0 引言

　　迪拜哈斯彦4×600MW洁净燃煤电站是中东地区首个燃煤电厂项目，位于阿联酋迪拜与阿布扎比交接的近海处。采用从海中引冷却水的方式对电厂锅炉进行冷却，为了减少水力损失，选择了超大直径、超高压、共计超过10km的超长GRP循环水管道。其主要管径有DN3 800及DN4 000，是世界上最大的玻璃钢管线系统，国内尚无这种超规玻璃钢管道工程实例。

　　1 玻璃钢管道特点

　　给排水管道作为工业建筑的重要组成部分，其安装施工质量尤为重要。GRP管道作为一种性能极其优异的材料，越来越受到青睐。大直径玻璃钢管道拥有广阔的发展前景，因为其特殊性、高工艺要求及国内相关经验的缺乏，存在一定的风险。

　　与其他材质的管道比较，玻璃钢管道具有以下优点:(1)耐腐蚀性好，对水质无影响;(2)其表面洁净光滑，阻力小(玻璃钢管糙率系数为0.008 4，混凝土管为0.014，铸铁管为0.013)，输送能力高，可防腐抗蛀;(3)耐热性、抗冻性好;(4)自重轻、强度高，输运方便;(5)耐磨性好，维护费用低，寿命长，可达50年以上。

　　2 总体工艺流程(见图1)

　　

　　图1 总体工艺流程 

　　 

　　3 安装前准备

　　3.1 材料及工具

　　粘接连接需要的材料包括:玻璃纤维短切原丝毡，玻璃纤维无捻粗纱布(方格布)，树脂及催化剂、二氯甲烷、苯乙烯。粘接连接需要工具:角磨机、滚动油漆刷。承插式连接需要的材料及工具:凡士林，手拉葫芦。

　　3.2 管道存放

　　通常情况下，应将GPR管道储存在平整的木材上，这样便于放置和移除管道周围的吊索;当将GRP管道直接放置在地面上时，应确保该区域相对平坦，没有岩石和其他潜在的破坏性碎片;如需要叠放管道，最好是在扁木支架上叠放(最小宽度为75mm)。所有的管道应在两侧用木楔子堵住，以防在大风中打滚。

　　当橡胶圈衬垫和管道分开运输时，应保持其原始包装并存放于阴暗处，除非在管道连接期间，否则不应暴露在阳光下。此外，衬垫必须妥善保护，以免接触油脂和其他石油衍生物以及溶剂和其他有害物质。衬垫润滑剂应小心存放，以防损坏。部分使用过的桶应重新密封，以防润滑油污染。如果安装期间的温度<5℃，则在使用前应将衬垫和润滑剂密封。

　　利用场地大、砂层柔软的特点，并辅助小木楔及管道连锁措施，经济有效地解决超规管道存放问题。

　　3.3 管道运输

　　运输大直径玻璃钢管时需采用专用平板拖车，平板拖车沿长度方向每3m设置1道贴合管道表面的弧形木枋，用2道柔性吊带把管道固定在拖车上，严禁使用钢索或锁链等刚性材料固定管道，以免对管道造成破坏。

　　在运输搬运进程中不合理的装卸和放置方法易使管体受冲击、碰撞而产生缺陷，其目视特征是局部泛白，分层材料有明显错开。

　　如在吊装、运输、向管沟中铺放时受力不均，可能会使管体因挠曲变形过大而产生损坏。其目视特征是管体可见较有规律的环向裂纹，建议返厂修补。

　　3.4 管道吊装

　　卸载过程中，务必保持对管道的控制。连接在管道或包装上的导绳，在提升和搬运时便于手动控制。当需要多个支撑位置时，可以使用吊具杆，不要跌落或撞击管道，特别是在管道末端。

　　大直径玻璃钢管采用两点起吊，只允许使用柔性的吊带以免划伤表面。吊运时使用长度为管道长度一半的吊杠，其两端用吊带固定，吊带环绕并包裹住管道，吊点应设置在左右四分之一处，确保吊带受力均匀以防止在起吊过程中打滑。

　　3.5 海上吊装、运输

　　海上GRP管道吊装及运输如图2所示。

　　

　　图2 海上GRP管吊装  

　　 

　　3.6 基底准备

　　1)通常基底处理要求:(1)若属于稳固土层情况，按图3所示挖管沟即可;(2)若土层不稳，管沟两侧必须至少外扩管半径的距离。

　　2)对于粘结连接的管道接缝处，需要超挖800mm深及1.5m宽的沟槽以提供管道底部粘接的工作面，而承插式连接不需要此沟槽。此沟槽将会切断基坑底部交通，因此需提前考虑开挖、垫层、吊运等工序的交叉。

　　3)如需降水，可采用集水明排、深井降水、轻型井点降水等方式。保证坑底干燥后开始施工垫层，回填完成之前不能停止降水，以防管道上浮。

　　利用场地砂土易压实的特性和管道超高压特性，再根据现场试验数据和分析结果，选择经济有效的垫层材料;根据现场土质情况，确定挖方填方量，在保证安全性的前提下节省费用。

　　

　　图3 基底处理  

　　 

　　4)实际情况(1)管道直径达4m，极易滚动;(2)管道内运行压力很大，对场地平整度要求高;(3)项目场地为临海沙地，承载力不高。

　　5)处理措施(1)分析砂土性质，出具试验报告，证明砂土易压实;(2)选择仅150mm厚，粒径≤20mm碎石做垫层整平，且不用进一步压实;(3)综合考虑挖方填方经济性以及边坡安全性，在保证安全性的前提下选取最大坡角，坡脚位置为管道投影面边缘向外偏移600mm。

　　水下安装基底及回填处理如图4所示。

　　

　　图4 水下垫层处理 

　　 

　　3.7 放置管道

　　通过与设计协商，增加临时措施，多次确认复核，克服管径超大的不利影响，确保管道放置无误、无损且方便后期回填。

　　1)实际情况(1)管道直径过大，相邻管道如果间距过近，后期难以确保回填质量;(2)管道直径过大，管道极易滚动;(3)管道直径过大，一旦就位，再次挪动十分费力。

　　2)处理措施(1)提前与设计协商，确保并线最小间距>2m;(2)以钢筋头加缆风绳措施，临时固定管道，防止滚动碰撞;(3)放置前，再次确认最低点垫层标高，将多余碎石刨到管道中心线两边，起一定的稳固作用。

　　4 管道连接工艺流程及操作要点

　　1)粘接连接可以使管道的接缝处达到管道自身的强度，是一种刚性连接，能保证整个管线的整体性，主要用于拐弯大直径玻璃钢管连接。

　　2)承插式连接一种柔性连接，即依靠管道的子母头进行对接，该连接允许管道有一定程度的扰动，主要用于长直段大直径玻璃钢管连接。

　　3)法兰连接、现场三通用于连接各种设备的小型管道。

　　4.1 粘结式管道安装

　　4.1.1 清理管道端口

　　在搭设好脚手架作为工作平台后，首先在管道末端处标记出半个粘接宽度，擦拭掉该区域的泥土及杂质，使用角磨机对标记区域内进行打磨，除去表面尖锐颗粒，且使表面粗糙。公称直径超过600mm的玻璃钢管内外都需要打磨和粘结，且将管道端部内侧打磨成坡面，尖端打磨至出现内村，两管对接形成一个小凹槽。打磨完成后，用抹布蘸取二氯甲烷清除所有灰尘油污及水分，待表面二氯甲烷完全蒸发后即可开始粘接工作。

　　4.1.2 拌合树脂

　　为加快树脂的硬化速度，需添加催化剂。在高温情况下，可加入1%含量的催化剂，低温环境可加入3%的催化剂。拌合时温度最大不超过48℃，最低不可低于16℃。考虑连续作业，单次拌合的树脂量应保证至少20min的使用。

　　4.1.3 糊制粘结

　　在打磨出来的凹槽中填塞玻璃纤维纱至填平切口，再用毛刷涂刷树脂。在打磨好的表面涂刷1遍树脂，然后铺1层450g/m²玻纤短切毡，用毛刷粘取树脂浸透玻璃纤维，用压辊赶走气泡。接着粘取下一层，涂刷树脂，依次类推，每次涂刷的顺序如表1所示。

　　  

　　表1 涂刷顺序 

　　 

　　 

　　

　　在粘贴每层短切毡和方格布时，应确保其中心线大致与接缝对齐，同一层内每块材料的搭接长度≥5cm。涂刷前确保二氯甲烷已经彻底挥发，因为二氯甲烷可能会使涂层脱落。在涂刷过程中，切勿使用即将硬化的和变浑浊的树脂，否则不能达到要求的粘结强度。在管道底部进行糊制时，建议使用快干树脂，即加大催化剂的用量，或对材料进行预加热。

　　所有接头在糊制时必须防止雨淋和灰尘，如有可能，应采取帐篷或类似的可移动遮盖，大风会使树脂快干和不便于赶走气泡。阳光可能会使局部固化过快，也应设置遮挡。环境温度的快速变化产生的热胀冷缩会使管道产生位移，将会影响糊制的强度，因此宜采用一些保温措施，但不可使用明火。

　　每糊制完7层需晾干3h，再糊制剩余7层。在晾干后或当糊制工作无法在当天完成时，需进行以下操作:(1)用角磨机将光滑的树脂表面打磨至粗糙;(2)用二氯甲烷充分清洗表面，需确保表面的树脂完全硬化后才能进行清洗;(3)继续涂刷新的树脂并进行剩余的糊制工作。

　　单节较短的管道可在地面糊制完成之后进行吊装，但单次吊装的管道长度不宜超过15m。大直径玻璃钢管的弯管长度较短，一般不超过3m，宜与直管先粘结完成后再进行吊装，以便调整管身姿态。

　　4.2 承插式管道安装

　　承插式管道与糊制管道形式不同，承插式管道的承口略大于管身直径，承口内侧有2～3道凹槽，用于安装橡胶密封胶条。安装即将相邻管道的承口直接插入承口即可，安装速度非常快，可使用特制夹具进行挤压安装。

　　清理管道承口处内侧，特别是承口凹槽内的灰泥、油污或杂质，清理干净后将配套的橡胶条卡入凹槽，在橡胶条上涂刷少量凡士林以便安装。

　　安装前，在承口和插口附近安装便于拆卸的定制张紧铁环，铁环与管道之间垫厚棉布或橡胶，铁环上有对称的两个着力点，用于安装两个手拉葫芦及固定其铁链。将插口管道由汽车式起重机吊离地面，首先核对位置，调整好位置后，同时转动两个手拉葫芦，确保两端同时同步收紧，直至完全对接。此时需再次确定管道位置是否有偏移，如有偏移，缓慢转动吊臂进行调整，调整完成后释放管道，移除吊带和卡环。

　　4.3 水下承插式管道安装

　　如果选择水下糊制管口，难以解决干燥问题，故选择承插式连接;水下安装需协调好船舶及水下作业员，伴随海风海浪需做好下锚措施。首先必须确认需连接管口的对接精度，需自制定位卡扣装置，详细做法如下。

　　1)地面吊装前，A管上用卡箍固定500mm长铁棒，B管用卡箍固定铁凹槽。

　　2)两辆船舶分别吊运A,B管，调整位置使铁棒卡入凹槽。

　　3)与普通承插式连接一样，用倒链及张拉铁环完成最终对接。

　　4)取下卡箍、铁棒及凹槽，用于其他管安装。

　　自制水下管安装定位装置，确保水下安装作业;定制作业脚手架，作为超规管道内作业平台;提前与厂家协商，基于超大管径、超高压以及长期处于强腐蚀及高温环境特点，选择合适接头处理方式、粘结材料以及间歇施工措施。

　　实际情况:(1)管道直径过大，大圆管管道内粘结作业难以正常开展;(2)管道直径过大，糊制接头可能当天无法全部完成;(3)管道压力大且流速快，需考虑接头的长期使用;(4)水下管道安装难以精准定位;(5)海水腐蚀性强且长期处于高温环境，需考虑接头耐久性。

　　处理措施:(1)根据主要管径，定制专用脚手架，现场根据批准的图纸，搭设作业平台;(2)与供货管道厂商确认，制定可靠的间歇施工措施;(3)管线长直段采用柔性承插式连接，拐弯及变径段采用刚性粘接连接;(4)定制定位装置，确保水下对接效率及质量;(5)专门定制调配粘结树脂与催化剂比例。

　　5 管道回填

　　5.1 回填土材料选择

　　玻璃钢管道在底部和两侧有良好的支撑时，才能更好承受来自顶部的土压力及其他荷载，因此大多数粗粒土或碎石可用作管道回填材料和基础材料。而中等塑性到高塑性和有机土通常不适合用作回填料。一般的岩石和土块是不错的回填料，单离管道150mm以内，不得有直径>25mm的岩石和土块。

　　美国给水工程协会颁布的压力玻璃钢管标准AWWA C950中对几种回填土类型进行了SC1到SC5的分级。一般建议使用SC1和SC2回填料进行回填。在过路段或有较大荷载时，至少只用SC1材料回填到管道起拱线高度。如果存在管道交叉，在下次管道必须全部使用SC1材料进行回填。如需使用SC3～SC5回填料，需要有特殊设计。

　　本项目管道直径超大，长度超长，且后期管道内压力大，基层为砂土，考虑利用砂土可压实性，尽量采用低塑性、常见的现场砂岩石、砂土块作为回填材料。在回填过程中需做好监测记录，若有异常需及时调整。经与厂家及专业安装分包讨论，具体要求如下:(1)最大粒径40mm;(2)粉土(粒径<0.075mm)最大含量25%。(3)过路段或者管顶覆土超过3m，管顶300mm以下都用碎石(粒径10～20mm)回填;(4)管顶300mm以下，每300mm回填1层，压实度要求95%;(5)每12m长度压实完成后，需由第三方实验室进行试验并出具报告;(6)每节管道回填完成后，测量、记录中心偏移，不得大于直径的2%(8cm)，如果控制不好中心偏移，需及时调整回填材料及回填方法。

　　5.2 回填方法选择

　　5.2.1 三角区回填

　　回填管道的三角区十分重要，对管道的环向刚度影响非常大。采用人工夯实，用带有尖楔状的木方或其他工具将回填料用力推入管道缝隙。

　　5.2.2 其他区域回填

　　1)振冲回填

　　首先以常规方式完成回填，无需压实但需超覆盖约1m砂土;然后用起重机吊起振冲杆至待振部位;振冲过程伴随喷水搅拌及松散土沉降;振冲过程中，需提前规划好振冲点位，作业时在管道两侧同时进行;起重机需尽量远离管道，严禁位于管道上方。

　　2)分层分块回填(1)要求左右对称回填，不对称的回填会导致管道偏移;(2)管顶300mm以下，每300mm回填1层，压实度要求95%;(3)每12m长度压实完成后，需由第三方实验室试验并出具报告;(4)每节管道回填完成后，测量、记录中心偏移，不得大于直径的2%(8cm)，如果变形量为2%～8%，应谨慎将回填料挖开后，检查管道是否损坏，处理后重新回填，如果变形量超过8%，应请专业技术人员分析，进行探伤检测，根据结果进行处理。

　　5.3 水下回填(见图5)

　　

　　图5 水下回填 

　　 

　　6 管道试验

　　6.1 粘结管道试验

　　在每个粘结口完成之后，需对内外糊接进行巴士硬度试验，使用巴柯尔硬度计对接缝位置进行测量，如果达不到安装要求必须重新进行糊制。

　　由于大直径管道的闭水试验需要大量的水，对于较长的无压力管，可根据管线长度和工期要求对管道进行划分，一般每500～1 000m做1次试验。做试验之前对需要做试验的管道两端用专用的碗状玻璃钢管进行封口。然后进行闭水试验。对于有压力管，由于升压前需回填完成，因此试验难度相当大，一般在整条管道完成后引用海水进行整条管线的压力试验。

　　6.2 承插管道试验

　　承插管道在对接完成之后，即可开始进行接缝封闭性试验，试验使用专用试验设备———CWP检测系统，该设备可覆盖200mm宽的管道圆环面，而进行水压试验，单根管道内部也可用此试验来检测管道是否有破损。

　　将CWP检测系统在对接位置组装，确保试验设备将拼缝完全包裹，缓慢提升水压到2～3个汞柱，若无压力丢失，则管道合格。若有压力丢失的现象，需用2台以上的千斤顶将管道撤出检查问题。

　　7 结语

　　大直径玻璃钢管拥有广阔的发展前景，因为其特殊性、高工艺要求及国内相关经验的缺乏，存在一定的风险点，本文以迪拜哈斯彦清洁燃煤电站循环水管安装的经验为基础，阐述管道安装的一些细节，希望能为其他类似工程提供相关的帮助和经验。