[摘要]本文通過玻璃鋼夾砂管與幾種傳統的管材技術性能的對比，結合工程實例，對玻璃鋼夾砂管在管材生產運輸、安裝施工、質量檢驗等方面進行了簡單的總結，同時對玻璃鋼夾砂管的應用進行了展望。
[關鍵詞]玻璃鋼夾砂管生產安裝檢驗

　　目前，國內中等口徑長距離輸水工程中常用的管材主要有鋼管(SP)、球墨鑄鐵管(DIP)、預應力鋼筋砼管(PCP)、預應力鋼筒砼壓力管(PCCP)以及玻璃鋼夾砂管(RPMP)等。

1　中大口徑長距離輸水管材比較

1.1　鋼管(SP)
　　鋼管的優點是管材強度高，耐工作壓力也高，管材及管件易加工，建設周期短，施工敷設方便，適應性強，接口型式靈活，管道滲漏較少，單位管長重量輕，適用于各種復雜地形和穿越障礙。其缺點是價格較高，鋼管的剛度小，易變形，襯里及外防腐要求嚴，必要時需作陰極保護。
1.2　球墨鑄鐵管(DIP)
　　球墨鑄鐵管的優點是使用年限長，管道承受壓力較高，橡膠圈柔性接口，對地基適應性較強。防腐能力較鋼管強，比非金屬管差，輸水中容易產生腐蝕餾，仍需做防腐處理。配件標準，維護檢修方便。球墨鑄鐵管重量較鋼管重，價格要高于鋼管。
1.3　預應力鋼筋混凝土管(PCP)
　　預應力鋼筋砼管采用承插式膠圈柔性接口，適應各種地基土的能力較強，施工安裝方便；管材防腐能力較強，不需要做內外防腐處理，工程投資較省。缺點是承插接口的加工精度難以保證，滲漏較大，重量較重，運輸和安裝不太方便，使用年限較短，輸水安全性相對較差。
1.4　預應力鋼筒混凝土壓力管(PCCP)
　　預應力鋼筒砼壓力管兼有鋼管和鋼筋砼管的優點，造價比鋼管低，可以承受較高的工作壓力和外部荷載；承插接口為鋼制，加工精度較高，密封性能好，接口施工較為簡單；半柔性接口，對地基不均勻沉降具有一定的適應能力；在每根管子插口的兩個密封圈之間留有試壓接口，可隨時安裝調試，方便快捷；防腐性能較好，使用壽命長，輸水安全性較好。缺點是重量較大，運輸及安裝不如鋼管方便。
　　由于PCCP管生產線可以遷移至施工現場生產，降低了運費，其綜合造價雖高于PCP管，但低于其它金屬管材，近年來在長距離大、中口徑輸水工程中應用較多。
1.5　玻璃鋼夾砂管(RPMP)
　　玻璃鋼夾砂管(RPMP)，是以玻璃纖維紗、石英砂和不飽和聚酯樹脂為主要原料，用纖維纏繞法制成的復合材料管材，近年來在國內應用較多。該種管材材料強度高，密閉性好，重量輕，管道內壁光滑，糙率小，相應水頭損失小，具有良好的防腐性。管道為柔性管，對基礎和施工技術要求較高。管道維修通常采用玻璃鋼手工粘補，較為便捷。
　　以上5種管材，由于PCP使用年限較短，輸水安全性相對較差，因此僅對其它4種管材的技術性能進行比較，如表1所示。

2　玻璃鋼夾砂管在輸水工程中的應用

2.1　工程概況
　　山西某引水工程，輸水規模5.5萬m³／d，主管道為DN1000mm，總長約60km，工作壓力為0.6MPa、1.0MPa。管道沿途大部分為濕陷性黃土地基，管道需穿越國道、河道、溝渠等障礙。

2.2　管材的選擇
　　對于長距離輸水工程，管材的綜合造價對其影響大，因此要根據工程需要選擇技術可行、經濟合理的管材。從技術上看，本工程除極少數地質條件差、施工難度大的地段需要使用鋼管外，其他管段沿線地質條件較好，要求的工作壓力不高，各種管材均能適用，主要取決于管材的經濟性。為此，對不同管材的單位綜合造價進行了比較，如表2所示。
　　經過對不同管材的管道強度、使用壽命、水頭損失、輸水可靠性、施工運輸條件、造價等進行綜合比較，雖然玻璃鋼夾砂管對施工技術要求較高，考慮到本工程地質條件比較適合鋪設玻璃鋼夾砂管，及其綜合工程造價低、使用壽命長、水頭損失小、施工運輸方便等優勢，終確定本工程的主管材為玻璃鋼夾砂管，在特殊地段或特殊地質構造處，采用鋼管為輔管材。

2.3　管道設計
　　玻璃鋼夾砂管(RPMP)一個很重要的特點就是可設計性強，可根據輸送液體種類、工作壓力、埋設深度、地面荷載、剛度要求等合理地進行管壁結構設計。
　　CECS190：2005規程采用以概率理論為基礎的極限狀態設計方法，以可靠指標度量管道的可靠度，需要對管道進行強度計算、穩定驗算和變形驗算。除穩定驗算外，均采用分項系數設計表達式進行設計。
　　本工程主管道DN1000mm約60km，工作壓力0.6MPa、1.0MPa，根據不同的使用條件采用SN5000N／m²和SN10000N／m²兩個剛度等級。管頂覆土不小于1.0m，采用200mm厚中粗砂墊層，原土回填，管道周圍回填土的壓實系數為：管道基礎90％、管道兩側95％、管頂以上0.5m范圍90％、管頂0.5m以上不低于80％。
2.4　管材的生產和運輸
　　國內早的玻璃鋼夾砂管生產線是1984年從意大利SARP-Last公司引進的，該生產線采用定長往復纏繞工藝，也是在國內推廣好、使用廣泛的一種工藝。隨著行業的發展，技術不斷進行改進、消化、吸收，目前我國已經掌握了該套生產線的核心工藝，實現了該設備的國產化，生產線價格也隨之大幅降低。
　　針對本工程，管材生產廠租用山西當地閑置廠房，投入了2條生產線進行生產，僅用不到一個月的時間就達到生產設備安裝、調試、試生產的條件。RPMP的制作工藝及流程為：模具清理、材料準備→制襯→固化→纏繞→固化→修整→脫?！鷻z驗入庫。RPMP單根管長一般為12m，每條生產線24h可以完成12根以上。經過10個月的生產，滿足了工程進度要求的同時，由于現場建廠投入不是很多，從而降低了管材的運輸費用，相應降低了管材的綜合價格。所以，當工程具備一定規模時，現場建廠生產管材是比較合理的，降低了管材的成本。
2.5　管道的安裝施工
　　RPMP管道與SP、DIP及PCCP管道具有不同的施工方法，需要進行充分了解，以便更好地保證RPMP管道的施工質量。
　　從總體上講，RPMP管道系統是一種柔性管道，由于目前國內的安裝隊伍對于該管材的特性不能準確地把握，尤其是施工過SP、DIP及PCCP管道的施工隊伍，由于對RPMP的回填重視程度不夠，以及安裝不當而引起損壞，將直接影響到整體管道的運行質量。
　　RPMP單管長度一般為12m，采用雙“O”型密封圈承插連接。下管前對管床、管座、弧度、標高、承插口尺寸、壓實度是否驗收合格等進行檢查。RPMP下溝時，吊具必須是吊帶，嚴禁用鋼絲繩直接起吊，起吊時應注意安全，將管材輕輕吊上溝底，注意將管子承口朝來水方向擺放，管間留一定的接口距離。裝管前先測玻璃鋼管表面的直曬溫度，根據實測溫度確定插口插入位置和線脹冷縮范圍。安裝步驟為：清潔接頭→潤滑膠圈→安裝膠圈(膠圈要求與管道配套供應)→固定管卡→連接接頭(根據溫度和確定的安裝尺寸，承口接頭對準插口的安裝尺寸，使管子安裝到位)。具體的施工要點如下述。
　　1.安裝準備：安裝前應先將承口內部和插口外部的泥土、臟物清刷干凈，徹底清掃管內的雜物和塵土。打磨管子承口和插口，使工作面光滑無突起異物；在管溝內拉中心線，嚴格按中心線安裝，以確保管線的平直；將試壓孔鉆好，安裝時先用油麻或密封帶纏緊試壓嘴，然后將試壓嘴按要求安上，并擰緊絲堵。
　　2.安裝時應將管材的插口、承口及膠圈刷食用植物油，并將管材下墊放2~3根114鋼管或用吊架吊起，用卡子卡住或用鋼絲繩纏住玻璃鋼管，并用導鏈緩慢地將管子的插口拉入承口。
　　3.卡子或鋼絲繩下部應墊放膠皮或木板，防止安裝時損壞管材，打吊鏈時，所用鋼絲繩應加膠皮套，防止損傷管材。
　　4.檢查“O”形密封圈的質量、尺寸是否合格，經檢查后兩道密封圈套在管子的插口上并刷上潤滑油。
　　5.膠圈應保證平正無扭曲，若安裝時發現膠圈扭曲，應立即退出，重新安裝。
　　6.用“吊葫蘆”吊起前(已裝好)一根管的承口，用前后兩個“吊葫蘆”吊起準備對接的管子，使前后傾斜角與前一根管子大致相同，用上管緊線器緩緩將管子的插口頂入前一根承口中，在頂入時按確定的環境溫度和確定的安裝尺寸，使承口接頭對準插口上的安裝尺寸，管子安裝到位，應將兩根管子下降放平，放穩。
　　7.拉導鏈時應仔細觀察膠圈滑入情況，如發現不均勻立即停止接管，將膠圈調整均勻，再繼續拉管，使膠圈送到承、插口預定位置。若發現膠圈不均勻滑人承口，并且管子無法拉出時，應在此接頭處作好明顯標記，以便修補。
　　8.安裝尺寸要求
　　安裝時，按口插人深度由下式計算：

　　式中H―插口插入深度；
　　　　L―承口工作面長度；
　　　　ξ―安裝對口伸縮間隙參數；
　　　　S―插口導角部位對應軸向長度。
　　9.管道鋪設中斷或下班前應將管口用麻布或其他方法堵好，以防異物進入。管道接口安裝完畢后，應在自檢合格及膠圈密封性實驗合格后，再繼續安裝下一根管子，自檢合格后交驗施工人員驗收后方可回填。
　　10.與其它管材的連接
　　玻璃鋼管道和鋼管連接(埋地時)，采用連接短管(鋼制承口短管)，鋼制承口短管由玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂管生產廠進行設計、生產(或委托加工)，并對其質量負責。玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂管與鋼管之間連接，采用玻璃纖維纏繞增強熱固性樹脂管插口與鋼制承口雙“O”型橡膠圈連接，鋼制承口與鋼管采用焊接。
　　11.管件、閥門等安裝完成后應及時按設計要求做好鎮墩，鎮墩不得砌筑在松軟土上。
　　12.在輸水管道安裝過程中，應注意保持管材管件、閥門等內部的清潔，必要時應進行清洗。
2.6　管道的檢驗
　　RPMP管道安裝完畢后，應按照設計規定對管道系統進行壓力試驗。RPMP管道在試壓之前應具備下列條件：RPMP管道系統按設計要求施工完畢；支墩安裝完畢、正確、牢固；埋地管道檢查合格，座標、標高、坡度及管基、墊層等檢驗合格；除管接頭外露外，管身上部按要求覆土厚度不小于500mm；試驗用具校審合格，現場雜物清理干凈。管道試壓采用分段試壓，根據不同管徑、壓力等級進行分段，分段長度一般不大于1km。水壓試驗應以清水為介質，緩慢充水，水流速度<0.3m／s，以免使管道發生水錘現象；充水時，先打開管道各高處的排氣閥，充分排除空氣，充滿水后，試壓管道內應保證0.2~0.3MPa的水壓，系統浸泡24h，使管道達到機械、熱力和化學平衡，再進行水壓試驗；打壓時，水從打壓段低處注入，以便于排氣和注水安裝。試驗過程中，如遇泄漏，不得帶壓修理，待缺陷消除后，重新進行試驗。試驗合格后，應及時將水排至合適的地方。

3　工程應用中注意的一些問題

　　為了保證工程所使用的纏繞玻璃鋼夾砂管的管材質量，本文工程聘請了國內部門對與產品質量密切有關的原材料控制、管材生產過程等進行監造及成品檢驗。對保證管材的質量起到了關鍵作用。
　　RPMP是一種復合管材，原、輔材料必須嚴格控制，必要的話限定原、輔材料如樹脂、纖維、密封橡膠圈等的品種和生產廠，同時嚴格要求進行復檢，以保證質量；通過監造方對管材生產過程進行控制很有必要；RPMP管道破壞往往不是管材本身的破壞，而是管件的破損，帶有法蘭盤及易損管件宜采用鋼制件。

4　結語

　　玻璃鋼夾砂管道是近20年來國內發展較快的新型管材之一，它充分地將各組成材料的性能有機地結合在一起，發揮各自的優點，是傳統管材如砼管、鋼管、鑄鐵管等有效的替代產品，在國內城市給水排水工程中得到了廣泛地推廣和大量應用。
　　對于中等管徑(DN800～DN1400mm)的管道，在某些條件下：如輸送腐蝕性介質、海水等有腐蝕的環境、重型管道軟基難以施工或其它施工條件受到限制等，玻璃鋼夾砂管自重較輕、安裝方便、耐腐蝕強、工程投資省的優勢得以充分體現。玻璃鋼夾砂管具有結構設計合理、生產效率高、安裝方便、聯接可靠、成本較低、質量易于控制等特點，它比傳統的鋼管、球墨鑄鐵管、預應力鋼筒砼壓力管具有一定的優勢，盡管目前在國內應用的時間不是很長，但已經擁有大量的工程實例，長單管長度已超過100km，大管徑已做到DN3100。除了用于給水輸水工程，在排污管道、農灌、海底輸水、電廠、化工等行業都得到了廣泛的應用，隨著玻璃鋼夾砂管的技術水平的進一步提高和工程經驗的不斷完善，會具有更加廣闊的市場和發展前景。