玻璃鋼夾砂管在水利工程應用中常見問題的分析

【摘要】通過分析玻璃鋼夾砂管的特點和常見的問題，在實際水利工程運用中要從制作、施工、運行各個方面嚴格控制，這樣才能發揮出玻璃鋼夾砂管的性能。

【關鍵詞】玻璃鋼夾砂管；水利工程

1.玻璃鋼夾砂管

玻璃纖維增強熱固性樹脂夾砂管（簡稱玻璃鋼夾砂管或稱FRPM管）是20世紀70年代出現的一種新型柔性非金屬復合材料管道，具有重量輕、耐腐蝕、內壁摩阻力小、耐熱性、抗凍性好、滲漏率低、在-30℃狀態下，仍具有良好的韌性和極高的強度，可在-50～80℃的范圍內長期使用、壽命長（50年以上）等特點，且對輸送介質無二次污染、運輸安裝方便、運行費用低、工程綜合造價低等諸多優良特性，在市政的給水排水工程、水利工程中作為壓力管或重力流管得到較為廣泛地應用。

2.玻璃鋼夾砂管特點

2.1 玻璃鋼夾砂管優點

1）耐腐蝕：玻璃鋼夾砂管道的使用壽命可達50年。

2）重量輕、強度高：玻璃鋼夾砂管道的密度為1.65～2.2g/cm3，密度只有鋼的1/4，混凝土管的1/10～1/15。管的環向拉伸強度為180～300 MPa，軸向拉伸強度為60～150MPa，最大可達230 MPa。

3）內壁光滑、糙率和摩阻力小：糙率系數為0.0084，而混凝土管為0.014，鑄鐵管為0.013，水頭損耗小，泵送費用低。

4）耐熱性、抗凍性好：在-30℃狀態下，仍具有良好的韌性和極高的強度，可在-50～80℃的范圍內長期使用，采用特殊配方的樹脂還可在l00℃以上工作。

2.2 玻璃鋼管缺點

1）采用雙O形圈承插連接，因工藝限制和材料的低剛度造成承插口摩擦力小無法承受閉閥時的水錘壓力，造成閥門拔脫、沖毀閥門井。當插管受到巨大壓力時插管被擠進承管，造成另一端的插管從承管中拔出，閥門失效，沖毀閥門井，修復費用較高。

2）玻璃鋼管耐磨損好于加強鋼管，而實際水中夾雜砂石，運行中不斷撞擊摩擦管壁，關鍵部位極易造成針孔式穿孔，泄水夾雜管壁周圍的泥沙形成漩渦反復磨損管體，加快穿孔速度。

3）雙O形圈承插方式，屬于柔性連接，單管長度大，柔性好，可以抵抗一定程度的基礎變形和不均勻沉降。但工程中連接三通、管件接口等糊制處，由于糊制程序繁瑣工藝復雜，環境要求高，管道完全干燥才可以糊制出可靠的接口，各種糊制材料無標準配方，全靠工人經驗控制各種劑量比例，糊制質量有限，且回填時三通下的工作坑無法夯填，容易造成管道基礎的不均勻沉降而造成斷管事故。

3.玻璃鋼夾砂管在水利工程應用中常見問題的分析

3.1 制作質量問題

目測管身、承插口是否有刮傷、碰破，管的內表面是否光滑平整，是否有龜裂、分層、針孔、雜質、貧膠區和氣泡等現象，管端部是否平齊；邊棱有無毛刺等， 對進場的每根管子的管徑、壁厚等進行測量并記錄，然后對每一批次生產的管子進行取樣，送第三方實驗室進行試驗。對于玻璃鋼夾砂管生產制作中常見質量問題有內襯氣泡、

內襯白斑、竹壁厚度超差、管壁厚度不均、插口分層、 槽口裂紋、環剛度與設計偏離較大。

3.2 玻璃鋼夾砂管施工中的問題

1）管材裝卸過程中操作不當和野蠻裝卸，造成管材表面破壞。

2）管材現場存放未按要求底部放置沙袋保護，存放的地形不平坦，場地未整平管材可能造成徑向變形，也可能鼓凸、扁平及其他管材曲率突變的情形；

3）管線安裝施工過程中，位移或高或低，位置不水平，在管道的接口處乘插的深入長度不一致，在壓力荷載傳遞過程中造成受力不均衡，產生局部受力過大，造成裂縫、滲漏，或者管線的連接過程中連接不能在同一直線上，這種角度的非線性連接也會造成管線使用中的遭到破壞；

4）管線基礎：由于基礎產生不均勻沉陷，導致管道承插口的受力不均勻，進而發生漏水的情況，基礎沒有清除堅硬石塊，導致玻璃鋼砂管出現徑向裂縫，白斑等破壞；

5）管溝的土方回填過程中，管側兩邊回填不均勻、不同時，造成管線的不均勻位移。

6）管頂回填：管頂以上50cm采用不大于40mm的砂礫料回填，必須采用人工回填，且回填土或其它回填材料運入槽內時不得損傷管道及其接口，在離管道150mm 以內，不得有直徑大于25mm的巖石或土塊。

3.3 玻璃鋼夾砂管運行中的問題

每一段管件的連接接口處，因管道在正常工作過程中的壓力的突然變化以及工作壓力的不穩定，管道內的水量形成的水錘力量過大，關閉無法承受水錘瞬間帶來的巨大勢能，發生管道爆裂現象。因此，在給管道注水時要嚴格控制進水流量和流速，避免因流量和流速過大形成的高能量水錘發生爆管事故造成管線破壞，

運行過程中，管道輸水運行中水中夾雜砂石，運行中不斷撞擊摩擦管壁，關鍵部位極易造成針孔式穿孔，泄水夾雜管壁周圍的泥沙形成漩渦反復磨損管體，加快穿孔速度，最終造成滲漏，爆管等危害。

管道運行過程中，對于減壓閥、泄水閥段，在進行加壓和泄水時，當閥門的突然的關閉，由于水流方向的改變，對閥門形成盲板力，致使對于承插連接的插管受到巨大壓力時插管被擠進承管，造成另一端的插管從承管中拔出，閥門失效，沖毀閥門井。

4.結語

通過分析玻璃鋼夾砂管的特點和常見的問題，在實際水利工程運用中要牢牢把握玻璃鋼夾砂管的制作關，必要時要進行駐場建造，施工中要從管材存放、管材安裝等各個方面嚴格控制施工質量，運行中要嚴格操作要領進行閥門的正常操作，避免產生水錘。只有這樣才能發揮出玻璃鋼夾砂管的性能。

作者簡介：王延文（1983.07--），工程師，現主要從事水利水電工程規劃設計工作。