摘　要：介紹了玻璃鋼夾砂管在國內外的應用現狀、典型的應用給水工程，國內外相關的技術標準的情況。為保證玻璃鋼夾砂管工程質量，可在管材質量和施工方面進行控制。合適的回填材科是減小管道豎向變形為有效的途徑。
關鍵詞：玻璃鋼夾砂管 應用現狀 給水工程 質量控制

一、前言

　　玻璃纖維增強塑料夾砂管(Class Fiber R誒你forced Plastic Mortar Pipe，簡稱RPM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。

二、國內外的應用現狀

1　國內的應用現狀

　　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。初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很低而引起管體破壞等也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2500～10000N／m²；工作壓力0.4～1.0MPa，單個工程(新疆庫爾勒引水工程)鋪設玻璃鋼夾砂管的長度超過100km。下面詳細介紹3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2500～3750N／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DN1400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。
　　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。到目前為止，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。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引發了一些事故，但DN1200的主管線運行至今近7年，沒出現過問題。
　　(2)新疆引額濟烏一期一步小洼槽倒虹吸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邊境附近的國際河流額爾齊斯河(也是我國唯一的北冰洋水系的河流)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，生產過程的擰制、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。圖1為試驗段安裝現場在此基礎上，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。經過河北中意和新疆永昌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已通過驗收，即將投入使用。

　　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，建設方邀請了建設都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(這在包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。
　　(3)廣州南州水廠引水工程
　　廣州南州引水工程是自順德西海大涌至廣州大學城的引水管道工程。管線總長約25.19km，雙線，管徑為DN2200，整個工程采用了球墨鑄鐵管、玻璃鋼夾砂管和鋼管三種管材。玻璃鋼夾砂管使用總長度為9.71km。沿線土質主要是淤泥質土、流沙等。玻璃鋼夾砂管的生嚴單位為河北中意玻璃鋼有限公司．施工單位為廣州自來水工程公司。施工時采用拉森鋼板樁，加設支撐。管頂覆土在2m左右．管道基礎為：先墊200mm中粗砂，再加400mm中粗砂與碎石拌合墊層比例3:7，后再墊上200mm中粗砂，管頂安裝后采用石屑回填至管頂300mm。玻璃鋼管道的主要特征：管剛度：7500MPa；工作壓力：0.6MPa；單管長度：8m；管的初始豎向變形控制在3％之內。施工中發生了玻璃鋼法蘭與鋼法蘭連接過緊．玻璃鋼法蘭破壞的情況。后工程中采用除原已使用的法蘭進行擰緊力控制外，其余的改成承插連接。各段玻璃鋼夾砂管管線均一次打壓成功。
　　全線自2004年9月投入運行至今，僅球墨鑄鐵管發生過一次小問題。考察小組對該工程進行了詳細了解。施工單位認為玻璃鋼夾砂管道安裝施工方便，接口可靠性高，但臨時開孔及搶修比較麻煩。拉森樁拔出后管道豎向變形有一個明顯增加．值得施工時注意。設計單位認為該管道剛性低易變形，易損傷，目前無設計規范，搶修困難．當然玻璃鋼夾砂管道在三種管材中經濟，水頭損失比預計的還要小。同時建議，若在工程中采用玻璃鋼夾砂管道時應注意對管道所使用的原材料的選撣；對產品應進行抽檢，施工時應先作試驗段。管線施工完畢后沿線應做好標識，做好沿線巡查．避免偶然因素造成管道受到損壞。從國內玻璃鋼夾砂管道的使用情況來看，若從管材的原材料、生產過程、出廠檢驗及施工工程等方面按照有關技術要求控制好，是完全可以做好玻璃鋼夾砂管道給水工程的。但若過程管理不嚴格不合理，就會出現意外情況。
　　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《纏繞式增強魍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、新疆等地的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。

2、國外應用現狀

　　在國外，自上世紀60年代開發成功玻璃鋼夾砂管后到70年代有了一定的使用。由于使用的管剛度偏低，使玻璃鋼夾砂地下管道在使用一段時間后出現“方化”的情況并導致管材滲漏。后在80年代經多方合作研究，制訂了新的產品標準，設計規范和施工驗收規程后，玻璃鋼夾砂管道的應用日益增長。不完全統計，玻璃鋼夾砂管的總鋪設長度在5萬km以上。其中超大口徑的引水工程見表1。

 3、大口徑玻璃鋼哭砂冒技術成熟程度和技術規范

　　從國外情況而言，采用連續工藝生產的管材大直徑已達4000mm，已經通水使用的玻璃鋼夾砂管已達3700mm，其他直徑超過2800mm的玻璃鋼夾砂管過程實例有四十多例，可以說應用技術完全成熟。
　　在國內，已經投入運行的引水玻璃鋼夾砂管道管徑達2200mm，即將投入運行的壓力玻璃鋼夾砂管道管徑達：3100mm，國內在2001年已試制過4000mm直徑的玻璃鋼夾砂管道。

4、技術規范和規程

　　(1)產品標準
　　城鎮建設行業標準：《玻璃纖維增強塑料夾砂管》(CJ／T 3079―1998)；
　　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)；
　　標準《玻璃纖維增強塑料夾砂管》正在起草中，預計年內可通過審查，形成報批稿。
　　(2)施工驗收規范
　　工程建設標準化協會標準：《埋地給水排水璃璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管道工程施工及驗收規程》，CECS1292 2001；
　　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。
　　(3)設計規范
　　工程建設標準化協會標準：《給水排水玻璃纖維增強塑料夾砂管道結構設計規程》，已通過評審。
　　國外標準：
　　1)Plastics piping systems for pressure and non=pressure water supply―Glass―rein―forced thermosetting plastws(GFRP)systems based on unsaturated polyester(UP)resin，International Standard，ISO 10639(First edition，2003―02―01)
　　2)Fiberglass pressure pipe，AWWA C950―01。
　　3)Fiberglass(Glass―Fiber―Reinforced Thermosetting―Remn)Pressure Pipe，ASTM D3517
　　4)Underground Installation of’Fiberglass’(Glass―Fiber―Reinforced Thermosetting―Resin)pioe.ASTM D3839
　　5)Fiberglass Pipe Design，AWWA，Manual of Water Supply Practices―M45。
　　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。

三、使用玻璃鋼夾砂管應注意的問題

　　用戶在使用玻璃鋼夾砂管時，為保證工程質量，應確保管材質量和施工質量。
　　1、管材質量
　　按照2.4中介紹的產品標準控制管材質量，則完全可以滿足工程要求。為保證管材質量，應注意以下幾個方面：
　　(1)原材料
　　應對生產中應用的原輔材料的技術指標應作出嚴格的規定：應采用無堿玻璃纖維；結構層樹脂的拉伸強度≥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，所有原材料應檢測合格后方可使用，對于重要原材料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，應選擇規模較大、應用業績較多、技術力量強的企業來承擔管材生產業務。
2、施工方面
　　(1}正確認識管材的性能特點
　　玻璃鋼夾砂管和鋼管、塑料管，甚至球墨鑄鐵管等相類似，是一種柔性管；作為地下管道使用時，它是靠管道和回填土形成一體共同承擔土壓力的。只不過這幾類管的管剛度(=EI／D3)不同，球墨鑄鐵管相對高，鋼管、玻璃鋼夾砂管相當，塑料管通常剛度低。而相反，管材在外壓作用下的徑向可變形能力則以塑料管為高(30％以上)，玻璃鋼夾砂管次之(15~30％)，通常鋼管的徑向變形超過5％后，管材局部應力會進入屈服狀態。球墨鑄鐵管的徑向變形可超過10％，但此時材料會進入塑性狀態。雖然各類管材都有一定的徑向變形能力，特別是玻璃鋼夾砂管和塑料管，由此而產生的管道豎向變形稍大些沒有大問題的想法是要不得的。因為管材的豎向變形會隨埋設后時間的增加而增加，另外為保證管道的正常使用，必須有一定的安全儲備。因此，各類管道在埋設時都應合理控制其初始的豎向徑向變形。
　　(2)管剛度和回填土對豎向變形的影響
　　對于軟土中敷設塑料管、玻璃鋼夾砂管、鋼管等柔性管，若采用原土回填，當回填土壓實度在0.85左右時，土的組合模量E(一般為3.0MPa，這時若管剛度從2500 N／m²提高到15000 N／m²，管道豎向變形的變化見表2。提高回填土壓實度，使土的組合模量E(=4.50MPa，或管區采用顆粒材料回填，可使土的組合模量E(達到7.0M Pa以上，隨著土的組合模量的提高，管道豎向變形的變化也列于表2。從表2可以看出，提高管剛度對減少管道豎向變形的效果遠小于提高土的組合模量所帶來的效果。

　　因此，對于玻璃鋼夾砂管這類柔性管在埋設施工時，為控制好管道的豎向變形，先要選擇好合適的回填材料，其次要保證回填密實度。
    在玻璃鋼夾砂管道工程中，充分控制好以上兩個方面后，則工程質量可以得到保證。

四、結語

　　通過上述分析和討論，可得到以下幾點結論。
　　1．從應用情況來看，在超大口徑壓力引水工程中玻璃鋼夾砂管同樣可以安全可靠地使用，而且由于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。
　　2．當然，要使用好玻璃鋼夾砂管應從管材質量和施工兩方面人手。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。
　　3．充分認識玻璃鋼夾砂管的性能特點，注意到提高管剛度對減小管道豎向變形帶來的效果不如提高土的組合模量有效。
4.在玻璃鋼夾砂管工程中也應重視管配件的合理使用。