0玻璃钢管在旧输水洞衬砌工程中的应用 第3期 2007年6月 广东水利水电 GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWER No.3 Jun2007 夹砂玻璃钢管在旧输水洞衬砌工程中的应用 徐培,吴文彬 (广东省水利水电科学研究院,广东广州 510610) 摘要:夹砂玻璃钢管具有耐腐蚀、质量轻、内壁光滑、摩阻力小、热膨胀系数小等多种优越性能,因此被许多国家广泛应用 到各个领域。该文介绍了夹砂玻璃钢管的特点和工艺,Kaiyun官网登录入口 开云网站可在水利工程旧输水洞的改造中应用,文中还阐述了其适用范围及 施工方法,可为同类工程提供参考。 ...
第3期 2007年6月 广东水利水电 GUANGDONGWATERRESOURCESANDHYDROPOWER No.3 Jun2007 夹砂玻璃钢管在旧输水洞衬砌工程中的应用 徐培,吴文彬 (广东省水利水电科学研究院,广东广州 510610) 摘要:夹砂玻璃钢管具有耐腐蚀、质量轻、内壁光滑、摩阻力小、热膨胀系数小等多种优越性能,因此被许多国家广泛应用 到各个领域。该文介绍了夹砂玻璃钢管的特点和工艺,可在水利工程旧输水洞的改造中应用,文中还阐述了其适用范围及 施工方法,可为同类工程提供参考。 关键词:夹砂玻璃钢管;旧输水洞;衬砌 中图分类号:TV4 文献标识码:B 文章编号:1008-0112(2007)03-0063-03 前言 提高能源利用率、建立节约型社会是我国一项十分 艰巨又十分迫切的工作。在水利工程中,通过新
的 应用,减少水能损失,提高水能利用率有着很重大的现 实意义。随着新材料开发步伐的加快和现代制造业的 发展,传统玻璃钢材料的应用领域获得了进一步拓展, 夹砂玻璃钢管就是近年成熟起来的一种新型管材。它 采用树脂(输送饮用水采用食品级树脂)、玻璃纤维、石 英砂为原料,用特殊工艺制作而成,具有优良的抗腐蚀 性能、重量轻、管道内壁光滑、节省能耗等优点,特别是 其管壁水力性能较钢管和钢筋混凝土管优越,因此,将 其应用于水利工程中的输水管道,可以大大提高管洞的 输水能力,在发电引水管中应用则可以大大减小水头损 失,提高发电量。 1夹砂玻璃钢管的特点 夹砂玻璃钢管以其优异的性能逐渐成为化工业及 输水工程的最佳选择,它具有其他金属管材无法比拟的 优越性,主要包括以下几点: 1.1优良的抗腐蚀性能 不需阴极防腐保护及其它防腐措施,不会对水或其 他介质产生二次污染;可以耐酸、碱、盐、氧化剂、有机溶 剂、各类油脂、污水、海水等;内衬采用耐腐蚀性能优良 的树脂(饮用水管道采用食品级树脂)作为原材料,不 需要任何防腐处理;产品使用寿命长。 1.2比重小、重量轻 比重为1.65~2.0kg/cm3,仅为钢、铸铁管的1/4~ 1/5,混凝土的2/3;管道重量大约为同规格、同长度球 墨铸铁管的1/4,混凝土管的1/10,因此,装卸方便,易 于安装。 1.3管道内壁光滑,水力学性能优异、降低能量损失 减小水流阻力、提高流速、降低能量损失。用较小 口径的管道输送同等流量的流体,与同规格的钢管相 比,可提高流量10%左右;不结垢、不生锈,长期使用不 降低流速。 1.4热膨胀系数小 由于夹砂玻璃钢管热膨胀系数小,在使用中不需要 加温度补偿措施,可在地表、地下、架空、海底、高寒、沙 漠、冰冻、潮湿、酸碱等各种恶劣条件下正常作用。 2 旧输水洞应用夹砂玻璃钢管衬砌的优点
2.1可减小水头损失 假设某工程钢筋混凝土输水洞在正常使用期内其 内壁糙率为0.014,而夹砂玻璃钢管衬砌体内壁糙率为 0.0084,洞身长为80m,衬砌前输水洞直径为d=1.5 m,衬砌后为d=1.42m,在正常放水流量同为20m3/s 的情况下,计算并对比其水头损失。 2.1.1衬砌后水头损失计算 1)求水力半径R 过水断面面积: A=_『1盯d2=_1×3.14×1.422=1.583m2 4 4 湿周:z=1rd=3.14×1.42=4.459m 水力半径:R=了A=而1.583=o.355my 斗.‘+)y 2)用曼宁公式计算谢才系数C值 c2音科届2志加·355Ⅳ6“oo·17 式中n为糙率。 收稿日期:2007-04-05 作者简介:徐培(1979一)。男,大学本科,助理工程师,从事水利水电工程勘测与设计工作。 ·63· 万方数据 2007年6月第3期 徐培,等:夹砂玻璃钢管在旧输水洞衬砌工程中的应用 3)计算沿程水头损失^, 由谢才公式”=C历 得:.,=警=赤 移=詈=忐一.63毗 由此可得: ^,:挚:j型嬖生:3.58m 。_一C2R一100.172×0.355一。 “1 局部水头损失忽略不计,流速水头为:V2/(29)= 8.14m,可计算出总水头为:3.58+8.14=11.72m。 水头损失约占总水头的31%。 2.1.2衬砌前水头损失计算 1)求水力半径尺 过水断面面积: A:_1订d2=÷×3.14×1.52=1.766m2 4 4 湿周:X=1Td=3.14×1.5=4.71Ill 水力半径:R=了A=擀/_0.375my 斗. 1 2)用曼宁公式计算谢才系数C值 c=音科朋‘。赤姗·375⋯=60·66 3)计算沿程水头损失h, 由谢才公式”=C√R., 得:J=詈=赤 移=詈=羔_11.325m/s 由此可得:h,:挚:』套业:7.44m, 一 一 ^ 一 ,一 11J。 C。R 60.66‘×0.375 局部水头损失忽略不计,流速水头为:”2/(29)= 6.54m,可计算出总水头为:7.44+6.54=13.98m。 水头损失约占总水头的53%。 2.1.3衬砌前后水头损失对比 在不计局部水头损失的简略计算下,由以上的计算 结果可知,夹砂玻璃钢管衬砌后的水头损失较衬砌前减 少22%,输水洞等量输水时下游电站年发电量较衬砌 前增加47%左右。通过以上理论分析计算可以看出, 夹砂玻璃钢管衬砌减小水头损失的效果是非常显著的。 2.2可降低工程费用 据调查,在旧放水涵洞内采用夹砂玻璃钢管衬砌工 程费用也较低,以洞身长为80m、衬砌前输水洞直径为 1.5m为例,工程费用在20万元左右,而旧涵洞内衬钢 -64· 管费用一般在40、万元左右,用钢顶管重建一般要80万 元以上,通过开挖钡下涵管拆除重建费用则在200万元 以上,因此,应用荚砂玻璃钢管衬砌旧涵管施工是一种 较为经济有效的
。 3 旧输水洞夹砂玻璃钢管衬砌的适用范围 旧输水洞夹砂玻璃钢管衬砌适用于原旧输水洞结 构为圆涵,且其内径在0.8~2.0m之间的旧输水涵洞 的加固改造,衬砌用夹砂玻璃钢管外径应较原输水洞内 径小4cm为宜,夹砂玻璃钢管壁厚应在1.5~2.0cm 之间。因夹砂玻璃钢管衬砌于原钢筋混凝土涵管之内, 故一般无需进行衬砌的应力分析和结构计算。 原钢筋混凝土管 图1夹砂玻璃钢管衬砌示意 4 旧输水洞夹砂玻璃钢管衬砌的施工方法 1)步骤1:先进行旧输水洞内壁凿毛,凿除其内壁 结垢及其附着的藻类和其它的微生物,以利于旧输水洞 与新衬砌体的结合。 2)步骤2:随后进行夹砂玻璃钢管的安装工作,安 装由上游开始;在输水洞口做一平台,使用吊装机械把 每节夹砂玻璃钢管运放至平台上特制运输车,然后在洞 口另一端安装卷扬机进行牵引,把每节夹砂玻璃钢管运 至洞内就位,玻璃钢管一端为变径管,两节钢管采用单 密封圈承插连接,连接时采用2个5000kg手拉葫芦进 行拉紧就位,上游端外套长为60cm的钢管,四周使用 角铁卡紧固定,然后进行下一节钢管安装,管道连接方 法采用单密封圈承插连接。 3)步骤3:夹砂玻璃钢管安装完成后,通过夹砂玻 璃钢管上的灌浆孔对混凝土与夹砂玻璃钢管之间孑L隙 进行灌浆。混凝土管与放水廊道的充填灌浆在两端和 其顶部设灌浆管进行灌浆。灌浆压力为4MPa,灌浆结 束后用水泥砂浆封孔。灌浆孔沿洞身方向每3m布置1 排,每排沿洞横截面环向均布3孔,相邻两排灌浆孔交 错布置,二序孔施工,孔深为0.3m,灌浆压力为0.4 MPa,浆液比重为1.632,孔径为30mm。 万方数据 2007年6月第3期 广东水利水电 5 结语 夹砂玻璃钢管衬砌技术在大中型水库旧输水洞加 固改造中已被多次成功运用,运行情况良好,夹砂玻璃 钢管用于旧混凝土输水洞衬砌对减小水头损失、增产增 收、保护水质等方面都产生了良好效果。随着我国经济 迅速发展,市场经济逐渐完善,夹砂玻璃钢管在城市供 水领域里将以其优质的性能取代其它的管材,这是复合 材料工业发展的必然趋势。 在应用玻璃钢夹砂管取代混凝土管和钢管的施工 中,应进一步研究诸如在顶进中的缓冲问题、曲线顶进 的纠偏问题以及超长距离的减阻与中继问的设置等问 题,以满足工程实际需要。Kaiyun官网登录入口 开云网站 参考文献: [1]袁德泉,刘海荣,刘海棠.夹砂玻璃钢管在水库大坝旧输水 洞衬砌中的应用[J].大坝与安全,2006,(4). [2]曾静.新型塑料管材的性能及在给排水工程中的应用 [J].中国科技信息,2007,(1). [3]苗秀荣.浅谈排水管材的种类与选用[J].四川建材, 2006,(6). (上接第58页) 生长提供养分和水分。配制植物生长基质应具备良好 的物理化学和生物学特性,具备质轻、通透性好、保肥保 水能力强、酸碱度适宜、材料易得、无毒害成分及有害微 生物等优点。 植物生长基可以认为是人造土壤,包括:草碳土、蛭 石、珍珠岩或木屑等基本材料和保水剂、肥料。生长基 的配制可因植物种类不同而不同,生长基的填充方式可 以是用压力灌浆的形式或浸渍方式。 4植生混凝土的应用 植生混凝土的应用对象主要是河道的护岸和公路 边坡的护砌,据文献介绍”。,截止到2001年,在日本全 国河道护岸的施工面积211000m2中,采用绿化混凝 土的约为40000m2,约占19%;而在我国有关应用的报 道甚少,仅有上海、天津、吉林、安徽等地试验性应用。 1)2003年上海引进日本绿化混凝土技术,在嘉定 区西江的河道整治工程中选择了500m长的河道进行 试验,该工程护坡坡度为1:2.50,在高程1.80~3.20 m的斜坡范围内铺设绿化混凝土预制块,并设置了素混 凝土格埂,以加强整体性。绿化混凝土预制块的厚度有 25em和16cm两种,绿化混凝土上的客土厚度为2—3 cm。在常水位以上的区域播种白三叶、狗牙根和结缕 草;在常水位以下栽种千屈菜和黄昌蒲,喷播后7~10 d,草发芽变绿,2个月后,水生植物开花。施工1a后, 绿化混凝土的表面长出了大量的野生杂草,长势喜人。 2)2001年5月,吉林水利实业公司在吉林省梅海 河口市城区防洪堤迎水面进行了绿化混凝土护砌实验。 实验规模长为909m、宽为5.4m,面积约为4908.6 m2。采用六角形构件,对边距为52cm,厚度为10cm。 播种2个月后,植草的草叶最长为6~8cm,草根穿透 混凝土板,同时,经过一场雪后,绿化混凝土上的草仍能 生存,其抗冻性能好于地面直播草。 此外,天津、合肥等地也有试验性应用工程。 5存在的问题 从目前的研究与应用状况来看,我国在植生混凝土 方面的技术仍处于实验性阶段。如进一步推广应用,还 必须解决以下各个环节的技术问题,形成整套技术: ①解决好多孔混凝土的制作技术,其中包括:多孑L 混凝土的配合比设计,成型设备、工艺; ②提出多孑L混凝土适合植物生长的孑L隙率和等效 孔径的范围; ③
多孔混凝土内部孔隙碱环境的改造技术, 植物生长土的配制和充填工艺; ④根据植生混凝土的应用对象,提出多孔混凝土 的最小厚度或构件形式; ⑤进一步对植生混凝土后期植物生长状况的观察 和多孑L混凝土的耐久性问题; ⑥出台相应的技术规程和应用规范。 参考文献: [1]董建伟.多孔连续型绿化混凝土主要特性研究[J].中国 水利,2003,(6). [2]董建伟.随机多孑L型绿化混凝土孑L隙内盐碱性水环境及 改造[J].吉林水利,2003,(10). [3]董建伟.随机多孔型绿化混凝土主要生长环境与构造特 性[J].吉林水利,2003,(8). [4]蒋正武.若于因素对多孑L透水混凝土性能的影响[J].建 筑材料学报,2005,8(5). [5]卫明.绿化混凝土的基本特性及其在河道工程中的应用 [J].上海水务,2005,21(4). [6]孙永军.环保型绿色植被混凝土的开发与应用[J].水利 水电技术,2004,35(1). [7]丁旭东.绿化混凝土的研究和应用[J].新型建筑材料, 2005,(5). [8]高建明.植生型多孑L混凝土性能的试验[J].江苏大学学 报(自然科学版),2005,26(4). [9]樊建超.植物相容型生态混凝土的制备试验与研究[J]. 福建林业科技,2005,32(3). [10]孙道胜.无砂大孔绿化混凝土制备的初步研究[J].安徽 建筑工业学院学报(自然科学版),2004,12(1). [11]刘海峰.环境友好型植物生长多孔混凝土的研究与应用 [D].南京:东南大学,2004. ·65· 万方数据 夹砂玻璃钢管在旧输水洞衬砌工程中的应用 作者: 徐培, 吴文彬, XU Pei, WU Wen-bin 作者单位: 广东省水利水电科学研究院,广东,广州,510610 刊名: 广东水利水电 英文刊名: GUANGDONG WATER RESOURCES AND HYDROPOWER 年,卷(期): 2007,(3) 引用次数: 0次 参考文献(3条) 1.袁德泉.刘海英.刘海棠 夹砂玻璃钢管在水库大坝旧输水洞衬砌中的应用[期刊论文]-大坝与安全 2006(4) 2.曾静 新型塑料管材的性能及在给排水工程中的应用[期刊论文]-中国科技信息 2007(1) 3.苗秀荣 浅谈排水管材的种类与选用[期刊论文]-四川建材 2006(6) 相似文献(2条) 1.期刊论文 袁德泉.刘海英.刘海棠.YUAN De-quan.LIU Hai-ying.LIU Hai-tang 夹砂玻璃钢管在水库大坝旧输水 洞衬砌中的应用 -大坝与安全2006(4) 本文对夹砂玻璃钢管道在水库大坝旧输水洞衬砌中应用状况、管道的基本性能、施工应用经过、水力学特性以及所产生的社会经济效益等诸方面进 行了评述,同时对玻璃钢管道的发展提出了展望. 2.期刊论文 袁德泉.刘海英.刘海棠 夹砂玻璃钢管在水库大坝旧输水洞衬砌中的应用 -治淮2006(2) 一、夹砂玻璃钢管的特点及与时代的相适应性 夹砂玻璃钢管采用树脂(输送饮用水采用食品级树脂)、玻璃纤维、石英砂为原料,用特殊工艺制作而 成.夹砂玻璃钢管以其优异的性能逐渐成为化工工业及输水工程的最佳选择,它具有其它金属管材无法比拟优越性. 本文链接:下载时间:2010年1月7日
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