1玻璃纤维增强塑料夹砂管
玻璃纤维增强塑料夹砂管顶管管道结构设计
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管 道性 能 控 制 指 标 见 表 2�管 道 性 能 设 计 计算 指 � � 管 道外 壁
管径 / 壁厚 / 45
故在 确 定玻 璃 钢管 刚 度和 弹 性 模 量后 � 可 算出 管 道壁 厚 =44. 4 � 设计 取 为 45
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能参数 提出管道结构设计计算要点 关键词 � 玻璃纤维增强塑料夹砂管 顶管 结构计算 � 中图分类号 � � 17 4 � 文献标志码 � 文章编号 �1009 77 67 (2 010) 02 0135 04
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玻 璃 纤维 增 强 � 塑 料 夹 砂 管 ( 俗� 称玻璃钢管)是一 对确 保工 程安 全和 控制 工程 投资 都有 直接 的关 系 种以 玻 璃纤 维 及 其制 品 为增 强 材料 以热 固 性 树脂 为 离心 浇 筑工 艺 连 续 缠绕 工 艺等 制 成 的管 道 玻璃 钢 下 面 结 合 深 圳 某截 污 干 管 工 程 顶 管 段 工 程 设 计 基体 材 料 以 石英 砂 为填 充 材料 � 采用 定 长缠 绕 工 艺 实例 论述 玻璃 钢管 顶管 管道 结构 设计 的要 点
1 工 程概 述 管 有着 良 好 的 水 力 特 性 从 20 世 纪 9 0 年 代 起 随 着 1 .1 管道 条件 玻璃 钢 原材 料 � 的发 � � 展 和 技术 的 成熟 � 国 内 涌 现 出大 批 深 圳 市 宝 安 区 某截 污 干 管 工 程 标顶管段 长 玻 璃钢 管 生 产 厂 家 玻 璃 钢 管 � 产 量 大幅 增 加 目 前 已 2. 8 管道 采用玻璃纤维增强塑料夹 砂管 管顶覆 � 在城 市市 � � 政给 排水 � 管道 工程 中得 到大 量运 用 土5 . 3�7 . 3 管 径 �� 1 90 0 管道设 计工作压力 作为 一 种新 兴 的化 � 学 � 复合 管 材 � 玻 璃 钢 管 拥有 质 0. 25 双 " "型 橡胶 圈承 插接 口 管 节长 度 3 采
玻璃纤维增强塑料夹砂管工艺流程
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1玻璃纤维增强塑料夹砂管
1玻璃纤维增强塑料夹砂管玻璃纤维增强塑料夹砂管(Fiber-Glass-Reinforced Plastic MatrixPipes―FRPM) ，简称玻璃钢管，是一种新型柔性非金属(树脂、纤维、砂等)复合材料管道，一般采用离心浇铸工艺生产，是目前国内外逐渐推广使用的一种柔性复合材料(树脂、纤维、砂等)管道。
玻璃钢管不仅有重量轻(仅为混凝土管的1/9~1/5)、承压能力好(承内压范围0.4~2.5MPa)、输送液体阻力小(粗糙度系数n=0.009)、能保证供水水质、抗化学和电腐蚀等特点，而且具有安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等优点，适用于城市给水、污水排放、工业水处理、工业输液等重力或压力输送系统。
因此，玻璃钢管道是目前极有发展前景的新型管材。
表6-7列出了不同规格的玻璃钢管道与混凝土管道的价格对比，可以看出，玻璃钢管道的价格略高于混凝土管道。
玻璃钢管道最显著的特点就在于它可根据管道用途的不同选用不同的内衬树脂，从而适用于各种流体的输送。
既可选用无毒树脂内衬作为给水管道使用，也可选用抗腐蚀树脂内衬作为下水管道使用。
尤其在输送腐蚀性强的工业废水的应用中，优于其它管材，收到了良好的效果。
自从20世纪80年代早期开始，在欧洲、日本和北美等地，FRPM管道就已经广泛地应用于顶管和微型隧道施工的污水管道。
由于美国缺乏合适的混凝土管道，FRPM管道就自然成为微型隧道最常用的管材。
例如，美国20世纪80年代玻璃钢管道占3.5%的市场份额，20世纪90年代末期每年生产的管道超过1万km，已经安装的玻璃钢管线达到16万km，年递增速度5~10%。
20世纪90年代欧洲各国新建输水管线中平均有50%采用玻璃钢管；日本为25%；在中东几乎为100%，最大直径为3700mm；最大的玻璃钢管道生产厂美国Owens-Coming Co.已生产的管道总长超过3000km。
国内玻璃钢夹砂管道起源于20世纪80年代，到90年代中叶完成了引进设备技术，从消化吸收到大规模应用走过了一个艰难的里程。
玻璃钢夹砂管介绍
一般采用manning公式进行水力计算，根据manning公式，对于圆形管道输
水，流量与管径、 manning系数及水力坡度有如下关系：
式中：
Q
0.3117
1
S
8
D 0.5 3
n
（3-1）
Q——为流量，单位：m3/s；
玻璃钢夹砂管道性能优势
2、防渗性能好
玻璃钢管采用双环橡胶密封胶圈承插连接,安装 时在连接处lOO%打压试验, 同时，璃钢管道采 取4层不同材质组合的内衬层：
1层富树脂（100%）胶衣层 1层富树脂（>90%）表面毡 1层富树脂（>70%）针织毡 1层富树脂（>90%）网格布所组成 这四层均有优良的防渗能力，构成4道防护墙，具
玻璃钢夹砂管道结构
玻璃钢衬层由增强树脂构成，本身就具有较强的耐腐蚀性 能，而且可以根据不同的环境和输送介质选择不同的树脂，使其耐腐 蚀性能具有一定的灵活性，且不锈，无需外加防护层，设计使用寿命 可达50年（国内外标准明确规定），这是混凝土管和钢管都无法比拟 的。
玻璃钢夹砂管中树脂的拉伸模量可 达到3500MPa，抗变性能力强 例如：刚度为5000Pa的玻璃钢夹砂 管道，一般可适用于埋深4m以内的 管顶土深。初始径向变形率在1～ 3%，50年后变形率不超过3～５％。 而设计规范中规定玻璃钢夹砂管道 的初始变形率要达到２0％而不破坏
玻璃钢夹砂管道性能优势
7、设计灵活
玻璃钢夹砂管的设计灵活性主要表现在两方面： 一是结构设计上的灵活性，管道可通过改变砂层厚度及环向、交叉缠 绕比例来满足不同刚度，以满足不同刚度以及公称压力的要求。 二是内衬层防腐材料的选择，玻璃钢夹砂管内衬层为增强树脂，因此 可通过选择不同的增强树脂来达到耐不同介质的输送要求。 这种设计上的灵活性是钢管、铸铁管、水泥管所无法比拟的。
玻璃钢夹砂管国标
玻璃纤维增强塑料夹砂管1 范围本标准规定了玻璃纤维增强塑料夹砂管(以下简称FRPM管)的分类和标记、原材料、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存等。
本标准适用于公称直径为100 mm至4000 mm，压力等级为0.1MPa至2.5MPa，环刚度等级为1250 N/m2至10000 N/m2地下和地面用给排水、水利、农田灌溉等管道工程用FRPM管，介质最高温度不超过50℃。
非夹砂玻璃纤维增强塑料管及公称直径、压力等级、环刚度等级不在本标准规定范围内的FRPM管也可参照使用。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB／T 1447 纤维增强塑料拉伸性能试验方法GB／T 1449 纤维增强塑料弯曲性能试验方法GB／T 1458 纤维缠绕增强塑料环形试样拉伸试验方法GB／T 1634.2－2004 塑料负荷变形温度的测定第2部分：塑料、硬橡胶和长纤维增强复合材料GB／T 2576 纤维增强塑料树脂不可溶分含量试验方法GB／T 2577 玻璃纤维增强塑料树脂含量试验方法GB／T 3854 增强塑料巴柯尔硬度试验方法GB／T 5349 纤维增强热固性塑料管轴向拉伸性能试验方法GB／T 5351 纤维增强热固性塑料管短时水压失效压力试验方法GB／T 5352 纤维增强热固性塑料管平行板外载性能试验方法GB 5749 生活饮用水卫生标准GB／T 8237 纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂GB l3l15 食品容器及包装材料用不饱和聚酯树脂及其玻璃钢制品卫生标准GB／T 18369 玻璃纤维无捻粗纱ISO 10928:1997 塑料管系统—玻璃纤维增强热固性塑料管和管件—回归分析方法及其应用3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
纤维增强塑料夹砂管施工方案
纤维增强塑料夹砂管施工方案1. 前言纤维增强塑料夹砂管是一种用途广泛的输送管材，其安装需要专业的施工方案与方法，本文将介绍纤维增强塑料夹砂管的施工方案。
2. 施工准备在开始施工前，需要准备以下材料和器材：- 纤维增强塑料夹砂管- 硅酸盐水泥- 沙子- 输送泵- 手动或电动搅拌机- 大型- 水3. 施工步骤1. 准备好施工现场，搭建好脚手架和安全网。
2. 按照使用者提供的管道线路进行管道敷设。
3. 在管道铺设完成后，在管道两端挖掘坑洞，坑洞应该深度超过管道半米且宽度适中，在一侧坑洞四周开凿出第二个深度为10-15cm的坑洞。
4. 在深坑里铺设第一层砖石，砖石只需要压实即可。
5. 在第一层砖石外覆盖胶膜，以隔离砂浆。
6. 在第一层砖石和胶膜组成的平台上安装打钉支架，支架的长度应无限制。
7. 将管道的碗口套在支架上，管道上盖上盖板，盖板上涂上垫层砂浆。
8. 将第一层管道包裹长20-30cm的红色胶管，在胶管两端打打钉。
9. 在管道所在的深坑外建立一个结构，结构组成下放底面和两个支撑支架。
10. 打入直径为6cm左右的钢筋覆盖在底面上，将钢筋的一侧穿过支撑支架，另一侧向上弯曲，头端的宽度不应小于200mm。
11. 在稍高的地方用管道下的孔，将混凝土倒入其中，一侧先倒砂浆，在里边逐渐加水搅拌，在纤维增强塑料支撑环的周围再套上一层红色胶管，再用覆盖胶膜的方法包裹，最后加混凝土，混凝土粗糙度不应大于1cm。
12. 将混凝土倒入第二个坑洞并稍加压实，让其与第一层砖石相接。
4. 施工注意事项1. 施工过程中，应保证施工人员和周围环境的安全。
2. 混凝土、砂浆等材料应当经过充分的搅拌、净化，防止混入杂质。
3. 不得使用损坏的材料进行施工。
4. 在施工过程中，应注意管道悬挂在架子上是否平衡，以避免管道变形或扭曲。
5. 总结。
玻璃纤维增强塑料夹砂排水管道施工及验收规范
玻璃纤维增强塑料夹砂排水管道施工及验收规范目次1总则2术语3 管材和橡胶圈质量要求与贮运3.1管材的质量要求3.2橡胶圈3.3管材的装卸和存放3.4管材运输4 施工4.1施工准备4.2一般规定4.3沟槽4.4管道基础4.5管道铺设4.6回填4.7支墩4.8管道变形4.9水压试验5 质量标准5.1沟槽5.2管道基础5.3管道铺设5.4回填5.5管道变形5.6水压试验5. 7 支墩6 工程竣工验收附录A 本规程用词说明1 总则l.0.1为在排水工程中推广使用玻璃纤维增强塑料夹砂管(简称RPM管).加强施工管理,确保RPM管的工程施工质量,安全生产.节约材料.提高经济效益,特制订本规程。
1.O.2本规程适用于上海地区市政工程新建、改建的采用RPM管的排水工程(包括重力流和压力流)的施工和验收,居住区、厂区等RPM管管道工程可参照执行。
1.0.3 RPM管排水工程必须按设计文件和施工图纸施工,变更设计必须经设计单位同意。
1.0.4 RPM管排水工程所用的材料、成品和附件,应符合国家及上海市现行的有关标准。
1.0.5 RPM管排水工程施工必须严格工序控制.及时进行中间合格后方可进行下—到工序施工。
1.0.6 RPM管排水工程施工,必须遵守国家和上海市有关安全、劳动保护、消防、环境保护和文明麓工等方面的规定。
1.0.7在V,VM管排水工程施i和验收中,凡本规程未涉及的内容。
应符合国家及上海市有的有关规范、标准和规定。
2 术语2.0.1玻璃纤维增强塑料夹砂管gkss fiber reinforced plasticmortar pipe以玻璃纤维及其制品为增强材料,以不饱和聚酯树指、环氧树脂等为基体材料,以石英砂及碳酸钙等无机非金属材料为填料作为主要原料接一定工艺方法(注)制成的管道。
注:按《玻璃纤维增强塑料夹砂管》(CJ/T 3079—1998)标准,—定工艺方法是指定长缠绕工艺、离心浇注工艺和连续缠绕工艺。
玻璃纤维增强塑料夹砂管工程设计规程(定稿)
S0—管 材 初 始 环 向 刚 度 值 ； Sb—管 材 的 长 期 环 向 弯 曲 应 变 基 准 值 ； ν p—管 材 的 泊 桑 比 。 2.2.3 几 何 参 数 D0—管 道 的 计 算 直 径 ； DN—管 道 的 公 称 直 径 ； D1—管 道 的 外 壁 直 径 ； Hs—管 顶 至 设 计 地 面 的 覆 土 高 度 ； a—单 个 车 轮 的 着 地 分 布 长 度 ； b—单 个 车 轮 的 着 地 分 布 宽 度 ； di—相 邻 两 个 轮 压 间 的 净 距 ； r0—管 道 的 计 算 半 径 ； t—管 壁 厚 度 ； wd,max—外 荷 载 作 用 下 管 道 最 大 竖 向 变 形 值 。 2.2.4 计 算 系 数 CG—永 久 作 用 效 应 系 数 ； CQ—可 变 作 用 效 应 系 数 ； DL—变 形 滞 后 系 数 ； Ee—管 侧 回 填 土 的 变 形 模 量 ； En—管 周 原 状 土 的 变 形 模 量 ； Ed—管 侧 土 的 综 合 变 形 模 量 ； Kd— 竖 向 压 力 作 用 下 管 的 竖 向 变 形 系 数 ； Kf— 管 道 抗 浮 设 计 的 稳 定 性 抗 力 系 数 ； Kim— 管 壁 截 面 弯 矩 系 数 ； Kst— 管 壁 截 面 设 计 的 稳 定 性 抗 力 系 数 ； γ 0—管 道 工 程 的 重 要 性 系 数 ； γ G—永 久 作 用 分 项 系 数 ； γ Q—可 变 作 用 分 项 系 数 ； γ s—回 填 土 的 重 力 密 度 ； γ w—管 内 水 的 重 力 密 度 ； ν s—管 周 土 体 的 泊 桑 比 ； ψ c—可 变 作 用 的 组 合 系 数 ； ψ q—可 变 作 用 的 准 永 久 值 系 数 ； μd—地 面 车 辆 荷 载 的 动 力 系 数 。
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1玻璃纤维增强塑料夹砂管
玻璃纤维增强塑料夹砂管(Fiber-Glass-Reinforced Plastic Matrix
Pipes―FRPM) ，简称玻璃钢管，是一种新型柔性非金属(树脂、纤维、砂等)复合材料管道，一般采用离心浇铸工艺生产，是目前国内外逐渐推广使用的一种柔性复合材料(树脂、纤维、砂等)管道。
玻璃钢管不仅有重量轻(仅为混凝土管的1/9~1/5)、承压能力好(承内压范围0.4~2.5MPa)、输送液体阻力小(粗糙度系数n=0.009)、能保证供水水质、抗化学和电腐蚀等特点，而且具有安装方便、使用寿命长、综合费用适中、操作简单、维护成本低等优点，适用于城市给水、污水排放、工业水处理、工业输液等重力或压力输送系统。
因此，玻璃钢管道是目前极有发展前景的新型管材。
表6-7列出了不同规格的玻璃钢管道与混凝土管道的价格对比，可以看出，玻璃钢管道的价格略高于混凝土管道。
玻璃钢管道最显著的特点就在于它可根据管道用途的不同选用不同的内衬树脂，从而适用于各种流体的输送。
既可选用无毒树脂内衬作为给水管道使用，也可选用抗腐蚀树脂内衬作为下水管道使用。
尤其在输送腐蚀性强的工业废水的应用中，优于其它管材，收到了良好的效果。
自从20世纪80年代早期开始，在欧洲、日本和北美等地，FRPM管道就已经广泛地应用于顶管和微型隧道施工的污水管道。
由于美国缺乏合适的混凝土管道，FRPM管道就自然成为微型隧道最常用的管材。
例如，美国20世纪80年代玻璃钢管道占3.5%的市场份额，20世纪90年代末期每年生产的管道超过1万km，已经安装的玻璃钢管线达到16万km，年递增速度5~10%。
20世纪90年代欧洲各国新建输水管线中平均有50%采用玻璃钢管；日本为25%；在中东几乎为100%，最大直径为3700mm；最大的玻璃钢管道生产厂美国Owens-Coming Co.已生产的管道总长超过3000km。
国内玻璃钢夹砂管道起源于20世纪80年代，到90年代中叶完成了引进设备技术，从消化吸收到大规模应用走过了一个艰难的里程。
1989年，国家经贸委委托建设部情报所在我国高分子塑料管道发展战略研究中，提出引进技术装备大力发展大口径玻璃钢夹砂管道，代钢节能的战略方针。
直到90年代后期，随着材料和技术的重大改进，工程质量全面提高，玻璃钢夹砂管道在全国各地得到广泛关注。
1999年国家经贸委、建设部、国家质量技术监督局、建材局联合发文(建住房1999 295号)，其中第7条指出：户外给水管网推荐选用玻璃钢管和UPVC管；同年建设部、国家石油化工局、国家轻工局、国家建材局和中国石油化工集团也联合发出通知(建科1999 271号)，其中第10条明确提出
了要推广应用玻璃钢夹砂管。
到目前为止，全国总用量已经接近2022年km，最大的管道直径达到2800mm，典型的管线如库尔勒的150km/Φ1100mm和克拉玛依80km/Φ1600mm。
技术进步也使我国玻璃钢管道走出了国门，例如新疆永昌复合材料公司已经在国内外完成了144个玻璃钢管道工程项目，其中国外项目30个。
直径大：直径范围50C4000mm 工作压力0-5.0MPa
强度高：环向抗拉强度：320Mpa，轴向拉伸强度220Mpa （强度可按需设计）
刚度高：树脂石英砂夹层结构。
1250、2500、3750、5000、__N/M及以上。
防渗漏：富树脂内衬层和袄致密度结构层，里外防渗漏。
重量轻：一般只有同口径钢管的1/4，水泥管的1/10，安装费用低。
耐腐蚀：耐腐蚀性能特别优异，可输送腐蚀介质和任何污水。
电绝缘：击穿电压12C16KV/mm。
内壁光滑：水力摩擦系数小且长期稳定，具有可观的节能效益。
抗冻性能好：水结冰后不冻裂。
保温性能好：导热系数仅为钢管的1/233。
使用寿命长：按50年设计。
唯一将使用寿命纳入国内外标
准的产品。
输水性能好：采用乙烯基树脂，水质优良、无任何异味，且长期使用不结垢，避光条件下不产生微生物。
二、玻璃管道的优点
与其他材质的管道比较，玻璃钢管道具有以下一些显著的优点：
（1）耐腐蚀性好。
玻璃钢管道能抵抗酸性、碱性流体，非流体的侵蚀，在一般情况下，钢管使用年限为15年，铸铁管为5C10年，而玻璃钢管可使用50年。
（2）防污抗蛀。
不饱和聚脂树脂的管道表面洁净光滑，其特殊介质不会被菌类等生物玷污蛀腐，例如，钢管、铸铁或钢筋混凝土管道，表面易被微生物附蛀而且难以清除，以致增大粗糙率，减少过水断面。
而玻璃钢管道在避光情况下不会产生微生物，因此无污染，长期使用洁净如初。
（3）耐热性、抗冻性能好。
可C40℃―80℃的范围内长期使用，若采用特殊配方的树脂可在110℃以上的温度下工作。
（4）工程寿命长，安全可靠。
管道经久耐用，安全系数在6以上。
其管道寿命达可长达50C100年。
例如，由深圳至香港的供水工程在香港一侧建成的引水管道，长50KM，分别为两种内径
2.2m和1.7m的玻璃钢管道，从1965年安装使用至今扔完
好无损。
（5）自重轻、强度高、运输安装方便。
玻璃钢管道的比重约为1.8，管道的环向拉伸强度为100C200Mpa（接近于钢管），轴向拉伸强度为320Mpa。
玻璃钢管道每根有效长度可达12m，较混凝土管道可减少三分之二的接头。
单、双密封承插式连接，安装快速简便，施工工期比钢管、铸铁管、混凝土管可缩短1/3，且免除安装钢管所需的焊接和防锈等烦琐工序。
（6）摩阻力小，输送能力高。
玻璃管道内表面非常光滑，粗糙率（0.0084）和摩阻力很小（远小于钢管和铸铁管的粗糙度）。
计算水力学所采用的哈森威廉（Hazen-Williams）系数C可以长期保持在145C150的范围内，测试得到其水流摩阻损失系数f 为0.000915，较混凝土管（f=0.00232）和钢管（f=0.00179）能显著减少沿程的流体压力损失，提高输送能力20%以上。
因此，在输送能力相同时，工程可选用内径较小的玻璃管道，从而降低一次性的工程投入；若采用同等内径的管道，玻璃钢管道可比其他材质管道减少压力损失，即节省泵的功率和能源（约30%C40%），降低长期的运行费用。
（7）电、热绝缘性好。
玻璃钢是绝缘体，管道的电绝缘性能优，最适合使用于输电线、电信线路密集区和多雷区；玻璃钢的传热系数很小（0.25kcal/mh℃），管道的保温性能良。
耐磨性好。
把含有大量泥浆、沙石的水，装入管道中进行旋转磨损影响
对比试验。
经300万次旋转后，检测管道内壁的磨损程度如下：用焦油和瓷釉涂层的钢管为0.53mm；用环氧树脂和焦油涂层的钢管为0.52mm；经表面硬化处理的钢管为0.48mm；玻璃钢管为0.21mm。
由此可以说明其相当耐磨。
（9）工程维修简便节约。
玻璃钢管道由于上述的耐腐蚀、耐磨和抗冻、抗污等性能，因此工程不需要进行防锈防蚀、防污、绝缘等措施。
对地埋管无需作保护，可节约工程维护费用70%以上。
如遇到意外的破坏也很容易修复。
（10）可设计性、适应性强。
根据具体的使用情况，可对管道的具体性能及形状进行设计：a：可对缠绕时的缠绕角进行设计，以使管道具有不同的轴/环向强度分配；
b：可对管道壁厚进行设计，以使管道可以承受不同的内外压；
c：可对材料进行设计，以达到不同的耐腐蚀目的、阻燃目的、介电目的等；
d：可对接头方式进行设计，应用不同的安装条件，以提高工程安装速度；
e：可对产品形状进行设计，以满足具体的形状需要。
F：可对管道刚度惊醒设计，以满足不同的载荷要求。
（12）工程综合造价低、效益好。
综合效益是指由建设投资、安装维修费用、使用寿命、节能节钢等多种因素形成的总体
成本长远效益。
经工程实践证明，其综合造价低于钢管、球墨铸铁管15C20%，低于混凝土管5C10%。
如考虑管道的各种功能和使用的长期性，玻璃钢管道的综合效益是可取的，特别是管径越大，其成本越低。
当进一步考虑埋入地下的管道可使用数十年，又无需年年检修，更可以发挥它优越的综合效益。