1．前言

玻璃纖維增強(qiáng)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(yùn)輸施工方便、運(yùn)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(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(jìn)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(dá)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(xì)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(zhǔn)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(yùn)行至今沒有出現(xiàn)過問題。

實際使用情況也進(jìn)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(yùn)行費用低，水質(zhì)改善，運(yùn)輸施工安裝方便，而且進(jìn)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(jìn)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(yùn)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(dá)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(fù)責(zé)管材的生產(chǎn)和管道的安裝工作，由陜西省工程局負(fù)責(zé)土方工程。采用的玻璃鋼夾砂管的主要性能指標(biāo)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(jìn)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(jì)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(biāo)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(jì)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)?，F(xiàn)全線投入使用已有5年時間，運(yùn)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(yán)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(qiáng)塑料夾砂管分中心進(jìn)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(dá)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(yán)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(yán)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(jìn)行了嚴(yán)格控制，達(dá)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維增強(qiáng)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(yáng)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(yùn)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(jìn)行一定次數(shù)的維修，也有個別工程甚至全線無法投入運(yùn)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(jìn)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(hù)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(jìn)行頂進(jìn)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(jī)頭掘進(jìn)。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(yùn)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(biāo)準(zhǔn)化情況

玻璃鋼夾砂管的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(jìn)行管道的鋪層設(shè)計以滿足玻璃鋼夾砂管產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求，在生產(chǎn)完成后通過檢驗運(yùn)往工程進(jìn)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(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展

我國的玻璃鋼夾砂管標(biāo)準(zhǔn)化始于1995年，建設(shè)部下達(dá)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(biāo)準(zhǔn)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(zhǔn)了關(guān)于玻璃鋼夾砂管的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。通過該規(guī)程的設(shè)計，在滿足強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)的附錄的翻譯版，即中國建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T 838-1998）的附錄D，該標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)已作廢。

2.        產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)

《玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管》（GB/T 21238-2007）

這是我國現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)志、運(yùn)輸和貯存等進(jìn)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(qiáng)度、初始撓曲性及長期性能等方面的要求。

《玻璃纖維增強(qiáng)塑料夾砂管》（CJ/T 3079-1998）、《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T 838-1998）、《玻璃纖維纏繞增強(qiáng)熱固性樹脂夾砂壓力管》（JC/T 695離心澆鑄玻璃纖維增強(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)。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(biāo)準(zhǔn)，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(biāo)比CECS129：2001要求嚴(yán)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(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行；對于同一項目，應(yīng)按指標(biāo)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(qiáng)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(biāo)準(zhǔn)規(guī)范已經(jīng)過多次修訂，國內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)在技術(shù)要求上不低于國外標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的相應(yīng)要求，一些項目的要求指標(biāo)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(biāo)準(zhǔn)、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(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范實施玻璃鋼夾砂管的工程是完全可以成功的。