玻璃鋼管道在特殊地質(zhì)場地區(qū)域的埋設(shè)施工分析

馮 偉 （中石化江漢油田分公司荊州采油廠，湖北 荊州434020）

玻璃鋼纏繞管道是一種質(zhì)輕、強(qiáng)度較高、耐腐蝕、內(nèi)壁光滑的非金屬管道，廣泛應(yīng)用于石油、化工及排水等行業(yè)。玻璃鋼管同傳統(tǒng)碳鋼鋼管相比，最大的優(yōu)勢在于其優(yōu)良的耐腐蝕性能，特別對(duì)于輸送含油污水及含鹽、堿等電解質(zhì)溶液。主要是由于以上介質(zhì)同玻璃鋼不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，而同碳鋼則發(fā)生原電池反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。玻璃鋼鋼管耐腐蝕優(yōu)勢明顯，但其抗沖擊性、抗拉、抗壓強(qiáng)度均遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于碳鋼鋼管，而這些力學(xué)性能決定了其施工工藝與傳統(tǒng)鋼管的不同［1］。

1 玻璃鋼管道在軟土地基區(qū)域的施工處理措施

1）溝槽開挖 在軟土區(qū)域開挖管道溝槽，應(yīng)力求避免土體受到擾動(dòng)，因?yàn)檐浲镣馏w一經(jīng)受到擾動(dòng)，其絮狀結(jié)構(gòu)受到破壞，土的承載強(qiáng)度就顯著降低，甚至呈現(xiàn)出流動(dòng)狀態(tài)，對(duì)玻璃鋼管道的安裝及穩(wěn)定運(yùn)行造成不利影響，因此在施工過程中必須引起重視。在溝槽開挖過程中，應(yīng)注意對(duì)溝槽壁的支撐防護(hù)，防止新開挖溝槽在晾槽期間出現(xiàn)塌方事故。可采取板樁支護(hù)并結(jié)合井點(diǎn)降水等處理措施。

2）基礎(chǔ)處理 軟土地基的特點(diǎn)是地基軟弱、承載力低，易出現(xiàn)強(qiáng)度不足和變形過大等問題，必須采取處理措施以提高軟土地基的強(qiáng)度，保證地基的穩(wěn)定，降低軟土的壓縮性，減少地基的不均勻沉降。結(jié)合玻璃鋼管道自重輕、自身強(qiáng)度大、接口數(shù)量少等特點(diǎn)，在軟土區(qū)域場地施工大量采取換土法施工。先將基礎(chǔ)下一定范圍內(nèi)的土層挖去，然后回填以強(qiáng)度較大的砂、碎石或素土等，并夯至密實(shí)。該法處理的作用有：①將荷載均勻擴(kuò)散至下部地基，以減少下部地基單位面積上的承載力；②減少沉降量；③加速軟土層的排水團(tuán)結(jié)。換填深度以軟基成因而定，一般不應(yīng)小于0.5m，否則墊層太薄起不到應(yīng)有的作用。

3）管溝回填 由于軟基土體多為淤泥質(zhì)土壤，一經(jīng)受到地下水浸泡，土壤就顯現(xiàn)出很大的流動(dòng)性［2］。若用此類土作為回填料，不能形成對(duì)玻璃鋼管壁兩側(cè)穩(wěn)定的支撐，造成玻璃鋼管道變形過大、穩(wěn)定性受到破壞。因此為避免出現(xiàn)上述情況，一般采取換土回填法，將管兩側(cè)腰部以下回填料換為透水性較好的中粗砂、素土或粒徑均勻的砂石土等級(jí)配好、易密實(shí)，不受地下水影響的回填料。

4）構(gòu)筑物處理 在軟土地基上構(gòu)造混凝土構(gòu)筑物后期沉降較大，易造成與玻璃鋼管接合部位剪切破壞。一般采取玻璃鋼管道曲線接合、管壁加纏橡膠板，并對(duì)構(gòu)筑物周圍采取中粗砂夯填密實(shí)等處理方法，有效地降低了混凝土構(gòu)筑物沉降對(duì)玻璃鋼管道造成的破壞。

在玻璃鋼管道安裝施工過程中，還應(yīng)注意及時(shí)監(jiān)測管道各處的豎向變形及管身沉降情況：在管道回填至管頂時(shí)測量一次；回填至設(shè)計(jì)埋深時(shí)測量一次；施工完畢構(gòu)筑物時(shí)測量一次；施工完畢后水壓試驗(yàn)前再測量一次?？傊畱?yīng)堅(jiān)持多點(diǎn)測量、多次測量的原則，確保在軟土地基上玻璃鋼管道的使用可靠性及工程施工質(zhì)量［3］。

2 濕陷性黃土地區(qū)玻璃鋼夾砂管道埋設(shè)施工分析

1）管材的選用 濕陷性黃土是一種特殊的地質(zhì)場地區(qū)域，其最大特點(diǎn)是土體在其自重壓力或附加應(yīng)力作用下，當(dāng)受水浸濕時(shí)將產(chǎn)生急劇而大量的下沉，而土體大量的下沉將直接導(dǎo)致埋設(shè)在該場地區(qū)域中的管路發(fā)生不均勻沉降，當(dāng)不均勻沉降超過管道的承受極限時(shí)將導(dǎo)致管道損壞。為此，在進(jìn)行濕陷性黃土地區(qū)的管路設(shè)計(jì)和安裝時(shí)，對(duì)所選用的管材必須進(jìn)行以下2項(xiàng)重要評(píng)估，以決定其是否適合該場地區(qū)域：管材必須具有較高的比強(qiáng)度、比模量。即管道在對(duì)基礎(chǔ)不產(chǎn)生較大附加應(yīng)力的前提下能提供較高的強(qiáng)度、模量，以抵抗可能發(fā)生的不均勻沉降；管材必須具備良好的抗?jié)B防漏性能。不論是管道的管體部分，還是管道的接頭部分，都必須具備在正常使用條件下保證不滲水漏水的能力。

2）玻璃鋼夾砂管道的優(yōu)點(diǎn) 相比于傳統(tǒng)管材，玻璃鋼夾砂管道對(duì)濕陷性黃土等特殊類型的場地具有良好的適應(yīng)能力［4］，并存在著以下許多傳統(tǒng)管材無可比擬的優(yōu)點(diǎn)：①自重輕、強(qiáng)度高、具有比強(qiáng)度高的特點(diǎn)。表1列出了一些玻璃鋼夾砂管道的典型物理力學(xué)性能指標(biāo)，作為對(duì)比還列出了幾種傳統(tǒng)管材的物理力學(xué)指標(biāo)。從表1中可以看出，玻璃鋼夾砂管道具有比傳統(tǒng)管材更高的比強(qiáng)度。當(dāng)用于濕陷性黃土地區(qū)時(shí)，玻璃鋼夾砂管道由于其重量輕，對(duì)基礎(chǔ)產(chǎn)生的附加應(yīng)力小，可以有效地降低濕陷對(duì)管路造成的危害。②接頭具有較高的可借轉(zhuǎn)性能。玻璃鋼夾砂管道的承插雙“O”型密封圈接頭具有很好的角度借轉(zhuǎn)性能，同時(shí)玻璃鋼夾砂管道還存在較大的應(yīng)力偏轉(zhuǎn)角 （約為自然偏轉(zhuǎn)角的3～4倍），更可提高管道的抗不均勻沉降能力，以適應(yīng)濕餡性黃土地區(qū)對(duì)管道的要求。③管體及接頭不會(huì)出現(xiàn)滲水漏水現(xiàn)象。玻璃鋼夾砂管道的管壁是一種層合結(jié)構(gòu)，按其所具備的功能及在管壁中的層次分為內(nèi)襯層、內(nèi)結(jié)構(gòu)層、夾砂層、外結(jié)構(gòu)層、外保護(hù)層，而內(nèi)襯層主要完成玻璃鋼夾砂管道的防腐蝕、抗?jié)B漏的功能。在玻璃鋼夾砂管道設(shè)計(jì)及使用過程中，內(nèi)襯層的應(yīng)力及應(yīng)變通常都被限制在很低的水平 （設(shè)計(jì)安全系數(shù)在6以上），因此，玻璃鋼夾砂管道的管體是不會(huì)出現(xiàn)滲漏的。

表1 幾種管材的物理力學(xué)性能指標(biāo)

玻璃鋼夾砂管道之間的相互連接系統(tǒng)為承插雙“O”型密封圈結(jié)構(gòu)，其止水密封靠位于插口槽和承口內(nèi)壁之間的高壓縮量的橡膠密封圈完成，并由此構(gòu)成柔性連接。由于在管道承口上具有較長的工作密封段，同時(shí)接頭為柔性連接，因此即使管道發(fā)生較大的不均勻沉降也不會(huì)影響到接頭的密封性能，所以玻璃鋼夾砂管道的接頭也不會(huì)出現(xiàn)滲水漏水現(xiàn)象。

綜合以上玻璃鋼夾砂管道相比于傳統(tǒng)管材存在的顯著優(yōu)點(diǎn)，玻璃鋼夾砂管道更能適應(yīng)濕餡性黃土地區(qū)對(duì)管材的要求。

3 結(jié) 語

對(duì)玻璃鋼管道在軟土地基區(qū)域埋設(shè)施工及玻璃鋼夾砂管道在濕陷性黃土地區(qū)應(yīng)用進(jìn)行了施工分析：對(duì)于玻璃鋼管在其他土壤環(huán)境類型的埋設(shè)施工需依據(jù)土壤的物理性能結(jié)合玻璃鋼管的力學(xué)性能進(jìn)行施工分析；對(duì)于玻璃鋼管明鋪，施工分析應(yīng)與埋地鋪設(shè)有所不同?？傊?，如何在使用玻璃鋼管的同時(shí)，最大限度的削弱其不良力學(xué)性能對(duì)管道穩(wěn)定性的影響，是玻璃鋼管道施工分析的重點(diǎn)。

［1］單輝祖 .材料力學(xué) ［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［2］邵明安 .土壤物理學(xué) ［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］劉福臣 .地基基礎(chǔ)處理技術(shù)與實(shí)例 ［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.

［4］李卓球 .玻璃鋼管道與容器 ［M］.北京：科學(xué)出版社，1990.