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(nèi)壁光滑水流摩阻小、耐腐蝕性能好、滲漏率低、對輸送介質(zhì)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(yōu)良特性，因而在市政的給水排水工程、水利水電工程等系統(tǒng)得到越來越廣泛地應(yīng)用。在此，將根據(jù)作者所掌握的有關(guān)情況介紹玻璃鋼夾砂管在國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀，相關(guān)技術(shù)標準的制訂情況，應(yīng)用中出現(xiàn)的問題及解決途徑。

 2. 國內(nèi)的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1開槽埋設(shè)玻璃鋼夾砂管應(yīng)用現(xiàn)狀

我國在上世紀八十年代后期開始玻璃鋼夾砂管的開發(fā)工作，到1994年前后引進玻璃鋼夾砂管生產(chǎn)線后，使我國具有了一定的玻璃鋼夾砂管的生產(chǎn)能力。盡管玻璃鋼夾砂管具有眾多的優(yōu)良特性，但其為用戶接受是需要一個過程的，同時在國內(nèi)應(yīng)用的玻璃鋼夾砂管或多或少出現(xiàn)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(guī)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(yīng)用。應(yīng)用在給水系統(tǒng)的玻璃鋼夾砂管的主要性能參數(shù)如下：管道直徑：200～3 100mm；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(shè)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(shè)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：1 200mm；管剛度：3750N/m2（定長纏繞工藝生產(chǎn)的玻璃鋼夾砂管），5000N/m2（離心澆鑄工藝生產(chǎn)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(shè)計研究院設(shè)計。

在工程中出現(xiàn)了離心澆鑄工藝生產(chǎn)的玻璃鋼夾砂管管口開裂的情況，后經(jīng)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(xiàn)過問題。

實際使用情況也進一步證實了玻璃鋼夾砂管的優(yōu)點，如水流摩阻小、沿程水頭損失小，運行費用低，水質(zhì)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(nèi)及郊區(qū)、農(nóng)村的給水管網(wǎng)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(tǒng)共使用的管徑范圍在200-1400mm內(nèi)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(shè)部頒發(fā)的推廣應(yīng)用獎。在這之后常熟市污水系統(tǒng)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(yīng)用相當(dāng)成功，當(dāng)然應(yīng)用中也出現(xiàn)過一些問題，主要原因有管材質(zhì)量方面的，也有管道施工方面的。如埋設(shè)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(xiàn)管道損壞情況，不合格管材也在工程中引發(fā)了一些事故，但DN1200的主管線運行至今十多年，沒出現(xiàn)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(jīng)多次國內(nèi)外的考察，玻璃鋼夾砂管、鋼管和PCCP管的比較和反復(fù)論證，最后決定在小洼槽內(nèi)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(zé)管材的生產(chǎn)和管道的安裝工作，由陜西省工程局負責(zé)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(chǔ)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(jié)管）的試驗段工作。同濟大學(xué)復(fù)合材料研究所作為建設(shè)方的專家顧問單位，參加了原材料的技術(shù)指標的確定，生產(chǎn)過程的控制、產(chǎn)品性能檢測、安裝、施工及驗收規(guī)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(chǔ)上，由建設(shè)方牽頭，同濟大學(xué)和河北中意玻璃鋼有限公司共同制定了原材料技術(shù)要求、生產(chǎn)工藝的控制方法。并會同新疆水利設(shè)計院，一同制訂了針對該工程的施工驗收規(guī)程。經(jīng)過河北中意玻璃鋼有限公司和新疆永昌復(fù)合材料股份有限公司2003到2005年6月的生產(chǎn)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(nèi)無明顯壓降，管道初始豎向變形在1%以內(nèi)。現(xiàn)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(yīng)該說建設(shè)方的嚴格管理起了關(guān)鍵的作用。為保證工程質(zhì)量，建設(shè)方?jīng)Q定先作試驗段。在此基礎(chǔ)上，建設(shè)方邀請了建設(shè)部給水排水設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心玻璃纖維增強塑料夾砂管分中心進行全程監(jiān)造（這在國內(nèi)玻璃鋼夾砂管生產(chǎn)中為首次），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(chǎn)工藝、到檢驗各個環(huán)節(jié)都達到相關(guān)要求，從而保證了產(chǎn)品質(zhì)量。在施工過程中同樣嚴格要求，由試驗段總結(jié)得出的施工要求在大面積施工中同樣要求嚴格執(zhí)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(yè)主組織協(xié)調(diào)下，在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計、管道管壁結(jié)構(gòu)設(shè)計、原材料選擇、生產(chǎn)過程、產(chǎn)品檢驗、施工質(zhì)量等方面均進行了嚴格控制，達到了良好的效果，工程質(zhì)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(zhì)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(yīng)用主要是在給水領(lǐng)域。自2000年上海完成了上海市市政工程管理局科技發(fā)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(yīng)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(guī)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(nèi)蒙古、遼寧、山東、云南、河北等地的城鎮(zhèn)排水系統(tǒng)開始得到越來越廣泛的應(yīng)用。應(yīng)用在排水系統(tǒng)的玻璃鋼夾砂管道的主要性能參數(shù)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(yīng)用有近十五年的歷史，管道直徑從200mm到3000mm以上，最高使用壓力超過2.0MPa，產(chǎn)品和施工質(zhì)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(zhì)量問題、或是施工質(zhì)量問題，造成工程出現(xiàn)滲水、漏水，甚至爆管，有個別工程需要每年均進行一定次數(shù)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(yīng)用現(xiàn)狀

近年來,隨著鐵路、交通水利等城市建設(shè)的蓬勃開展,尤其是城市排水系統(tǒng)的大力建設(shè),頂管法施工技術(shù)在我國得到了廣泛的應(yīng)用。由于該方法具有無需隔斷交通、拆遷工作量小、對周邊環(huán)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(shè)的首選方案。

國內(nèi)首次進行玻璃鋼頂管始于1999年，玻璃鋼夾砂頂管首先在西安市環(huán)城河污水截流工程中得到應(yīng)用。在西安護城河月亮橋下，管道DN1800、環(huán)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(yīng)用，包括DN1000～DN2600不同口徑的頂管工程得到較普遍的應(yīng)用。由于西安地質(zhì)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(xué)性能要求不高。照片3為使用施工現(xiàn)場　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

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(chǎn)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，最大管徑接近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(xiàn)了管口損壞等問題，有的工程最后換用其它材質(zhì)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(chǎn)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(guān)標準一共有三大類，具體包括工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程，產(chǎn)品標準和施工驗收規(guī)程。其中首先應(yīng)根據(jù)工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程進行工程結(jié)構(gòu)設(shè)計，確定滿足工程要求的玻璃鋼夾砂管的規(guī)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(chǎn)企業(yè)應(yīng)根據(jù)工程所需要的玻璃鋼夾砂管規(guī)格，進行管道的鋪層設(shè)計以滿足玻璃鋼夾砂管產(chǎn)品標準的要求，在生產(chǎn)完成后通過檢驗運往工程進行施工時，應(yīng)滿足設(shè)計和施工驗收規(guī)程的要求。

3.1 國內(nèi)標準化進展

我國的玻璃鋼夾砂管標準化始于1995年，建設(shè)部下達關(guān)于玻璃鋼夾砂管產(chǎn)品的中國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)標準的起草任務(wù)，并展開工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程和施工驗收規(guī)程的起草工作；建材行業(yè)也批準了關(guān)于玻璃鋼夾砂管的產(chǎn)品標準的起草項目。到1998年，發(fā)布了城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)和建材行業(yè)的3個玻璃鋼夾砂管的產(chǎn)品標準。2001年發(fā)布了施工驗收規(guī)程，2005年發(fā)布了工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程。到2007年，發(fā)布了玻璃鋼夾砂管產(chǎn)品的國家標準。

3.2 標準基本情況

1.  工程結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程

《給水排水工程埋地玻璃纖維增強塑料夾砂管管道結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)程》（CECS190：2005）

這是我國現(xiàn)行的中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準。通過該規(guī)程的設(shè)計，在滿足強度和變形控制條件的前提下所應(yīng)選擇的玻璃鋼夾砂管的規(guī)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(yīng)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(guī)程還有，美國水工協(xié)會的M45手冊，以及美國水工協(xié)會的早期產(chǎn)品標準的附錄的翻譯版，即中國建材行業(yè)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(xiàn)已作廢。

2.        產(chǎn)品標準

《玻璃纖維增強塑料夾砂管》（GB/T 21238-2007）

這是我國現(xiàn)行的國家標準，對定長纏繞、連續(xù)纏繞、和離心澆鑄三種工藝生產(chǎn)的玻璃鋼夾砂管的產(chǎn)品分類、技術(shù)要求、試驗方法、檢驗規(guī)則、管件、標志、運輸和貯存等進行了規(guī)定。其中技術(shù)要求包含了尺寸、巴氏硬度、固化度、環(huán)剛度、軸向和環(huán)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），這是中國城鎮(zhèn)建設(shè)行業(yè)和中國建材行業(yè)的3個產(chǎn)品標準，在我國的玻璃鋼夾砂管行業(yè)的發(fā)展中發(fā)揮了巨大作用。目前，這兩個標準已經(jīng)廢止。

3.        施工驗收規(guī)程

（1）《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(guī)程》（CECS129：2001）

現(xiàn)行的施工驗收規(guī)程是中國工程建設(shè)標準化協(xié)會標準。對于玻璃鋼夾砂管的施工驗收要求首先應(yīng)滿足設(shè)計要求，同時滿足施工驗收規(guī)程要求。施工驗收規(guī)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(guī)定。

（2）《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268-2008）

    這是我國的國家標準，在1997年版的基礎(chǔ)上，增加了對于玻璃鋼夾砂管的施工驗收要求，其中關(guān)于玻璃鋼夾砂管施工要求中部分規(guī)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(yīng)同時按照上述兩個標準要求執(zhí)行；對于同一項目，應(yīng)按指標要求高的執(zhí)行。

另外，上海市工程建設(shè)規(guī)范：《玻璃纖維增強塑料夾砂排水管道工程施工及驗收規(guī)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(yīng)標準規(guī)范已經(jīng)過多次修訂，國內(nèi)的標準在技術(shù)要求上不低于國外標準、規(guī)范的相應(yīng)要求，一些項目的要求指標甚至超過國外的。經(jīng)過國內(nèi)多年的實踐總結(jié)，就國內(nèi)相應(yīng)標準、規(guī)范的技術(shù)要求是合理可靠的，而且只要按照相應(yīng)的標準、規(guī)范實施玻璃鋼夾砂管的工程是完全可以成功的。