引言
　　玻璃鋼夾砂管道是以玻璃纖維及其制品、不飽和聚酯樹(shù)脂、石英砂為主要原料，采用纏繞法等工藝而生產(chǎn)的一種新型復(fù)合管材。綜合成本低于目前常用的鋼管、球鐵管、預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管，而且還有壽命長(zhǎng)達(dá)50年，耐腐蝕、不爆管等優(yōu)點(diǎn)[1]。玻璃鋼夾砂管由于其各種優(yōu)異特性，被廣泛應(yīng)用在給水工程與排水及石油、化工工業(yè)液體的輸送工程中，取得了良好的應(yīng)用效果，是一種具有大力推廣價(jià)值的新型管材。
　　1 玻璃鋼夾砂管的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
　　1.1 玻璃鋼夾砂管的特點(diǎn)
　　玻璃鋼夾砂管是由基體樹(shù)脂、增強(qiáng)材料、輔助材料等復(fù)合而成的管材，玻璃鋼夾砂管由內(nèi)襯層、結(jié)構(gòu)層和構(gòu)成。管壁由表面層、內(nèi)增強(qiáng)層、結(jié)構(gòu)層和內(nèi)襯層組成，內(nèi)襯層為防腐防滲層，由內(nèi)表面層和次內(nèi)層兩部分組成，結(jié)構(gòu)層由連續(xù)纖維纏繞層和樹(shù)脂砂漿層組成，表面層由抗老化添加劑和樹(shù)脂配制而成，其結(jié)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際情況的需要來(lái)設(shè)計(jì)，以滿足不同性能的要求。與傳統(tǒng)混凝土管材相比，玻璃鋼夾砂管具有諸多優(yōu)點(diǎn)（見(jiàn)表1）。玻璃鋼夾砂管道的密度為1.65～2.2g／cm3，管壁結(jié)構(gòu)致密、堅(jiān)實(shí)，重量輕、強(qiáng)度高、韌性好，具有較好的耐熱性和抗凍性，而且其內(nèi)外層均由熱同性樹(shù)脂固化而成，具有很強(qiáng)的耐腐蝕能力，使用壽命長(zhǎng)。與混凝土管相比，其內(nèi)壁光滑、糙率和摩阻力小，輸送效率很高。在合理設(shè)計(jì)和嚴(yán)格施工的情況下，大口徑玻璃鋼夾砂管的工程總造價(jià)常常低于混凝土管，具有良好的環(huán)境效益和社會(huì)效益，在工業(yè)供水及城市建設(shè)的給水排水工程、水利水電工程中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用[2]。
　　
　　1.2 玻璃鋼夾砂管在供水工程中的優(yōu)點(diǎn)
　　現(xiàn)代供水工程的管道多是地下敷設(shè)的，玻璃鋼夾砂管道在供水管道的使用中顯示出了眾多的優(yōu)越，尤其是在地質(zhì)復(fù)雜地段的成功使用，解決了傳統(tǒng)管材所不能解決的技術(shù)困難。相同水力坡度與公稱直徑下，玻璃鋼夾砂管道流量與流速大，為鋼筋混凝土管道的1.55倍。玻璃鋼夾砂管道耐腐蝕性極強(qiáng)，不論是管內(nèi)的腐蝕，還是管外的腐蝕均可通過(guò)正確選用樹(shù)脂與鋪層予以解決。玻璃鋼夾砂管道纏繞層的拉伸強(qiáng)度與拉伸模量均很高，在富樹(shù)脂的內(nèi)襯層和外保護(hù)層的阻攔下抗?jié)B透性也很好，不易產(chǎn)生泄露而污染環(huán)境，符合供水管道建設(shè)的發(fā)展要求[3]。
　　2 玻璃鋼夾砂管在工程中的應(yīng)用
　　2.1 玻璃鋼夾砂管的應(yīng)用
　　近年來(lái)，隨著城市建設(shè)的蓬勃開(kāi)展，尤其是城市水務(wù)系統(tǒng)的大力建設(shè)，玻璃鋼夾砂管以其優(yōu)越的性能得到了廣泛應(yīng)用。例如一條長(zhǎng)40 Km內(nèi)徑2.0m的供水管道，一個(gè)月可以供水25萬(wàn)t，采用鋼管的耗電量約為680 萬(wàn)KW•h，用混凝土管耗電量為840萬(wàn)KW•h，而用玻璃鋼夾砂管道耗電量?jī)H為380 萬(wàn)KW•h，且采用玻璃鋼夾砂管的維修檢查次數(shù)少，能夠保證安全供水。內(nèi)蒙古準(zhǔn)格爾黃河水務(wù)有限公司在萬(wàn)家寨引黃供水工程、黃河柳林灘供水工程以及準(zhǔn)格爾旗大路煤化工基地供水工程中大量使用玻璃鋼管，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。實(shí)踐證明使用玻璃鋼夾砂管道作為供水管道，不僅有著顯著的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益，而且是利國(guó)利民的大好事。
　　2.2玻璃鋼夾砂管應(yīng)用中存在的問(wèn)題及解決方法
　　玻璃鋼管道具有安裝方便、施工速度快的特點(diǎn),但在作業(yè)人員缺少施工經(jīng)驗(yàn)、安裝不熟練的情況下,這一特點(diǎn)很難顯現(xiàn)。在工程初期,大多數(shù)工人均為第一次接觸玻璃鋼管線施工,影響了施工進(jìn)度和質(zhì)量;管道運(yùn)輸中二次裝卸搬運(yùn)不當(dāng)有管體破損現(xiàn)象;管線回填不按程序施工,盲目采用機(jī)械回填,易造成大石下落砸傷管道;管道回填厚度不夠和不及時(shí),在暴雨后發(fā)生管道漂浮現(xiàn)象。
　　玻璃鋼管鋪設(shè)時(shí),接口的偏轉(zhuǎn)角度控制在1°左右,最大不得超過(guò)1.5°,接口只能在規(guī)定的角度內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。接口處在管道軸線方向有一定的間隙,應(yīng)控制在5~15mm,保證管線不漏水。管線基礎(chǔ)最好在均質(zhì)原狀土基上,當(dāng)遇到較長(zhǎng)距離松軟基礎(chǔ)或高膨脹性土包括人工填土、淤泥和濕陷性土基時(shí),受地基沉降的影響,導(dǎo)致管道承插口變形,拉伸和轉(zhuǎn)動(dòng),使密封膠圈失效而漏水。在軟、硬基礎(chǔ)結(jié)合處,由于基礎(chǔ)的不均勻沉陷,可出現(xiàn)管道承插口受力不均產(chǎn)生漏水。巖石基礎(chǔ),管道底部易出現(xiàn)巖石尖角碰撞、擠壓等損傷,在長(zhǎng)期運(yùn)行中管線漏水。
　　當(dāng)玻璃鋼管道遇到復(fù)雜地段等特殊地形時(shí),有時(shí)定制的管件滿足不了安裝要求,這時(shí)常采取接口現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行糊制的辦法?，F(xiàn)場(chǎng)糊制,野外作業(yè),受氣候、環(huán)境、人員素質(zhì)等因素的影響,易出現(xiàn)糊制質(zhì)量不合格的現(xiàn)象。主要表現(xiàn)一是接口糊制厚度不足,也就是糊制層數(shù)不夠,形成局部強(qiáng)度低,充水打壓不合格;二是接口兩側(cè)纏繞搭接寬度達(dá)不到要求,打壓時(shí)抗?jié)B透能力不夠;三是現(xiàn)場(chǎng)配料固化時(shí)間掌握不準(zhǔn)確,糊制工序不規(guī)范造成糊口質(zhì)量不好等。
　　解決方法：
　　在施工前,對(duì)管道及附屬件要逐個(gè)檢查,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。管道有裂紋等損傷,承插口不光滑、橢圓度不合格的,不能用于管線中,要及時(shí)返廠或進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)處理。施工安裝中還需要再認(rèn)真查看,管道連接時(shí)檢查“0”型橡膠圈的彈性,是否有氣泡和雜質(zhì),發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)剔除,保證膠圈的密封性。遇承插口安裝困難時(shí),不要強(qiáng)行安裝,以免承口被漲裂,應(yīng)對(duì)承口、插口進(jìn)行表面光滑度、橢圓度進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)誤差大時(shí),采用電動(dòng)砂輪配合細(xì)砂紙打磨處理后,再進(jìn)行管道連接。并在管口水壓試驗(yàn)時(shí),保壓時(shí)間由正常時(shí)3min延長(zhǎng)至5min,確保安裝質(zhì)量合格。
　　在實(shí)際中還存在沒(méi)有同類工程經(jīng)驗(yàn)的施工企業(yè)中標(biāo)的情況,給工程正常施工帶來(lái)不便,一是施工速度緩慢、質(zhì)量不易保證,二是監(jiān)理單位、業(yè)主單位對(duì)工程管理不順暢。針對(duì)上述施工問(wèn)題,在承包單位通過(guò)及時(shí)調(diào)整人員結(jié)構(gòu),選調(diào)和增加有類似施工經(jīng)驗(yàn)人員,請(qǐng)有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)人員現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)等手段,增加現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)工人,保證正常施工進(jìn)度和質(zhì)量。工程監(jiān)理單位應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工程各施工工序的控制,規(guī)范施工程序,避免出現(xiàn)盲目施工的現(xiàn)象。如在管道二次倒運(yùn)時(shí)加強(qiáng)監(jiān)管、管線標(biāo)準(zhǔn)回填和雨季及時(shí)回填等,防止出現(xiàn)工程返工現(xiàn)象。
　　管線基礎(chǔ)好壞,對(duì)正常輸水運(yùn)行影響較大。當(dāng)遇有軟基、高膨脹性土包括人工填土、淤泥和濕陷性土基時(shí),基礎(chǔ)承載力較低,必須采用換土、夯實(shí)等措施進(jìn)行處理。可根據(jù)實(shí)際情況用礫石砂進(jìn)行處理,要求礫石砂層厚度在300~500mm,并夯實(shí)平整,以保證基礎(chǔ)有足夠承載力,施工中要防止礫石砂在溝底兩側(cè)擠出,影響基礎(chǔ)處理效果;在軟、硬基礎(chǔ)結(jié)合處,一定要加強(qiáng)對(duì)軟基一側(cè)的處理,通過(guò)換土、夯實(shí)等手段,將軟基處理好,同時(shí)在管道底部增加砂墊層厚度至200mm,防止在結(jié)合部位產(chǎn)生不均勻沉陷;遇到巖石基礎(chǔ),要增加對(duì)基礎(chǔ)面巖石平整處理,不能有大的棱角和凸起,同時(shí)還要保證至少150~200mm左右砂墊層的厚度。施工中注意管道人為砸壞和機(jī)械碰撞損傷,管線回填距管中部以下回填中細(xì)砂,管中部以上距管頂0.5m回填土,并夯實(shí)。
　　施工現(xiàn)場(chǎng)由于作業(yè)環(huán)境差異,施工人員素質(zhì)不同,糊補(bǔ)質(zhì)量差別較大,為避免出現(xiàn)糊制質(zhì)量問(wèn)題,要制定玻璃鋼管現(xiàn)場(chǎng)糊制工藝技術(shù)要求。從材料包括不飽和聚脂樹(shù)脂、玻璃纖維、固化劑和促進(jìn)劑、作業(yè)工具等準(zhǔn)備,現(xiàn)場(chǎng)施工準(zhǔn)備包括計(jì)劃糊補(bǔ)厚度及層數(shù)、樹(shù)脂用量、配料程序等,到施工技術(shù)和工藝要求等都要做到規(guī)范操作,嚴(yán)格施工,這樣才能經(jīng)受住充水打壓試驗(yàn)的檢驗(yàn)。

3 玻璃鋼夾砂管的工程經(jīng)濟(jì)性
　　3.1 供水工程管道類型
　　管道的成本在供水管工程的建設(shè)中比例很大，選擇合適的管道十分重要。傳統(tǒng)的供水管網(wǎng)通常采用鍍鋅鋼管、鑄鐵管作為主要的供水管材，但其容易銹蝕結(jié)垢，影響用水安全。目前，國(guó)內(nèi)可供選擇的管材種類很多，有球墨鑄鐵管、鋼管、預(yù)應(yīng)力混凝土管和UPVC塑料管以及玻璃鋼夾砂管等。鋼管具有較高的抗變形能力，強(qiáng)度高，其壽命取決于防腐材料的質(zhì)量。球墨鑄鐵管材質(zhì)優(yōu)于鑄鐵管，延伸率較大，強(qiáng)度略低于鋼管。預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土管造價(jià)低，耐腐蝕，但抗變形能力差，容易出現(xiàn)滲漏問(wèn)題，目前用量很小。UPVC塑料管具有強(qiáng)度高、重量輕、耐腐蝕、不結(jié)垢等特點(diǎn)，而且其價(jià)格低、施工方便，在城市供水管網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用[4]。玻璃夾砂管具有較強(qiáng)的耐腐蝕性，能抵抗酸、堿、鹽等腐蝕性侵蝕，可以制成不同壓力和剛度的管道，具有廣闊的應(yīng)用前景。各中管材的優(yōu)缺點(diǎn)如表2所示。
　　
　　3.2 玻璃鋼夾砂管的工程造價(jià)
　　玻璃鋼夾砂管道的大量應(yīng)用表明了其技術(shù)進(jìn)步的優(yōu)勢(shì)，而純凈的水質(zhì)、快速的安裝、完善的管配套件和系統(tǒng)服務(wù)是組成其社會(huì)效益的基本因素；節(jié)約工程投資和增加管線運(yùn)行收入是構(gòu)成其經(jīng)濟(jì)效益的主要原因。玻璃鋼夾砂管道用于城市供水管網(wǎng)的建設(shè)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。由表2可看出，當(dāng)輸水量相同時(shí)，玻璃鋼夾砂管的施工費(fèi)用最少，具有明顯的經(jīng)濟(jì)性。
　　
　　4 結(jié)論
　　玻璃鋼夾砂管道在水力特性、耐腐蝕性、環(huán)境保護(hù)、環(huán)境適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)效益等方面具有較大優(yōu)勢(shì)性。與其他管材相比，玻璃鋼夾砂管安全可靠，經(jīng)濟(jì)性好，玻璃鋼夾砂管的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用已經(jīng)引起一場(chǎng)管道材料的重大革命。在現(xiàn)代供水工程中，通過(guò)嚴(yán)格的工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，選定合適的管材，并按照合理的施工技術(shù)和工藝，能保證工程建設(shè)的質(zhì)量。隨著管材制造設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)、設(shè)計(jì)和施工技術(shù)等方面不斷發(fā)展和成熟，在供水工程中玻璃鋼夾砂管取代傳統(tǒng)材料的給排水管將成為勢(shì)不可擋的必然趨勢(shì)。