[摘要]本文通过玻璃钢夹砂管与几种传统的管材技术性能的对比，结合工程实例，对玻璃钢夹砂管在管材生产运输、安装施工、质量检验等方面进行了简单的总结，同时对玻璃钢夹砂管的应用进行了展望。
[关键词]玻璃钢夹砂管生产安装检验

　　目前，国内中等口径长距离输水工程中常用的管材主要有钢管(SP)、球墨铸铁管(DIP)、预应力钢筋砼管(PCP)、预应力钢筒砼压力管(PCCP)以及玻璃钢夹砂管(RPMP)等。

1　中大口径长距离输水管材比较

1.1　钢管(SP)
　　钢管的优点是管材强度高，耐工作压力也高，管材及管件易加工，建设周期短，施工敷设方便，适应性强，接口型式灵活，管道渗漏较少，单位管长重量轻，适用于各种复杂地形和穿越障碍。其缺点是价格较高，钢管的刚度小，易变形，衬里及外防腐要求严，必要时需作阴极保护。
1.2　球墨铸铁管(DIP)
　　球墨铸铁管的优点是使用年限长，管道承受压力较高，橡胶圈柔性接口，对地基适应性较强。防腐能力较钢管强，比非金属管差，输水中容易产生腐蚀馏，仍需做防腐处理。配件标准，维护检修方便。球墨铸铁管重量较钢管重，价格要高于钢管。
1.3　预应力钢筋混凝土管(PCP)
　　预应力钢筋砼管采用承插式胶圈柔性接口，适应各种地基土的能力较强，施工安装方便；管材防腐能力较强，不需要做内外防腐处理，工程投资较省。缺点是承插接口的加工精度难以保证，渗漏较大，重量较重，运输和安装不太方便，使用年限较短，输水安全性相对较差。
1.4　预应力钢筒混凝土压力管(PCCP)
　　预应力钢筒砼压力管兼有钢管和钢筋砼管的优点，造价比钢管低，可以承受较高的工作压力和外部荷载；承插接口为钢制，加工精度较高，密封性能好，接口施工较为简单；半柔性接口，对地基不均匀沉降具有一定的适应能力；在每根管子插口的两个密封圈之间留有试压接口，可随时安装调试，方便快捷；防腐性能较好，使用寿命长，输水安全性较好。缺点是重量较大，运输及安装不如钢管方便。
　　由于PCCP管生产线可以迁移至施工现场生产，降低了运费，其综合造价虽高于PCP管，但低于其它金属管材，近年来在长距离大、中口径输水工程中应用较多。
1.5　玻璃钢夹砂管(RPMP)
　　玻璃钢夹砂管(RPMP)，是以玻璃纤维纱、石英砂和不饱和聚酯树脂为主要原料，用纤维缠绕法制成的复合材料管材，近年来在国内应用较多。该种管材材料强度高，密闭性好，重量轻，管道内壁光滑，糙率小，相应水头损失小，具有良好的防腐性。管道为柔性管，对基础和施工技术要求较高。管道维修通常采用玻璃钢手工粘补，较为便捷。
　　以上5种管材，由于PCP使用年限较短，输水安全性相对较差，因此仅对其它4种管材的技术性能进行比较，如表1所示。

2　玻璃钢夹砂管在输水工程中的应用

2.1　工程概况
　　山西某引水工程，输水规模5.5万m³／d，主管道为DN1000mm，总长约60km，工作压力为0.6MPa、1.0MPa。管道沿途大部分为湿陷性黄土地基，管道需穿越国道、河道、沟渠等障碍。

2.2　管材的选择
　　对于长距离输水工程，管材的综合造价对其影响大，因此要根据工程需要选择技术可行、经济合理的管材。从技术上看，本工程除极少数地质条件差、施工难度大的地段需要使用钢管外，其他管段沿线地质条件较好，要求的工作压力不高，各种管材均能适用，主要取决于管材的经济性。为此，对不同管材的单位综合造价进行了比较，如表2所示。
　　经过对不同管材的管道强度、使用寿命、水头损失、输水可靠性、施工运输条件、造价等进行综合比较，虽然玻璃钢夹砂管对施工技术要求较高，考虑到本工程地质条件比较适合铺设玻璃钢夹砂管，及其综合工程造价低、使用寿命长、水头损失小、施工运输方便等优势，终确定本工程的主管材为玻璃钢夹砂管，在特殊地段或特殊地质构造处，采用钢管为辅管材。

2.3　管道设计
　　玻璃钢夹砂管(RPMP)一个很重要的特点就是可设计性强，可根据输送液体种类、工作压力、埋设深度、地面荷载、刚度要求等合理地进行管壁结构设计。
　　CECS190：2005规程采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，以可靠指标度量管道的可靠度，需要对管道进行强度计算、稳定验算和变形验算。除稳定验算外，均采用分项系数设计表达式进行设计。
　　本工程主管道DN1000mm约60km，工作压力0.6MPa、1.0MPa，根据不同的使用条件采用SN5000N／m²和SN10000N／m²两个刚度等级。管顶覆土不小于1.0m，采用200mm厚中粗砂垫层，原土回填，管道周围回填土的压实系数为：管道基础90％、管道两侧95％、管顶以上0.5m范围90％、管顶0.5m以上不低于80％。
2.4　管材的生产和运输
　　国内早的玻璃钢夹砂管生产线是1984年从意大利SARP-Last公司引进的，该生产线采用定长往复缠绕工艺，也是在国内推广好、使用广泛的一种工艺。随着行业的发展，技术不断进行改进、消化、吸收，目前我国已经掌握了该套生产线的核心工艺，实现了该设备的国产化，生产线价格也随之大幅降低。
　　针对本工程，管材生产厂租用山西当地闲置厂房，投入了2条生产线进行生产，仅用不到一个月的时间就达到生产设备安装、调试、试生产的条件。RPMP的制作工艺及流程为：模具清理、材料准备→制衬→固化→缠绕→固化→修整→脱模→检验入库。RPMP单根管长一般为12m，每条生产线24h可以完成12根以上。经过10个月的生产，满足了工程进度要求的同时，由于现场建厂投入不是很多，从而降低了管材的运输费用，相应降低了管材的综合价格。所以，当工程具备一定规模时，现场建厂生产管材是比较合理的，降低了管材的成本。
2.5　管道的安装施工
　　RPMP管道与SP、DIP及PCCP管道具有不同的施工方法，需要进行充分了解，以便更好地保证RPMP管道的施工质量。
　　从总体上讲，RPMP管道系统是一种柔性管道，由于目前国内的安装队伍对于该管材的特性不能准确地把握，尤其是施工过SP、DIP及PCCP管道的施工队伍，由于对RPMP的回填重视程度不够，以及安装不当而引起损坏，将直接影响到整体管道的运行质量。
　　RPMP单管长度一般为12m，采用双“O”型密封圈承插连接。下管前对管床、管座、弧度、标高、承插口尺寸、压实度是否验收合格等进行检查。RPMP下沟时，吊具必须是吊带，严禁用钢丝绳直接起吊，起吊时应注意安全，将管材轻轻吊上沟底，注意将管子承口朝来水方向摆放，管间留一定的接口距离。装管前先测玻璃钢管表面的直晒温度，根据实测温度确定插口插入位置和线胀冷缩范围。安装步骤为：清洁接头→润滑胶圈→安装胶圈(胶圈要求与管道配套供应)→固定管卡→连接接头(根据温度和确定的安装尺寸，承口接头对准插口的安装尺寸，使管子安装到位)。具体的施工要点如下述。
　　1.安装准备：安装前应先将承口内部和插口外部的泥土、脏物清刷干净，彻底清扫管内的杂物和尘土。打磨管子承口和插口，使工作面光滑无突起异物；在管沟内拉中心线，严格按中心线安装，以确保管线的平直；将试压孔钻好，安装时先用油麻或密封带缠紧试压嘴，然后将试压嘴按要求安上，并拧紧丝堵。
　　2.安装时应将管材的插口、承口及胶圈刷食用植物油，并将管材下垫放2~3根114钢管或用吊架吊起，用卡子卡住或用钢丝绳缠住玻璃钢管，并用导链缓慢地将管子的插口拉入承口。
　　3.卡子或钢丝绳下部应垫放胶皮或木板，防止安装时损坏管材，打吊链时，所用钢丝绳应加胶皮套，防止损伤管材。
　　4.检查“O”形密封圈的质量、尺寸是否合格，经检查后两道密封圈套在管子的插口上并刷上润滑油。
　　5.胶圈应保证平正无扭曲，若安装时发现胶圈扭曲，应立即退出，重新安装。
　　6.用“吊葫芦”吊起前(已装好)一根管的承口，用前后两个“吊葫芦”吊起准备对接的管子，使前后倾斜角与前一根管子大致相同，用上管紧线器缓缓将管子的插口顶入前一根承口中，在顶入时按确定的环境温度和确定的安装尺寸，使承口接头对准插口上的安装尺寸，管子安装到位，应将两根管子下降放平，放稳。
　　7.拉导链时应仔细观察胶圈滑入情况，如发现不均匀立即停止接管，将胶圈调整均匀，再继续拉管，使胶圈送到承、插口预定位置。若发现胶圈不均匀滑人承口，并且管子无法拉出时，应在此接头处作好明显标记，以便修补。
　　8.安装尺寸要求
　　安装时，按口插人深度由下式计算：

　　式中H―插口插入深度；
　　　　L―承口工作面长度；
　　　　ξ―安装对口伸缩间隙参数；
　　　　S―插口导角部位对应轴向长度。
　　9.管道铺设中断或下班前应将管口用麻布或其他方法堵好，以防异物进入。管道接口安装完毕后，应在自检合格及胶圈密封性实验合格后，再继续安装下一根管子，自检合格后交验施工人员验收后方可回填。
　　10.与其它管材的连接
　　玻璃钢管道和钢管连接(埋地时)，采用连接短管(钢制承口短管)，钢制承口短管由玻璃纤维缠绕增强热固性树脂管生产厂进行设计、生产(或委托加工)，并对其质量负责。玻璃纤维缠绕增强热固性树脂管与钢管之间连接，采用玻璃纤维缠绕增强热固性树脂管插口与钢制承口双“O”型橡胶圈连接，钢制承口与钢管采用焊接。
　　11.管件、阀门等安装完成后应及时按设计要求做好镇墩，镇墩不得砌筑在松软土上。
　　12.在输水管道安装过程中，应注意保持管材管件、阀门等内部的清洁，必要时应进行清洗。
2.6　管道的检验
　　RPMP管道安装完毕后，应按照设计规定对管道系统进行压力试验。RPMP管道在试压之前应具备下列条件：RPMP管道系统按设计要求施工完毕；支墩安装完毕、正确、牢固；埋地管道检查合格，座标、标高、坡度及管基、垫层等检验合格；除管接头外露外，管身上部按要求覆土厚度不小于500mm；试验用具校审合格，现场杂物清理干净。管道试压采用分段试压，根据不同管径、压力等级进行分段，分段长度一般不大于1km。水压试验应以清水为介质，缓慢充水，水流速度<0.3m／s，以免使管道发生水锤现象；充水时，先打开管道各高处的排气阀，充分排除空气，充满水后，试压管道内应保证0.2~0.3MPa的水压，系统浸泡24h，使管道达到机械、热力和化学平衡，再进行水压试验；打压时，水从打压段低处注入，以便于排气和注水安装。试验过程中，如遇泄漏，不得带压修理，待缺陷消除后，重新进行试验。试验合格后，应及时将水排至合适的地方。

3　工程应用中注意的一些问题

　　为了保证工程所使用的缠绕玻璃钢夹砂管的管材质量，本文工程聘请了国内部门对与产品质量密切有关的原材料控制、管材生产过程等进行监造及成品检验。对保证管材的质量起到了关键作用。
　　RPMP是一种复合管材，原、辅材料必须严格控制，必要的话限定原、辅材料如树脂、纤维、密封橡胶圈等的品种和生产厂，同时严格要求进行复检，以保证质量；通过监造方对管材生产过程进行控制很有必要；RPMP管道破坏往往不是管材本身的破坏，而是管件的破损，带有法兰盘及易损管件宜采用钢制件。

4　结语

　　玻璃钢夹砂管道是近20年来国内发展较快的新型管材之一，它充分地将各组成材料的性能有机地结合在一起，发挥各自的优点，是传统管材如砼管、钢管、铸铁管等有效的替代产品，在国内城市给水排水工程中得到了广泛地推广和大量应用。
　　对于中等管径(DN800～DN1400mm)的管道，在某些条件下：如输送腐蚀性介质、海水等有腐蚀的环境、重型管道软基难以施工或其它施工条件受到限制等，玻璃钢夹砂管自重较轻、安装方便、耐腐蚀强、工程投资省的优势得以充分体现。玻璃钢夹砂管具有结构设计合理、生产效率高、安装方便、联接可靠、成本较低、质量易于控制等特点，它比传统的钢管、球墨铸铁管、预应力钢筒砼压力管具有一定的优势，尽管目前在国内应用的时间不是很长，但已经拥有大量的工程实例，长单管长度已超过100km，大管径已做到DN3100。除了用于给水输水工程，在排污管道、农灌、海底输水、电厂、化工等行业都得到了广泛的应用，随着玻璃钢夹砂管的技术水平的进一步提高和工程经验的不断完善，会具有更加广阔的市场和发展前景。