玻璃鋼管在油氣長(zhǎng)輸管道行業(yè)中的應(yīng)用研究

朱海瑞

摘 要：玻璃鋼管在市政給排水工程中有著廣泛的應(yīng)用，但是在油氣長(zhǎng)輸管道領(lǐng)域中尚未有應(yīng)用，本文對(duì)玻璃鋼套管的特點(diǎn)進(jìn)行研究，論證了其在長(zhǎng)輸管道中應(yīng)用的可行性。

關(guān)鍵詞：玻璃鋼管；混凝土管；不均勻沉降；頂管

1 玻璃纖維增強(qiáng)塑料管定義

以無(wú)堿玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料，以熱固性樹(shù)脂為基體材料，包含（或不含）石英砂等顆粒材料夾芯層，按一定工藝方法制成的用于地下頂進(jìn)施工的管道。以下簡(jiǎn)稱玻璃鋼管

玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管具有抗化學(xué)腐蝕、抗電腐蝕、流量大、使用壽命相對(duì)長(zhǎng)等特點(diǎn)，又具有頂管施工所期望的管壁與土體摩阻力小、重量輕、運(yùn)輸方便、支承縱向頂力能力大的優(yōu)點(diǎn)。

玻璃纖維增強(qiáng)塑料管在浙江東部沿海的給排水及污水管線工程中應(yīng)用廣泛，特別是在軟土地基段，由于玻璃鋼管防止不均勻沉降的能力較強(qiáng)，有著廣泛的應(yīng)用。

2 玻璃鋼管的優(yōu)點(diǎn)

目前，油氣長(zhǎng)輸管道頂管均采用鋼筋混凝土套管或者鋼套管，尚未有使用玻璃鋼管的先例，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，玻璃鋼管越來(lái)越多的被應(yīng)用在給排水領(lǐng)域，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼筋混凝土套管，玻璃鋼管與鋼筋混凝土套管相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）管道最大允許頂力大

以管徑2，000mm，壁厚200mm的鋼筋混凝土套管與管徑2，000mm，壁厚50mm的玻璃鋼套管進(jìn)行比較。根據(jù)《頂進(jìn)施工法用鋼筋混凝土排水管》內(nèi)徑2，000mm，壁厚200mm鋼筋混凝土套管允許頂力為7，900kN；根據(jù)《玻璃纖維增強(qiáng)塑料頂管》GB/T21482，管徑2000mm，壁厚50mm的玻璃鋼套管的允許頂力為5，980kN，而如果壁厚相同，玻璃鋼管的允許頂力達(dá)到23，900kN，幾乎是鋼筋混凝土管的3倍。而且玻璃鋼管的最大允許頂力可以很容易的通過(guò)增加壁厚來(lái)增強(qiáng)。

（2）頂管施工所需頂力小

管道頂進(jìn)過(guò)程中所需的頂進(jìn)力可按下式計(jì)算：

根據(jù)以上公式，分別對(duì)不同長(zhǎng)度，不同管徑的頂管所需頂進(jìn)力進(jìn)行計(jì)算，結(jié)果如表2。

由于玻璃鋼管與周圍土體的摩阻小，同時(shí)在滿足相同施工所需頂力的情況下，玻璃鋼管外徑更小，所以頂管施工中玻璃鋼管所需的施工頂力更小。由以上分析可知，在常用的幾種規(guī)格的頂管，混凝土管所需的頂力約是玻璃鋼管所需頂力的1.4～1.6倍，頂進(jìn)長(zhǎng)度越長(zhǎng)，采用玻璃鋼管越能有效的減小頂管所需的頂力，從而降低對(duì)頂進(jìn)設(shè)備的需求，同時(shí)對(duì)于長(zhǎng)距離頂管，可以有效減少中繼間的數(shù)量，節(jié)省施工成本。

（3）運(yùn)輸及吊裝更加便捷

鋼筋混凝土的比重為25～27kN/m3，玻璃鋼管的比重約為17～20kN/m3，而玻璃鋼管所需的壁厚更小，因此，玻璃鋼管在運(yùn)輸及吊裝、安裝上與混凝土管相比更加便捷。

（4）強(qiáng)度更高

玻璃鋼管的軸向極限抗壓強(qiáng)度為90N/mm2，而C50的混凝土管僅為50N/mm2。

3 玻璃鋼管在油氣長(zhǎng)輸管道中的應(yīng)用研究

通過(guò)以上分析以及玻璃鋼管在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用先例來(lái)看，玻璃鋼管頂管在油氣長(zhǎng)輸管道中進(jìn)行應(yīng)用上是可行的，但是由于玻璃鋼管在油氣長(zhǎng)輸管道中還未曾有應(yīng)用的實(shí)例，根據(jù)玻璃鋼管的一些特點(diǎn)提出以下幾點(diǎn)設(shè)想：

（1）軟土地基段的應(yīng)用

軟土地基段的頂管，在外力作用下很容易造成套管的不均勻沉降，從而使得相鄰套管之間出現(xiàn)錯(cuò)縫，甚至脫節(jié)，大量淤泥涌入套管內(nèi)，造成頂管失敗。采用玻璃鋼管可以有效的減緩上述問(wèn)題，原因如下：

1）玻璃鋼管的一般長(zhǎng)度為6～12m，大大減少了套管的接頭數(shù)量，從而減少了套管接頭處發(fā)生故障的概率；

2）玻璃鋼管采用柔性連接，玻璃鋼管的允許偏角約為混凝土管的3～4倍，即使受外力作用，在一定程度上接頭處仍能保持密封完好，外部泥土涌入套管內(nèi)導(dǎo)致套管脫節(jié)問(wèn)題發(fā)生的概率較小。

3）淤泥質(zhì)地段地下水壓力較大，玻璃鋼套管采用套筒式連接，可以有效防止地下水的滲入，降低了后續(xù)管道安裝的風(fēng)險(xiǎn)及難度。

（2）長(zhǎng)距離頂管中的應(yīng)用；

隨著技術(shù)的發(fā)展，頂管長(zhǎng)度越來(lái)越長(zhǎng)，管徑越來(lái)越大，施工設(shè)備的頂進(jìn)能力成為頂管施工成敗的一項(xiàng)關(guān)鍵因素。根據(jù)分析，玻璃鋼管頂管所需的頂力僅為混凝土管的70%，采用玻璃鋼管作為頂進(jìn)套管，可以有效的減少對(duì)頂進(jìn)設(shè)備頂進(jìn)力的需求，同時(shí)也可以減少中繼間的數(shù)量。

玻璃鋼管與管體周邊土體的摩阻小，使用玻璃鋼管可以大大加快施工進(jìn)度，據(jù)調(diào)研，玻璃鋼管在淤泥地質(zhì)內(nèi)單坑最大頂進(jìn)長(zhǎng)度可達(dá)261m，同時(shí)采用玻璃鋼套管，套管之間的接頭少，可以大幅度提高施工效率。對(duì)于長(zhǎng)距離頂管而言，采用玻璃鋼管，施工進(jìn)度更加容易保證。

（3）在曲線頂管中的應(yīng)用

曲線頂管在油氣長(zhǎng)輸管道中越來(lái)越普遍，在曲線頂管中玻璃鋼管具備傳統(tǒng)混凝土管所不具備的優(yōu)勢(shì)，主要原因是：玻璃鋼管的允許偏轉(zhuǎn)角度大，管端垂直度高，在曲率頂管中，套管之間的傳力更加可靠，精度更加容易控制。同時(shí)玻璃鋼管重量輕，套管之間采用套筒連接，糾偏更加方便。

（4）地域狹窄地段的應(yīng)用

在相同的管道內(nèi)徑下，玻璃鋼管的外徑更小，對(duì)于DN2000的玻璃鋼管，其外徑比相同內(nèi)徑的混凝土管小0.3m。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，地下管網(wǎng)錯(cuò)綜復(fù)雜，管道的位置、標(biāo)高往往受限很大，套管外徑的減少可以大大減少與地下建構(gòu)筑物交叉的風(fēng)險(xiǎn)。

（5）定向鉆穿越時(shí)隔離不良地質(zhì)層且無(wú)電流屏蔽

定向鉆穿越時(shí)遇到卵石、碎石等不良地質(zhì)時(shí)，需采取保護(hù)套管對(duì)不良地質(zhì)層進(jìn)行隔離，目前工程中慣用的是采用鋼套管對(duì)主管道進(jìn)行隔離，不僅投資高，而且由于保護(hù)套管夯擊進(jìn)入到不良地質(zhì)層后，再行取出施工難度大，費(fèi)用高；而如果不取出，鋼管又會(huì)對(duì)管道的強(qiáng)制電流產(chǎn)生屏蔽作用，影響陰極保護(hù)的效果，不利于管道的安全運(yùn)行，采用玻璃鋼管作為保護(hù)套管隔離不良地質(zhì)層，不用取出也不會(huì)影響管道陰極保護(hù)的效果。

（6）有效防止管道防腐層的破壞

對(duì)于長(zhǎng)距離頂管，主管道穿管時(shí)，施工不當(dāng)很容易對(duì)主管道防腐層造成損壞，而玻璃鋼套管內(nèi)壁光滑，更有利于保護(hù)管道的防腐層。

4 結(jié)論

玻璃鋼管在市政、交通等領(lǐng)域中已經(jīng)有著廣泛的應(yīng)用，關(guān)于玻璃鋼管的制作標(biāo)準(zhǔn)及玻璃鋼頂管的施工工藝等方面的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定也日趨完善。通過(guò)以上研究，玻璃鋼管在油氣長(zhǎng)輸管道中進(jìn)行應(yīng)用有著其它管道所不具備的優(yōu)勢(shì)，但是玻璃鋼套管頂管在油氣長(zhǎng)輸管道中尚未有應(yīng)用的工程先例，還需進(jìn)一步的研究。

參考文獻(xiàn)

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