1　前言

　　玻璃纖維增強塑料夾砂管（Glass Fiber Reinforced Plastic Mortar Pipe，簡稱frpM管，亦稱玻璃鋼夾砂管）由于其具有自重輕、內壁光滑水流摩阻小、耐腐蝕性能好、滲漏率低、對輸送介質無二次污染、運輸施工方便、運 行費用低、工程綜合造價低等諸多優良特性，因而在市政的給水排水工程、水利水電工程等系統得到越來越廣泛地應用。在此，將根據作者所掌握的有關情況介紹玻 璃鋼夾砂管在國內的應用現狀，相關技術標準的制訂情況，應用中出現的問題及解決途徑。
 
2　國內的應用現狀

2.1　開槽埋設玻璃鋼夾砂管應用現狀
　　我國在上世紀八十年代后期開始玻璃鋼夾砂管的開發工作，到1994年前后引進玻璃鋼夾砂管生產線后，使我國具有了一定的玻璃鋼夾砂管的生產能 力。盡管玻璃鋼夾砂管具有眾多的優良特性，但其為用戶接受是需要一個過程的，同時在國內應用的玻璃鋼夾砂管或多或少出現過一些問題，如接口密封問題、玻璃 鋼夾砂管的撓曲水平達不到規定的要求、施工中回填土密實度低而引起管體破壞等，影響了玻璃鋼夾砂管的推廣使用。通過各方面的努力，1996年玻璃鋼夾砂管 在江蘇淮陰市自來水公司得到成功使用，并獲得好評。隨后在江蘇的常熟、江寧、太倉，福建的石獅、福清，遼寧、浙江、上海、山東、安徽、黑龍江、吉林、云 南、四川、廣西、廣東、河南、新疆、天津、河北、山西、甘肅等地的給水工程中得到大量應用。應用在給水系統的玻璃鋼夾砂管的主要性能參數如下：管道直 徑：200～3100mm；管剛度：2500～10 000N/m²；工作壓力：0.4～1.0MPa，單個工程（新疆庫爾勒引水工程，管道直徑1100mm）鋪設玻璃鋼夾砂管的長度超過100km。下面詳細介紹2個典型的給水工程。
1　常熟市給水工程
　　常熟市自來水公司在1996年開始先試用了一些中小口徑的玻璃鋼夾砂管，管道直徑在300～600mm之間，管剛度：2 500～3 750N/m²，工作壓力：0.4～0.6MPa。通過試用，該公司在1997年開始建造的三水廠引水工程中改變了原來準備采用DN 1400鋼管的設想，而采用了玻璃鋼夾砂管。在至1998年完成的工程中采用的玻璃鋼夾砂管管道直徑：1200mm；管剛度：3750N/m²（定長纏繞工藝生產的玻璃鋼夾砂管），5000N/m²（離心澆鑄工藝生產的玻璃鋼夾砂管）；工作壓力：0.6MPa；管線長度：18km。其中過橋管、道路下等采用鋼管，該工程由上海市政工程設計研究院設計。
　　在工程中出現了離心澆鑄工藝生產的玻璃鋼夾砂管管口開裂的情況，后經處理在工程使用了2km。施工安裝完畢后全線打壓成功，運行至今沒有出現過問題。
　　實際使用情況也進一步證實了玻璃鋼夾砂管的優點，如水流摩阻小、沿程水頭損失小，運行費用低，水質改善，運輸施工安裝方便，而且進度快。
　　在這以后，常熟市自來水公司在三水廠二期工程及市內及郊區、農村的給水管網的新建改建過程中大量使用玻璃鋼夾砂管。截止2000年底，在常熟市 給水系統共使用的管徑范圍在200-1400mm內的玻璃鋼夾砂管的總長度超過500km,因此常熟市自來水公司獲得了建設部頒發的推廣應用獎。在這之后 常熟市污水系統也開始使用玻璃鋼夾砂管，在常熟市所使用的玻璃鋼夾砂管總長度超過1000km。
　　常熟市的玻璃鋼夾砂管的應用相當成功，當然應用中也出現過一些問題，主要原因有管材質量方面的，也有管道施工方面的。如埋設在某廠門口的一根 DN600的玻璃鋼夾砂管，管頂覆土僅0.6m，而且是在下坡路下，沒有采取加覆混凝土板等措施，由于進出車輛較為頻繁，因此在使用了一年時間后出現管道 損壞情況，不合格管材也在工程中引發了一些事故，但DN1200的主管線運行至今十多年，沒出現過問題。
2　新疆某倒虹吸DN3100玻璃鋼夾砂管道工程
　　新疆水利廳在1995年開始醞釀從地處北疆某河引水至烏魯木齊，全線引水工程的總長度達510km。全線主要采用明渠引水，其中兩處洼地采用倒 虹管。經多次國內外的考察，玻璃鋼夾砂管、鋼管和PCCP管的比較和反復論證，后決定在小洼槽內使用DN3100的玻璃鋼夾砂管道。該管線長度 5.6km，雙線，除管配件外，總使用玻璃鋼夾砂管10.8km，工程在2002年開工，由河北中意玻璃鋼有限公司總承包，并負責管材的生產和管道的安裝 工作，由陜西省工程局負責土方工程。采用的玻璃鋼夾砂管的主要性能指標為：管剛度：7500 N/m²；工作壓力： 0.46MPa；單管長度： 12 m。管道基礎是250mm厚的中粗砂和碎石層，再加50mm厚的中粗砂層；采用戈壁料進行回填，管頂覆土厚度為2.50m。
　　在2002年，完成了120m（10節管）的試驗段工作。同濟大學復合材料研究所作為建設方的專家顧問單位，參加了原材料的技術指標的確定，生 產過程的控制、產品性能檢測、安裝、施工及驗收規程的起草工作。試驗段在2003年4月通過1.5倍工作壓力的水壓試驗。在此基礎上，由建設方牽頭，同濟 大學和河北中意玻璃鋼有限公司共同制定了原材料技術要求、生產工藝的控制方法。并會同新疆水利設計院，一同制訂了針對該工程的施工驗收規程。經過河北中意 玻璃鋼有限公司和新疆永昌復合材料股份有限公司2003到2005年6月的生產和施工，完成了該工程。分段（1km）水壓試驗均一次成功，在水壓試驗中， 壓力表在48h以上的時間內無明顯壓降，管道初始豎向變形在1%以內?，F全線投入使用已有5年時間，運行情況正常。照片1為DN3100玻璃鋼夾砂管。照 片2為DN3100玻璃鋼夾砂管在安裝中。
　　DN3100玻璃鋼夾砂管道工程的圓滿完成，應該說建設方的嚴格管理起了關鍵的作用。為保證工程質量，建設方決定先作試驗段。在此基礎上，建設方邀請了建 設部給水排水設備產品質量監督檢驗中心玻璃纖維增強塑料夾砂管分中心進行全程監造（這在國內玻璃鋼夾砂管生產中為次），并每100根管中抽出一根作破壞 性檢驗，這樣從原材料到生產工藝、到檢驗各個環節都達到相關要求，從而保證了產品質量。在施工過程中同樣嚴格要求，由試驗段總結得出的施工要求在大面積施 工中同樣要求嚴格執行，以保證回填的密實度，從而很好地控制了管道的初始變形，管道初始豎向變形平均不到0.7％。
　　整個工程在業主組織協調下，在工程結構設計、管道管壁結構設計、原材料選擇、生產過程、產品檢驗、施工質量等方面均進行了嚴格控制，達到了良好的效果，工程質量得到了保證。該工程的管理模式值得新建玻璃鋼夾砂管工程的借鑒。
　　2005年在上海長江引水三期工程（DN2200玻璃鋼夾砂管）和2006年至2009年深圳市北線引水工程（DN2600和DN3000玻璃鋼夾砂管）均采用上述管理模式，工程質量得到了保證，工程使用情況良好。
　　另外，由于管材價格的因素，玻璃鋼夾砂管在早期的應用主要是在給水領域。自2000年上海完成了上海市市政工程管理局科技發展資金項目《纏繞式 增強塑料夾砂管在上海市污水治理二期工程中應用的試驗研究》并制定了上海市標準《玻璃纖維增強塑料夾砂排水管道施工及驗收規程》后，玻璃鋼夾砂管道在上 海、江蘇的揚州、昆山、常熟、常州，福建的廈門、浙江、江西、天津、廣東、新疆、湖南、內蒙古、遼寧、山東、云南、河北等地的城鎮排水系統開始得到越來越 廣泛的應用。應用在排水系統的玻璃鋼夾砂管道的主要性能參數如下：管道直徑：200～2600mm；管剛度：5000～10000N/m2；工作壓力：0.1～0.4MPa。
　　我國玻璃鋼夾砂管的應用有近十五年的歷史，管道直徑從200mm到3000mm以上，高使用壓力超過2.0MPa，產品和施工質量較好的工程 使用至今運行正常；而有一些工程或是管材的質量問題、或是施工質量問題，造成工程出現滲水、漏水，甚至爆管，有個別工程需要每年均進行一定次數的維修，也 有個別工程甚至全線無法投入運行。
2.2　玻璃鋼夾砂管頂管應用現狀
　　近年來,隨著鐵路、交通水利等城市建設的蓬勃開展,尤其是城市排水系統的大力建設,頂管法施工技術在我國得到了廣泛的應用。由于該方法具有無需隔斷交通、拆遷工作量小、對周邊環境影響小、受氣候影響小等特點,因此成為各城市尤其是大中城市建設的選方案。
國內次進行玻璃鋼頂管始于1999年，玻璃鋼夾砂頂管先在西安市環城河污水截流工程中得到應用。在西安護城河月亮橋下，管道DN1800、環剛度為7500N/m²， 共44米頂管工程獲得成功。隨后在西安及其附近等地得到推廣應用，包括DN1000～DN2600不同口徑的頂管工程得到較普遍的應用。由于西安地質大部 分情況良好，土壤自拱性好，地下水位低，容許一定程度的超挖，因此管與土的摩阻力較小，對玻璃鋼頂管管材的力學性能要求不高。照片3為使用施工現場?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　?BR>　　2000年，在浙江臨海、金華等地先后有多個工程采用玻璃鋼夾砂管進行頂進施工，管道直徑在800mm～1200mm，總共長度超過20km。
2003年,在廣州南洲路污水主干管工程中使用定長纏繞工藝生產的大口徑玻璃鋼管道，并采用泥水平衡的機頭掘進。該工程的DN2500頂管全長為2735m, DN2270頂管全長為2145m。
2004年后在廣東、浙江、上海、江蘇等地很多工程中采用玻璃鋼夾砂頂管，大管徑接近3000mm，也有大口徑的壓力頂管工程投入運行。但在 廣東等地多個玻璃鋼夾砂頂管工程中出現了管口損壞等問題，有的工程后換用其它材質的管道，這樣在廣東等地很少再采用玻璃鋼夾砂頂管。目前，采用定長纏繞 工藝生產的玻璃鋼夾砂頂管在工程中使用量明顯低于前幾年。
 
3　標準化情況

　　玻璃鋼夾砂管的相關標準一共有三大類，具體包括工程結構設計規程，產品標準和施工驗收規程。其中先應根據工程結構設計規程進行工程結構設計， 確定滿足工程要求的玻璃鋼夾砂管的規格，包括公稱直徑、壓力等級和剛度等級，以及施工驗收要求。管道生產企業應根據工程所需要的玻璃鋼夾砂管規格，進行管 道的鋪層設計以滿足玻璃鋼夾砂管產品標準的要求，在生產完成后通過檢驗運往工程進行施工時，應滿足設計和施工驗收規程的要求。
3.1　國內標準化進展
　　我國的玻璃鋼夾砂管標準化始于1995年，建設部下達關于玻璃鋼夾砂管產品的城鎮建設行業標準的起草任務，并展開工程結構設計規程和施工驗 收規程的起草工作；建材行業也批準了關于玻璃鋼夾砂管的產品標準的起草項目。到1998年，發布了城鎮建設行業和建材行業的3個玻璃鋼夾砂管的產品標準。 2001年發布了施工驗收規程，2005年發布了工程結構設計規程。到2007年，發布了玻璃鋼夾砂管產品的標準。
3.2　標準基本情況
1　工程結構設計規程
　　《給水排水工程埋地玻璃纖維增強塑料夾砂管管道結構設計規程》（CECS190：2005）
這是我國現行的工程建設標準化協會標準。通過該規程的設計，在滿足強度和變形控制條件的前提下所應選擇的玻璃鋼夾砂管的規格（包括公稱直徑、壓力等級和剛度等級）以及對施工的要求，應包括溝槽斷面形式，回填材料種類及回填密實度要求等。
　　類似的規程還有，美國水工協會的M45手冊，以及美國水工協會的早期產品標準的附錄的翻譯版，即建材行業標準《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T 838-1998）的附錄D，該標準現已作廢。
2　產品標準
　　《玻璃纖維增強塑料夾砂管》（GB/T 21238-2007）
　　這是我國現行的標準，對定長纏繞、連續纏繞、和離心澆鑄三種工藝生產的玻璃鋼夾砂管的產品分類、技術要求、試驗方法、檢驗規則、管件、標 志、運輸和貯存等進行了規定。其中技術要求包含了尺寸、巴氏硬度、固化度、環剛度、軸向和環向拉伸強度、初始撓曲性及長期性能等方面的要求。
　　《玻璃纖維增強塑料夾砂管》（CJ/T 3079-1998）、《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力　　管》（JC/T 838-1998）、《玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T 695離心澆鑄玻璃纖維增強不飽和聚酯樹脂夾砂管-1998），這是城鎮建設行業和建材行業的3個產品標準，在我國的玻璃鋼夾砂管行業的發展中發 揮了巨大作用。目前，這兩個標準已經廢止。
3　施工驗收規程
　?。?）《埋地給水排水玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管管道工程施工及驗收規程》（CECS129：2001）
　　現行的施工驗收規程是工程建設標準化協會標準。對于玻璃鋼夾砂管的施工驗收要求先應滿足設計要求，同時滿足施工驗收規程要求。施工驗收規程中對玻璃鋼夾砂管的施工方法、施工過程控制、驗收等都做出了明確規定。
　?。?）《給水排水管道工程施工及驗收規范》（GB 50268-2008）
　　這是我國的標準，在1997年版的基礎上，增加了對于玻璃鋼夾砂管的施工驗收要求，其中關于玻璃鋼夾砂管施工要求中部分規定和指標比 CECS129：2001要求嚴格，因此在玻璃鋼夾砂管的施工驗收方面應同時按照上述兩個標準要求執行；對于同一項目，應按指標要求高的執行。
　　另外，上海市工程建設規范：《玻璃纖維增強塑料夾砂排水管道工程施工及驗收規程》（ DGJ08-234-2001）對整個安裝施工過程均有較為具體的要求。
　　國外的相應標準規范已經過多次修訂，國內的標準在技術要求上不低于國外標準、規范的相應要求，一些項目的要求指標甚至超過國外的。經過國內多年 的實踐總結，就國內相應標準、規范的技術要求是合理可靠的，而且只要按照相應的標準、規范實施玻璃鋼夾砂管的工程是完全可以成功的。

4　使用中存在問題及對策

　　而在我國過去十多年的應用過程中，出現很多工程質量問題，為在使用玻璃鋼夾砂管時保證工程質量，應在安全、可靠而又合理、經濟的工程結構設計的 基礎上，進行管材鋪層設計、生產，確保管材質量，同時按照工程結構設計要求和施工規程規定組織安裝施工、達到控制要求，這樣能保證玻璃鋼夾砂管工程取得成 功。
4.1　存在的主要問題
　　玻璃鋼夾砂管道工程均需要進行嚴格的工程結構設計，在國內較早使用階段，由于國內沒有結構設計規范，而按國外規范設計又缺少管材的長期性能數據，因此，有 些工程沒有通過工程結構設計，另外，出于經濟性方面的考慮，管材的初始環向拉伸強度的安全系數取得較低（按4倍執行），而由于生產玻璃鋼夾砂管的原材料及 生產工藝等方面的影響，從目前國內一些企業完成的長期性能測試結果來看要略低于國外產品的測試結果，另外在施工方面，經常出現過大的豎向變形，造成管道在 工作階段受有過大的外壓載荷使管道破壞，造成工程質量問題。因此，在工程結構設計方面主要存在兩大問題，即安全合理的初始環向拉伸安全系數和合理的回填材 料及豎向變形控制要求。
　　管材方面主要存在原材料選擇問題、玻璃纖維用量問題和生產工藝問題。有一些生產企業采用低性能的廉價樹脂、高堿玻璃纖維來生產玻璃鋼夾砂管，而且生產工藝不能保證樹脂砂漿層的密實，這樣的玻璃鋼夾砂管性能遠遠偏離產品標準要求，但在多個工程中發現了這樣的管材。
　　在施工方面，往往由于施工單位很習慣于混凝土管的施工，通常不注意回填密實度，這樣會造成過大的管道豎向變形而引起管材破壞。
4.2　對策
4.2.1　工程結構設計方面
　　玻璃鋼夾砂管在我國已有十多年的應用歷史，在國內多年應用的基礎上完成的《給水排水工程埋地玻璃纖維增強塑料夾砂管管道結構設計規程》 （CECS190：2005）是國內玻璃鋼夾砂管工程結構設計應遵循的規范，考慮到安全可靠而又合理經濟地使用玻璃鋼夾砂管，建議在設計時取玻璃鋼夾砂管 的長期豎向變形不超過3%。
4.2.2　管材質量
　　為保證管材質量，應注意以下幾個方面：
　　1　原材料
　　按照產品標準要求，應對生產中應用的原輔材料的技術指標應作出相應的規定：應采用無堿玻璃纖維；結構層樹脂：拉伸強度：60MPa；拉伸彈性 模量：3.0GPa；斷裂伸長率：2.5%；熱變形溫度：70℃。規定原材料生產廠家應對所有原材料進行檢測并合格后方可投入使用，對于重要原材料 如玻璃纖維和樹脂應經第三方抽檢合格后方可使用。
　　2　生產監控
對于管材的生產過程，宜請專業單位進行監造，以確保主要原材料的足量使用。
　　3　 產品驗收
　　產品出廠前必須經過嚴格的檢驗。除了應對每根管進行非破損檢驗外，每批管（一般100根為一批）應隨機抽一根進行破壞性檢驗，以確保管材質量。
實際上，在確定管材生產企業時，應選擇生產規模較大、應用業績較多、技術力量強、資金情況良好的企業來承擔管材生產業務。
　　4.2.3　施工方面
　　玻璃鋼夾砂管施工中應按設計要求，選擇好合適的回填材料，嚴格控制回填密實度，只要達到了密實度的要求，才能控制住管道的豎向變形，也就控制了 管道的管壁拉應力水平，這樣在內水壓作用后管壁的大拉應力水平不會過高，能夠安全運行。另外，在密封膠圈材料的選擇、接口連接設計、與建筑物連接處防不 均勻沉降等方面也應慎重處理。
　　4.2.4　工程管理方面
　　實際上，任何工程要取得成功，工程建設單位的組織管理是根本的保證。工程結構設計應是可靠的、合理的，若選擇的設計單位缺少玻璃鋼夾砂管工程 方面的經驗，則應咨詢有關專業單位。管材的生產過程也應加強管理，以保證使用的原材料和生產過程達到要求，可以聘請專業單位進行監造。施工階段可以先進行 試驗段或稱先行段施工，并達到設計和施工規程要求，并使相關人員對玻璃鋼夾砂管的特點有相應認識，然后進行大面積施工。在各個實施階段，一旦出現問題可能 影響工程質量，建設管理單位應態度鮮明的要求改正，只有這樣，才可以保證工程質量。
 
5　結　語

　　通過對我國十多年玻璃鋼夾砂管應用情況的分析和討論，可得到以下幾點結論。
　　1.盡管在過去的應用中出現了或多或少的問題，但目前國內大多數玻璃鋼夾砂管工程還是很成功的。玻璃鋼夾砂管其耐腐蝕性能好、內壁光滑水流摩阻小等優點，隨著使用時間的推移將進一步顯現出其優越性，因此玻璃鋼夾砂管應能有更加廣泛的應用。
　　2.玻璃鋼夾砂管的標準包括有工程結構設計規程、產品標準和施工驗收規程三方面。目前的各規程、標準能滿足我國的玻璃鋼夾砂管工程建設的要求，能保證工程建設的質量，也是安全合理的。
　　3.當然，要使用好玻璃鋼夾砂管應從工程結構設計、管材質量和施工等方面入手。通過工程結構設計，選定合適的管材（規格）和合理的回填要求；管材質量方面應控制原材料、工藝過程和檢驗；施工方面是選擇合適的回填材料并保證有一定的密實度。
　　4. 工程組織管理的嚴肅性和認真態度是工程質量得到保證的基本要求。相關人員缺少相應專業知識可以通過咨詢、聘請有關專業單位來解決，可以通過試驗段或先行段來認識，但對于工程中出現的問題，必須認真解決的態度一定得鮮明。