玻璃鋼管道在特殊地質場地區域的埋設施工分析

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輕、強度較高、耐腐蝕、內壁光滑的非金屬管道，廣泛應用于石油、化工及排水等行業。玻璃鋼管同傳統碳鋼鋼管相比，最大的優勢在于其優良的耐腐蝕性能，特別對于輸送含油污水及含鹽、堿等電解質溶液。主要是由于以上介質同玻璃鋼不發生化學反應，而同碳鋼則發生原電池反應、氧化還原反應等。玻璃鋼鋼管耐腐蝕優勢明顯，但其抗沖擊性、抗拉、抗壓強度均遠遠低于碳鋼鋼管，而這些力學性能決定了其施工工藝與傳統鋼管的不同［1］。

1 玻璃鋼管道在軟土地基區域的施工處理措施

1）溝槽開挖 在軟土區域開挖管道溝槽，應力求避免土體受到擾動，因為軟土土體一經受到擾動，其絮狀結構受到破壞，土的承載強度就顯著降低，甚至呈現出流動狀態，對玻璃鋼管道的安裝及穩定運行造成不利影響，因此在施工過程中必須引起重視。在溝槽開挖過程中，應注意對溝槽壁的支撐防護，防止新開挖溝槽在晾槽期間出現塌方事故。可采取板樁支護并結合井點降水等處理措施。

2）基礎處理 軟土地基的特點是地基軟弱、承載力低，易出現強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度，保證地基的穩定，降低軟土的壓縮性，減少地基的不均勻沉降。結合玻璃鋼管道自重輕、自身強度大、接口數量少等特點，在軟土區域場地施工大量采取換土法施工。先將基礎下一定范圍內的土層挖去，然后回填以強度較大的砂、碎石或素土等，并夯至密實。該法處理的作用有：①將荷載均勻擴散至下部地基，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結。換填深度以軟基成因而定，一般不應小于0.5m，否則墊層太薄起不到應有的作用。

3）管溝回填 由于軟基土體多為淤泥質土壤，一經受到地下水浸泡，土壤就顯現出很大的流動性［2］。若用此類土作為回填料，不能形成對玻璃鋼管壁兩側穩定的支撐，造成玻璃鋼管道變形過大、穩定性受到破壞。因此為避免出現上述情況，一般采取換土回填法，將管兩側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配好、易密實，不受地下水影響的回填料。

4）構筑物處理 在軟土地基上構造混凝土構筑物后期沉降較大，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，并對構筑物周圍采取中粗砂夯填密實等處理方法，有效地降低了混凝土構筑物沉降對玻璃鋼管道造成的破壞。

在玻璃鋼管道安裝施工過程中，還應注意及時監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測量一次；回填至設計埋深時測量一次；施工完畢構筑物時測量一次；施工完畢后水壓試驗前再測量一次。總之應堅持多點測量、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量［3］。

2 濕陷性黃土地區玻璃鋼夾砂管道埋設施工分析

1）管材的選用 濕陷性黃土是一種特殊的地質場地區域，其最大特點是土體在其自重壓力或附加應力作用下，當受水浸濕時將產生急劇而大量的下沉，而土體大量的下沉將直接導致埋設在該場地區域中的管路發生不均勻沉降，當不均勻沉降超過管道的承受極限時將導致管道損壞。為此，在進行濕陷性黃土地區的管路設計和安裝時，對所選用的管材必須進行以下2項重要評估，以決定其是否適合該場地區域：管材必須具有較高的比強度、比模量。即管道在對基礎不產生較大附加應力的前提下能提供較高的強度、模量，以抵抗可能發生的不均勻沉降；管材必須具備良好的抗滲防漏性能。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點 相比于傳統管材，玻璃鋼夾砂管道對濕陷性黃土等特殊類型的場地具有良好的適應能力［4］，并存在著以下許多傳統管材無可比擬的優點：①自重輕、強度高、具有比強度高的特點。表1列出了一些玻璃鋼夾砂管道的典型物理力學性能指標，作為對比還列出了幾種傳統管材的物理力學指標。從表1中可以看出，玻璃鋼夾砂管道具有比傳統管材更高的比強度。當用于濕陷性黃土地區時，玻璃鋼夾砂管道由于其重量輕，對基礎產生的附加應力小，可以有效地降低濕陷對管路造成的危害。②接頭具有較高的可借轉性能。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性能，同時玻璃鋼夾砂管道還存在較大的應力偏轉角 （約為自然偏轉角的3～4倍），更可提高管道的抗不均勻沉降能力，以適應濕餡性黃土地區對管道的要求。③管體及接頭不會出現滲水漏水現象。玻璃鋼夾砂管道的管壁是一種層合結構，按其所具備的功能及在管壁中的層次分為內襯層、內結構層、夾砂層、外結構層、外保護層，而內襯層主要完成玻璃鋼夾砂管道的防腐蝕、抗滲漏的功能。在玻璃鋼夾砂管道設計及使用過程中，內襯層的應力及應變通常都被限制在很低的水平 （設計安全系數在6以上），因此，玻璃鋼夾砂管道的管體是不會出現滲漏的。

表1 幾種管材的物理力學性能指標

玻璃鋼夾砂管道之間的相互連接系統為承插雙“O”型密封圈結構，其止水密封靠位于插口槽和承口內壁之間的高壓縮量的橡膠密封圈完成，并由此構成柔性連接。由于在管道承口上具有較長的工作密封段，同時接頭為柔性連接，因此即使管道發生較大的不均勻沉降也不會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出現滲水漏水現象。

綜合以上玻璃鋼夾砂管道相比于傳統管材存在的顯著優點，玻璃鋼夾砂管道更能適應濕餡性黃土地區對管材的要求。

3 結 語

對玻璃鋼管道在軟土地基區域埋設施工及玻璃鋼夾砂管道在濕陷性黃土地區應用進行了施工分析：對于玻璃鋼管在其他土壤環境類型的埋設施工需依據土壤的物理性能結合玻璃鋼管的力學性能進行施工分析；對于玻璃鋼管明鋪，施工分析應與埋地鋪設有所不同。總之，如何在使用玻璃鋼管的同時，最大限度的削弱其不良力學性能對管道穩定性的影響，是玻璃鋼管道施工分析的重點。

［1］單輝祖 .材料力學 ［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［2］邵明安 .土壤物理學 ［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］劉福臣 .地基基礎處理技術與實例 ［M］.北京：化學工業出版社，2009.

［4］李卓球 .玻璃鋼管道與容器 ［M］.北京：科學出版社，1990.