接器和鋼制法蘭短管用螺栓上緊，檢查牢固后，從注水孔往管道里注水，注水滿后用堵頭將排氣孔堵上，進行充分浸泡后開始打壓試驗。玻璃鋼供水管道設(shè)計工作壓力為0.6Mpa,因此，試驗壓力定為0.9Mpa。將壓力打到0.9Mpa后，持續(xù)10分鐘壓力為0.895Mpa；持續(xù)1小時，壓力為0.89Mpa,無明顯滲漏現(xiàn)象，壓力試驗為合格。
3   玻璃鋼供水管道的維修及開口方法
3.1玻璃鋼供水管道的維修方法
3.1.1關(guān)閉漏水點兩側(cè)的控制閥門，同時進行開挖施工
埋深較大和地下管線情況明晰的玻璃鋼管道一般采用機械開挖；埋深較小和地下管線情況較為復雜的玻璃鋼管道一般采用人工開挖。由于管網(wǎng)回水及控制閥門可能關(guān)閉不嚴密，因此，開挖時一般都需要抽水機械配合作業(yè)。
3.1.2管道清洗打磨
維修前必須對玻璃鋼管道破損處兩側(cè)0.5米以內(nèi)的管身進行清洗，去除管身上的所有污物，并對管身上不平整處進行打磨，打磨時要求力度適中，保持管身基本光滑即可，切不可打磨過度，影響管身的結(jié)構(gòu)強度。
3.1.3選取合適口徑的單盤連接器，并加工鋼制法蘭短管
開挖完成后，根據(jù)玻璃鋼管道的直徑，選取相同規(guī)格的兩幅單盤連接器待用；然后根據(jù)管道的破損情況，截取比玻璃鋼管道破損處長0.4米的相同管徑的鋼管（如果損毀處在承插口處，可以根據(jù)實際情況加長鋼管長度），并在鋼管兩端焊接上兩個標準法蘭盤。
3.1.4根據(jù)鋼制法蘭短管的長度，切割掉破損處的玻璃鋼管
一般要求切割掉的玻璃鋼管的長度比鋼制法蘭短管長2cm，以便維修時方便施工安裝。切割時要求切口平直，切割完成后要對玻璃鋼管道切口處用環(huán)氧樹脂進行涂抹，以防將來通水后水浸入管道夾砂結(jié)構(gòu)層對玻璃鋼管道造成損壞。
3.1.5安裝單盤連接器，修復漏水管道
將兩幅規(guī)格相符的單盤連接器分別套在已經(jīng)切開的玻璃鋼管道的兩側(cè)，然后將焊制好的鋼制法蘭短管放在已經(jīng)切掉的玻璃鋼管位置并支撐好，鋼制管件要求與玻璃鋼管在同一軸線上，并確保法蘭盤與每側(cè)玻璃鋼管切口的間隙不大于1cm。將單盤連接器與鋼制法蘭短管以螺栓連接好，兩側(cè)同時均勻上緊螺栓，檢查接縫是否均勻并密封良好，然后可以恢復供水。通水后密切注意維修處各連接口是否有滲水現(xiàn)象，當水壓恢復正常壓力后，將鋼制法蘭短管用瀝青漆涂三遍防腐，底部用混凝土支墩支撐好即可進行回填。詳見附圖1：

 
 附圖1、玻璃鋼供水管道維修結(jié)構(gòu)圖
3.2玻璃鋼供水管道開口方法
玻璃鋼供水管道開口方法和玻璃鋼供水管道維修方法具有相同的原理，其不同之處在于以下幾條。
3.2.1根據(jù)支管的位置合理決定開口的位置，盡量避開玻璃鋼管道承插口的位置，并優(yōu)先選擇管身中間較好的位置；
3.2.2可以根據(jù)施工計劃安排，先進行開挖，然后再進行鋼制法蘭三通管件的加工制作，當一切準備工作完成后再進行停水操作，并根據(jù)的鋼制法蘭三通管件長度決定切割玻璃鋼管道的長度；
3.2.3鋼制法蘭三通管件的長度可以根據(jù)所開支關(guān)口徑的大小決定，具體加工可參考《給排水標準圖集》中鋼制管件加工標準圖進行制作；
3.2.4鋼制法蘭三通管件與單盤連接器連接好以后，立即安裝三通支管閥門，并將關(guān)配件和閥門底部用混凝土支墩支撐好，以便及時恢復供水。詳見附圖2:

                          附圖2、玻璃鋼供水管道開口結(jié)構(gòu)圖
4  結(jié)論
采用單盤連接器和鋼制法蘭短管進行玻璃鋼供水管道維修及開口，可以在停水不太嚴密的情況下進行施工，大大縮短了停水時間。以焦作水務公司的維修實踐為例，一條DN600的玻璃鋼供水干管維修，按照傳統(tǒng)的維修方法，從停水開始到管道恢復供水，較少需要72小時，這嚴重影響城市供水的連續(xù)性和供水安全性；然而，采用新的單盤連接器和鋼制法蘭短管連接的維修方法，就可以在有少量水的情況進行施工，維修時間縮短到12小時左右，減少停水時間約60小時，產(chǎn)生了較好的社會效益和經(jīng)濟效益。另一方面，傳統(tǒng)的維修及開口成本過高，一條DN600玻璃鋼管道，修復一處漏水或開一處口的直接成本一般不低于2.6萬元（其中，材料費0.8萬元，人工費0.9萬元，機械費0.9萬元），間接損失將更大；采用新的維修方法，費用可以降到0.5萬元(其中，材料費0.2萬元，人工費0.15萬元，機械費0.15萬元，)，大大節(jié)省了維修費用的支出。同時，修復后的返修率也大大低于傳統(tǒng)的維修方法，并解決了在玻璃鋼管道上開口難的技術(shù)難題，是一種簡單易行推廣性強的玻璃鋼供水管道維修及開口技術(shù)。

參考文獻
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4、 雷 文.   FRP管在供水工程中應用的可行性. 工程塑料應用,

作者信息
姓名：王智勇
單位：焦作市水務有限責任公司
職務：總工程師
職稱：工程師   國家一級注冊建造師
郵政地址：焦作市太行東路17# 
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作者簡歷：
王智勇，男，生于1968年12月28日；1991年畢業(yè)于平頂山工學院，本科學歷。同年參加工作在焦作市自來水公司工作；1991年——2000年擔任公司籌建處工程管理員；2000年——2001年擔任生產(chǎn)科副科長；2001年——2004年擔任公司維修中心主任；2004年——2006年擔任公司副總工程師；2006年至今擔任公司總工程師。