玻璃钢管在供水管道工程中的应用
本文旨在通过介绍玻璃钢管在五常市供水工程中的应用，指出其特性和施工的要点。
该工程采用了DN800,DN600和DN500三种型号，总长度达8KM。工程于2004年9月中旬开工，配备了1台挖沟机进行挖沟与回填，连接管线配备了3班共15人，在厂方技术代表的指导下，工作一两天后基本掌握了安装要领，能够单独作业。每天可施工200m，进度较快。
一、玻璃钢管的特点
(一) 比重轻。玻璃钢管的比重为2.0，钢材的比重为7.8。由比重的差别可见，高压玻璃钢管在运输中具有经济性，钢管在运输中往往因为其重量而受到限制。由于玻璃钢管的较低比重，在安装时，避免了重型起重设备，采用人工施工即可。
(二) 内表面光洁度高。玻璃钢管的生产采用钢芯模外缠绕成型，对模具的加工精度非常高，制作前采用脱模剂反复处理，因此内表面极其光洁，其内表光洁度在整个寿命期会得以保持，其水力学指标哈森―威廉斯系数为150。
(三) 防腐性能好。采用玻璃纤维增强环氧树脂成型，环氧树脂固化后，高度的交叉互联使其具有较好的防腐蚀性能，不需另做防腐保护。
(四) 承压能力高。玻璃钢管的正常压力等级高可达24MPa。
(五) 寿命长。高压使用寿命不低于20年。
(六) 耐低温性能好。不象其它类塑料制品，在低温状态下会变脆和强度下降。在-30℃的状态下，它仍具有良好的韧性和极高的强度。实验证明，当输水玻璃钢管处在低于摄氏零度状态下，具有特殊的抗结冰能力。
(七) 联接方式简捷，几分钟即可安装一段。
(八) 管材较脆，运输和施工过程中，要加倍小心。
(九) 价格为同规格球墨铸铁管道和钢管的50% ， 比PVC 管材高10%。
二、玻璃钢管道的施工
(一) 沟槽基础处理。由于玻璃钢夹砂管道单根管道长度达到12m，管口相对数量较少:适应地基沉降的能力稍差: 要求基础确保平整连续且达到设计要求的压实度。
(二) 管道砂垫层。采用中粗砂，厚度200mm。
(三) 管道的支墩。管道水平弯头处采用钢筋混凝土支墩，纵向弯头处用增加钢管锚固长度代替支墩加大土壤与钢管间的摩擦力来抵抗管道推力。
(四) 管道的连接。承插口安装时，试压孔朝正上方，偏差为土5cm。防止撞口顶头，按规程插口端与承口受径处在轴向应有间隙，一般控制在20mm，以保证有一定的转角做应力调节：同时也要防止撞不到位，如果发生温度拉应力，影响接口的严密性。
(五) 管口试压。每根玻璃钢管安装完毕后在管顶试压孔注水，压力打到工作压力时停泵，检查管口有无渗水，再打水压至试验压力后停止，观察2分钟，压力下降值不超过试验压力5%为合格。
(六) 管道回填。当管道试压合格后，应及时对管沟回填，采取以下手段来控制管道的变形。
1. 根据管材性能和管道的铺设及运行条件确定管周口填土施工要求。平谷工程地质条件较差，管周原状土体以粘土为主，且施工期又正值夏季，降水周期短，造成原状土质较软。从试验段来看，用原状土直接回填，达不到管材对于管周土综合变形模量的要求，所以设计采用改变回填土土质和压实度的方法提高土体综合变形模量，管区采用了中粗砂回填，压实度不小于0.95。
2. 管区应对称分层回填，回填夯实应从槽壁两侧同时开始，逐渐向管靠近，严禁单侧回填、严禁单侧夯实，每次回填厚度应根据回填材料及方法而定。采用砂作回填料时，每层应控制在150mm，管顶1.5m以内不得使用压路机。
3. 对于管道底部两端的腋角必须使用专用工具按设计要求夯实。
(七) 管道验收
1. 检查径向挠曲值。按规范要求，玻璃钢管安装埋设24小时内测量检查管道的初始径向挠曲变形，此次设计给定初始径向挠曲值为1.7％。
径向挠曲值= （实际内径－安装后垂直内径）/ 实际内径*100%
2. 水压试验。其试验压力为工作压力的1.5倍，允许渗水量按照钢管的标准执行。
三、施工中必须注意的环节
(一)
沟槽回填土。该种管材由复合材料构成，管自身弹性模量较低，管道变形较大，为克服这一问题，除了在制管过程中采用夹砂来增加刚度外，提高回填土的变形模量，使管道和回填土构成共同工作的“管道/土壤”系统至关重要。所以玻璃钢管对于沟槽口填土的要求尤为严格，它关系到土壤的抗变形能力，管道在埋设安装后，管道抗土壤的重力和荷载的能力在很大程度上取决于管道两侧土壤的支撑力。在回填分层夯实中，土壤对管道的侧压力较大，在未达到管顶以前，土压力作用管壁的压力越来越大，管道有竖径伸长横径缩短的趋势，随着管顶土壤的增加，管顶垂直上压力增量大于水平土压力增量，管子有竖径压缩横径增长趋势，管测土壤受到水平挤压，从而产生被动的土壤反作用力，使管周径向土压力分布趋向均匀化。如果在沟槽回填中两侧没严格按要求操作，（包括管底部腋区回填）胸腔压实度不够会造成径向挠曲值超标。特别是单侧回填或回填过程的对称程度偏差较大，很容易使管口产生水平方向位移或接口变形，造成管道水平方向两侧“O”型胶圈的压缩量大小不均匀，影响管口严密性。
(二)
处理径向挠曲超标问题。按规程是：把回填材料挖出直到露出管径的85%处，“重新夯实拱腰处的回填材料”， 但在工程当中返工了几根管，效果不好。返工后的管口试压压力上不去，原因是当管道挖开卸掉荷载再重新回填后，管径挠曲变形比返工前回弹了，但胶圈的回弹量与管子回弹量不能同步，实际上胶圈经压缩变形后不回弹或回弹很小，所以今后设计或规范上应对胶圈的技术要求量化，如胶圈的质量、弹性变形的极限（值）；多大的压缩比在多长时间内胶圈的回弹率是多少或直接给出玻璃钢管回弹量与胶圈回弹量的技术要求，以便在施工时掌握标准。
(三) 温度应力。由于玻璃钢管的弹性变形较大，夏季管道施工温差在25℃时，12m/根的玻璃钢管伸长量变化在15mm 左右，如果安装时间正值高温时间，待管回填后由温差会造成承插口处长度收缩，所以在管道安装时应注意温度应力变化。承插撞口时不宜过紧或过松，安装管道要避开高温时间且一次安装不宜超过10根，安装完毕应立即回填。
通过实际应用，可以看到在较长距离输水管道中使用玻璃钢管道经济上是合理的，技术上是可行的，工期短、见效快，达到了预期效果。特别是玻璃钢管本身无毒无污染，防腐性能好，不会对水造成二次污染，抗低温，适合于在供水工程中进一步推广。
该工程采用了DN800,DN600和DN500三种型号，总长度达8KM。工程于2004年9月中旬开工，配备了1台挖沟机进行挖沟与回填，连接管线配备了3班共15人，在厂方技术代表的指导下，工作一两天后基本掌握了安装要领，能够单独作业。每天可施工200m，进度较快。
一、玻璃钢管的特点
(一) 比重轻。玻璃钢管的比重为2.0，钢材的比重为7.8。由比重的差别可见，高压玻璃钢管在运输中具有经济性，钢管在运输中往往因为其重量而受到限制。由于玻璃钢管的较低比重，在安装时，避免了重型起重设备，采用人工施工即可。
(二) 内表面光洁度高。玻璃钢管的生产采用钢芯模外缠绕成型，对模具的加工精度非常高，制作前采用脱模剂反复处理，因此内表面极其光洁，其内表光洁度在整个寿命期会得以保持，其水力学指标哈森―威廉斯系数为150。
(三) 防腐性能好。采用玻璃纤维增强环氧树脂成型，环氧树脂固化后，高度的交叉互联使其具有较好的防腐蚀性能，不需另做防腐保护。
(四) 承压能力高。玻璃钢管的正常压力等级高可达24MPa。
(五) 寿命长。高压使用寿命不低于20年。
(六) 耐低温性能好。不象其它类塑料制品，在低温状态下会变脆和强度下降。在-30℃的状态下，它仍具有良好的韧性和极高的强度。实验证明，当输水玻璃钢管处在低于摄氏零度状态下，具有特殊的抗结冰能力。
(七) 联接方式简捷，几分钟即可安装一段。
(八) 管材较脆，运输和施工过程中，要加倍小心。
(九) 价格为同规格球墨铸铁管道和钢管的50% ， 比PVC 管材高10%。
二、玻璃钢管道的施工
(一) 沟槽基础处理。由于玻璃钢夹砂管道单根管道长度达到12m，管口相对数量较少:适应地基沉降的能力稍差: 要求基础确保平整连续且达到设计要求的压实度。
(二) 管道砂垫层。采用中粗砂，厚度200mm。
(三) 管道的支墩。管道水平弯头处采用钢筋混凝土支墩，纵向弯头处用增加钢管锚固长度代替支墩加大土壤与钢管间的摩擦力来抵抗管道推力。
(四) 管道的连接。承插口安装时，试压孔朝正上方，偏差为土5cm。防止撞口顶头，按规程插口端与承口受径处在轴向应有间隙，一般控制在20mm，以保证有一定的转角做应力调节：同时也要防止撞不到位，如果发生温度拉应力，影响接口的严密性。
(五) 管口试压。每根玻璃钢管安装完毕后在管顶试压孔注水，压力打到工作压力时停泵，检查管口有无渗水，再打水压至试验压力后停止，观察2分钟，压力下降值不超过试验压力5%为合格。
(六) 管道回填。当管道试压合格后，应及时对管沟回填，采取以下手段来控制管道的变形。
1. 根据管材性能和管道的铺设及运行条件确定管周口填土施工要求。平谷工程地质条件较差，管周原状土体以粘土为主，且施工期又正值夏季，降水周期短，造成原状土质较软。从试验段来看，用原状土直接回填，达不到管材对于管周土综合变形模量的要求，所以设计采用改变回填土土质和压实度的方法提高土体综合变形模量，管区采用了中粗砂回填，压实度不小于0.95。
2. 管区应对称分层回填，回填夯实应从槽壁两侧同时开始，逐渐向管靠近，严禁单侧回填、严禁单侧夯实，每次回填厚度应根据回填材料及方法而定。采用砂作回填料时，每层应控制在150mm，管顶1.5m以内不得使用压路机。
3. 对于管道底部两端的腋角必须使用专用工具按设计要求夯实。
(七) 管道验收
1. 检查径向挠曲值。按规范要求，玻璃钢管安装埋设24小时内测量检查管道的初始径向挠曲变形，此次设计给定初始径向挠曲值为1.7％。
径向挠曲值= （实际内径－安装后垂直内径）/ 实际内径*100%
2. 水压试验。其试验压力为工作压力的1.5倍，允许渗水量按照钢管的标准执行。
三、施工中必须注意的环节
(一)
沟槽回填土。该种管材由复合材料构成，管自身弹性模量较低，管道变形较大，为克服这一问题，除了在制管过程中采用夹砂来增加刚度外，提高回填土的变形模量，使管道和回填土构成共同工作的“管道/土壤”系统至关重要。所以玻璃钢管对于沟槽口填土的要求尤为严格，它关系到土壤的抗变形能力，管道在埋设安装后，管道抗土壤的重力和荷载的能力在很大程度上取决于管道两侧土壤的支撑力。在回填分层夯实中，土壤对管道的侧压力较大，在未达到管顶以前，土压力作用管壁的压力越来越大，管道有竖径伸长横径缩短的趋势，随着管顶土壤的增加，管顶垂直上压力增量大于水平土压力增量，管子有竖径压缩横径增长趋势，管测土壤受到水平挤压，从而产生被动的土壤反作用力，使管周径向土压力分布趋向均匀化。如果在沟槽回填中两侧没严格按要求操作，（包括管底部腋区回填）胸腔压实度不够会造成径向挠曲值超标。特别是单侧回填或回填过程的对称程度偏差较大，很容易使管口产生水平方向位移或接口变形，造成管道水平方向两侧“O”型胶圈的压缩量大小不均匀，影响管口严密性。
(二)
处理径向挠曲超标问题。按规程是：把回填材料挖出直到露出管径的85%处，“重新夯实拱腰处的回填材料”， 但在工程当中返工了几根管，效果不好。返工后的管口试压压力上不去，原因是当管道挖开卸掉荷载再重新回填后，管径挠曲变形比返工前回弹了，但胶圈的回弹量与管子回弹量不能同步，实际上胶圈经压缩变形后不回弹或回弹很小，所以今后设计或规范上应对胶圈的技术要求量化，如胶圈的质量、弹性变形的极限（值）；多大的压缩比在多长时间内胶圈的回弹率是多少或直接给出玻璃钢管回弹量与胶圈回弹量的技术要求，以便在施工时掌握标准。
(三) 温度应力。由于玻璃钢管的弹性变形较大，夏季管道施工温差在25℃时，12m/根的玻璃钢管伸长量变化在15mm 左右，如果安装时间正值高温时间，待管回填后由温差会造成承插口处长度收缩，所以在管道安装时应注意温度应力变化。承插撞口时不宜过紧或过松，安装管道要避开高温时间且一次安装不宜超过10根，安装完毕应立即回填。
通过实际应用，可以看到在较长距离输水管道中使用玻璃钢管道经济上是合理的，技术上是可行的，工期短、见效快，达到了预期效果。特别是玻璃钢管本身无毒无污染，防腐性能好，不会对水造成二次污染，抗低温，适合于在供水工程中进一步推广。
