玻璃钢管在火电厂海底取排水工程的应用.pdf

第 3 6卷第9期 2 0 1 4年 9月 华 电技 术 Hu a d i a n Te c h n o l o g y Vo l _ 3 6 No． 9 S e p． 2 01 4 玻璃钢管在火 电厂海底取排水工程的应用 周 正 一 ( 中国华电工程( 集团) 有限公司， 北京1 0 0 1 6 0 ) 摘要： 通过对比纤维缠绕玻璃钢管和混凝土箱涵的材料特性和经济性， 说明某海外火电厂海底取排水管道采用玻璃钢 管的优势。详细介绍 了玻璃钢管 的施工方案 ， 总结 了其关键技术和创新点 。 关键词 ： 火 电厂 ； 玻璃钢管 ； 海底 ； 取排水 ； 应用 中图分类号： T V 6 7 2 ． 2 文献标志码： B 文章编号 ： 1 6 7 4—1 9 5 1 ( 2 0 1 4) 0 9— 0 0 5 3—0 3 0 引言 纤维缠绕玻璃钢管道是采用微机控制纤维缠绕 技术 ， 将浸润好树脂基体的玻璃纤维按螺旋缠绕 和 环向缠绕 的方式逐层缠绕在旋转 的芯模上 ， 固化、 脱 模成型的非金属管材。管壁结构先进 、 合理 ， 在满足 使用强度的前提下 ， 能充分发挥其复合材料的特性 。 玻璃钢管道以其轻质 、 高强 、 耐腐蚀 、 不结垢、 安装方 便 、 维护费用低 、 使用 寿命 长等优 点广泛应用 于石 油 、 化工 、 电力、 给排水等行业。受各种因素的限制 ， 国内火电厂工程中海底循环水取排水管极少选用玻 璃钢管道。 1 项 目概 况 柬埔寨某 2 6 0 M W 燃煤 电厂工程是华 电工程 ( 集 团) 有限公 司在柬埔寨 承担 的第 1个设计 采购 施工 ( E P C) 总承包项 目。该项 目海底部分取水管总 长为 6 3 7 m， 管道接泵房处 中心标高为 一 4 ． 7 5 m， 管 道接进水塔处中心标高为 一8 ． 0 5 m， 接泵房穿护岸 处埋深为 9 ． 7 5 m； 海底排水管总长 7 1 1 m， 接岸处 中 心标高为 一1 ． 1 7 m， 海侧排放 处 中心标高为 一4 ． 1 m， 排水管接岸穿护岸处埋深为 5 ． 4 m。 根据 E P C合同要求 ， 海底取排水管道必须是混 凝土箱涵或钢管。对玻璃钢管道与混凝土箱涵的综 合性能 、 价格、 安装方式等进行对 比后 ， 说服业主采 用玻璃钢管作为该项 目的取排水管材 。 2 玻璃钢管与混凝土箱涵的优缺点比较 取排水管口径较大， 水下作业时要求管道具有 非常好的耐海水能力 ， 一定 的耐 内压 、 耐外压能力 ， 连接方式简单、 可靠， 吊装、 安装方便 ， 使用寿命 较长 。 收稿 日期 ： 2 0 1 4— 0 1 — 0 8 ； 修 回日期 ： 2 0 1 4— 0 6—0 7 海底埋设输送海水的管道通常为钢管或混凝土 箱涵 。使用钢管时， 需要对钢管进行内外防腐 ， 采取 阴极保护， 并定期维修。由于管线埋设在海底， 使用 过程中无法进行维修， 因此一旦出现防腐层脱落的 情况 ， 钢管的使用寿命无法保证 。混凝土箱涵易附 着海生物 ， 影响输水量 ， 且由于混凝土箱涵的断面尺 寸大 、 长度短 ， 清理礁石和施工的费用非常大。玻璃 钢管与混凝土箱涵 的性能对 比见表 1 。 3 玻璃钢管与混凝土箱涵的经济性能对比 玻璃钢管道与混凝土箱涵的综合价格分析见表 2 。取水管输水流量为 2 6 7 3 0 1T I 。 ／ h ， 长 6 3 7 m； 排水管 输水流量为 2 6 7 3 0 m ／ h ， 长 7 1 1 m。 ( 1 ) 混凝土箱涵采用预制 管， C 4 0防水混凝土 ， 抗渗等级 P 6 。 ( 2 ) 玻璃钢管采用带锁紧 的承插式双 “ 0 ” 型密 封圈 +哈夫接头连接方式 。 ( 3 ) 取 水头和扩 散 口采 用箱式 预制混 凝土结 构 ， 钢护筒 、 钢联撑和锚链表面采用重防腐涂料进行 防腐。 ( 4 ) 所有 的挖方 和填方 已考虑超深和超宽 ， 玻 璃钢管回填层上部采用抛石护面。 ( 5 ) 费用中考虑了出口退税 。 4 玻璃钢管道施工方案 该项 目取排水工程分别在卸煤码头 的两侧 ， 其 中取水管线长 6 3 7 m， 海域末点处设置一个箱式取 水 口， 采用预制钢筋} 昆 凝土构件的结构形式 ； 排水管 线长 7 1 1 m， 靠海域末点处设置一个箱式排水 口， 预 制混凝土结构 。取排 水管线分别 为 2 0 0 0 mm和 1 8 0 0 m m的玻璃钢管， 每节长 1 2 m， 管道采用带锁 紧的承 插 式 双 “ 0” 型 密封 圈或 卡箍 式 哈夫 接 头 连接 。 5 4 华 电技 术 第 3 6卷 表 1 玻璃钢管与混凝土箱涵的性能对比 表 2 玻璃钢管道与混凝土箱涵的综合价格分析 海底玻璃钢管 的敷设 方法主要有 吊沉管法 、 铺 管船铺设法 、 围堰法 、 顶管法和滑道法。该项 目主要 采用吊沉管法 ， 为了方便吊装 ， 岸上只组装 2节玻璃 钢管 ， 沉入水下再进行连接 ， 但是在与循环水泵房的 对接处采用 了围堰法 。 4 ． 1 基础碎石垫层的施工 挖掘好 的管沟经修整检验合格后进行沟底碎石 垫层的施工 ， 碎石垫层厚度为 0 ． 5 m。抛碎石 的方 式是用广 口布袋 吊放或用滑筒槽洒放 。抛碎石一段 距离后 由潜水员查看并进行平整。平整的方法为 ： 用 2根 8 m长的槽钢沿基槽底部两边平行排放 ， 2根 槽钢间距为 ( 管外径 +1 ． 5 m) ， 用一根长度大于槽 钢间距的横担在纵 向排放滑道上平滑 ， 进行检测 、 整 平。横担的底面离沟底 的距 离为 0 ． 5 m， 将多余 的 碎石划至滑道 的外侧 ， 凹坑部位再用广 口布袋 吊放 碎石补平 。 4 ． 2 管段的拼接、 吊运 、 下沉就位 管段拼装在陆地上进行 ， 拼装完成后 ， 直接用浮 吊船将管段吊至指定位置 ， 进行下沉 、 安装。吊运最 好在风浪较小 、 潮位高的情况下进行 ， 并配备 2艘小 艇 ( 交通船) 左右接应 ， 确保作业安全。 ( 1 ) 管道陆上拼接。管道拼接选择在海岸上进 行 ， 取 2 0 0 0 mm的玻璃钢管 ， 单节长 1 2 m， 组接长 度初步定为 2 4m， 2节钢管组成 1个管段。由于采 用承插式组接方式 ， 按通用 的连 接规则作业 即可。 管子组接好后 ， 检验结合处的密封防漏性能 ， 合格后 将两端清洗干净 ， 涂上润滑油 ， 再将密封橡胶圈套在 插 口的凹槽中。 ( 2 ) 吊运。拼装好 的管段用浮 吊船 吊运至指定 位置 ， 进行下沉、 安装 。 ( 3 ) 水下安装 。管段下沉后 ， 开始进行管段 的 安装连接工作。由于管段之间用哈夫接头连接 ， 所 以将 2个管段放置在哈夫接头的下半 圆上。管段与 已安装的管线在同一轴线上， 接 口的角度偏差不得 大于 3 。 ， 然后将哈夫接头的上半 圆扣置在 2个管段 上， 将螺栓拧紧， 完成 2个管段的连接 。 4 ． 3回填保护 海底管沟的回填分 4部分 ： 袋装砂 回填、 碎石回 填 、 块石垫层和护面块石 回填。袋装砂 回填即在 管 道就位并连接好之后 ， 用袋装砂 紧贴覆盖管道以保 护管道使其免遭破坏； 碎石 回填是袋装砂覆盖管道 之后 ， 用广 口布袋 吊放或用滑筒槽洒放碎石 ， 覆盖袋 装砂 ； 块石垫层回填是在碎石之上放置体积稍大 的 块石 ， 要确保抛填 、 整平到位 ， 符合设计要求 ； 最后进 行护面块石 回填 ， 将大体积的护面块石置于块石之 上 ， 作为最后一层覆盖层。回填断面图如图 1 所示。 第9期 周正一 ： 玻璃钢管在火电厂海底取排水工程的应用 5 5 图 1 回填断面图 5关键技术与创新点 在滨海火力发 电厂直流冷却水取水工程 中， 常 规做法是用预制混凝土管涵或钢管作为取水管道。 混凝土管涵存在 自重大 、 吊装难度高的问题 ， 需要大 型吊装船和专用 的施工码头 ， 且对海基处理 的要求 较高 ， 工程造价非常高 ； 钢管虽然避免了上述 问题 ， 但钢管在海水 中的抗腐蚀性能差 ， 其防腐 费用和运 行维护费用很高。此次研究成果证 明， 玻璃钢管既 可避免由于 自重大 、 吊装难度高导致施工难度 大的 问题 ， 也避免了钢管 由于防腐导致工程成本 和运行 维护费用高的问题 ； 同时 ， 玻璃钢管施工简单 ， 可极 大缩短项 目工期 ， 从而有效保证发 电厂项 目取水工 程的顺利实施 ， 具有非常好的推广价值。 玻璃 钢管作为海底取排水管道 ， 关键技术和创 新点有以下几点。 ( 1 ) 解决海底暗流对管道 系统 的影响。由于玻 璃钢管 自重小 ， 承受海底 暗流的冲击能力较差 ， 因此 该项 目采用将玻璃钢管埋设在海床面以下 的槽道 内 并在管道周围回填碎石 ， 上覆大块石压稳 ， 并使压稳 护面层顶高程与原始海床 面平齐 的办法 ， 以消除海 底暗流对管道的冲击影响。管道周边所覆的碎石和 块石的工程量远小于混凝土管涵方案。 ( 2 ) 解决 内部水流在转弯处对管道稳定性 的影 响。由于玻璃钢管 自重小 ， 在管道转弯处管 内流动 介质会对管道产生较大的冲击力 ， 对管道 的稳 固不 利 。如果在管道转 弯处设置体 量较大 的混 凝土镇 墩， 不仅工程量大， 还会导致管道系统不均匀沉降造 成管道拉裂。该项 目在施工过程中特别考虑到此问 题 ， 将距海岸线 1 0 0 m以外 的管道全部设计为直线 或缓坡形态( 坡度小 于 3 ％ ) ， 将所有 的转弯均设置 在近岸 1 0 0m以内， 以方便镇墩的布置。利用 近岸 区域基岩面较浅的地质优势 ， 有效解决 了不均匀沉 降的问题。 ( 3 ) 解决施工安装难题。施工时计划采取的方 案是 ： 4节玻璃钢管 ( 长约 1 2 m) 为 1组 ， 在岸上用带 锁紧的承插式双“ 0” 型密封圈连接组装好 ， 用驳船 吊运到海上 ， 定位沉人海底 ， 每 2组问用卡箍式哈夫 接头和不锈钢螺栓连接。但由于现场海平面风浪较 大， 可供施工的时间较短 ， 所以将原来的浮拖沉管法 改为吊沉管法 ， 为方便驳船 吊装运输 ， 实际施工中每 2节为 1 小组在岸上组装 ， 2小组之间在水下用承插 接头连接为 1 组 ， 每 2组问仍用哈夫接头连接 ， 实际 施工也 比较顺利 。 玻璃钢管易燃 、 抗压强度低 ， 容易被外力破坏 ， 需要特别保护 ， 所以在现场施工过程中加强 了安全 管理 ， 有效降低 了安全隐患。 ( 4 ) 解决海底地形及地质条件对管道系统的影 响。为了消除海底地形及地质条件对管道系统的影 响 ， 保护顶部低于海床面5 0 0 B i n的管段不被块石损 坏 ， 在开挖基槽 内放人袋装砂覆盖管道 ， 再在袋装砂 上覆盖块石进行保护。 ( 5 ) 解决标准风险 。由于该合同要求全部采用 国际标准 ， 所以产 品的设计 、 制造 、 检验及测试均按 国际标准完成 ， 更易被海外客户所接受 。该 工程所 采用标准包括 ： A S T M D 3 2 9 9 --2 0 0 0《 玻璃强化纤维 树脂 缠绕 热 固性 防腐 标 准 》 ， A S T M D 3 8 3 9 --2 0 0 2 《 玻璃强化纤维热固性树脂管道地下安装标准》 ， A WWA C 9 5 0 --2 0 0 7 《 玻 璃 纤 维 压 力 管道 标 准》， A WWA M 4 5 --2 0 0 5《 玻璃纤维管道设计标准》 。 6 结束 语 火电厂海底取排水管线采用玻璃钢管道是有很 多前提条件的， 玻璃钢管道不可能完全取代钢管或混 凝土箱涵 ， 与海底的稳定情况 、 洋流和波浪状况 、 附近 航道走 向、 排水管径和项 目周围的施工条件等息息相 关。是否可以应用和是否有明显优势必须认真研究 ， 要规避玻璃钢管机械受力差 、 运输费用高、 自重小易 浮管的缺点 ， 选择合适的敷设方式和施工方案。 ( 本文责编： 刘芳) 作者简介 ： 周正一( 1 9 6 3 一 ) ， 男 ， 重庆人， 高级工程师， 从事国外火 电厂 E P C方面的工作( E — m a i l ： z h o u z y @c h e c ． c o rn． c n ) 。 ● ● ● ● ● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ●● 。 ● ●● ● ● ●● ● ● ●● ● ● ● ● ● ● ● 。 。 ( 上接 第4 8页) 电厂建设方面的工作( E - m a i l ： j i a n g f s @c h e c ． c o n ． c n ) 。 ( 本文责编： 刘芳) 作者简介 ： 蒋方帅( 1 9 7 4 一) ， 男， 山东莱芜人， 高级工程师， 从事火 周正一( 1 9 6 3 一) ， 男， 重庆人， 高级工程师， 从事 国外火 电厂 E P C方面的工作( E — ma i l ： z h o u z y @c h e c ． c o m． e n ) 。 亓岳( 1 9 9 1 一) ， 男， 山东莱芜人 ， 助理工程师， 从事 自动 控制、 电工电子技术、 电气工程 、 火电厂热力系统等方面的研 究 ( E — m a i l ： q i —y u e @c h e c ． c o n ． c n ) 。