玻璃钢管道在特殊地质场地区域的埋设施工分析

冯 伟 （中石化江汉油田分公司荆州采油厂，湖北 荆州434020）

玻璃钢缠绕管道是一种质轻、强度较高、耐腐蚀、内壁光滑的非金属管道，广泛应用于石油、化工及排水等行业。玻璃钢管同传统碳钢钢管相比，最大的优势在于其优良的耐腐蚀性能，特别对于输送含油污水及含盐、碱等电解质溶液。主要是由于以上介质同玻璃钢不发生化学反应，而同碳钢则发生原电池反应、氧化还原反应等。玻璃钢钢管耐腐蚀优势明显，但其抗冲击性、抗拉、抗压强度均远远低于碳钢钢管，而这些力学性能决定了其施工工艺与传统钢管的不同［1］。

1 玻璃钢管道在软土地基区域的施工处理措施

1）沟槽开挖 在软土区域开挖管道沟槽，应力求避免土体受到扰动，因为软土土体一经受到扰动，其絮状结构受到破坏，土的承载强度就显著降低，甚至呈现出流动状态，对玻璃钢管道的安装及稳定运行造成不利影响，因此在施工过程中必须引起重视。在沟槽开挖过程中，应注意对沟槽壁的支撑防护，防止新开挖沟槽在晾槽期间出现塌方事故。可采取板桩支护并结合井点降水等处理措施。

2）基础处理 软土地基的特点是地基软弱、承载力低，易出现强度不足和变形过大等问题，必须采取处理措施以提高软土地基的强度，保证地基的稳定，降低软土的压缩性，减少地基的不均匀沉降。结合玻璃钢管道自重轻、自身强度大、接口数量少等特点，在软土区域场地施工大量采取换土法施工。先将基础下一定范围内的土层挖去，然后回填以强度较大的砂、碎石或素土等，并夯至密实。该法处理的作用有：①将荷载均匀扩散至下部地基，以减少下部地基单位面积上的承载力；②减少沉降量；③加速软土层的排水团结。换填深度以软基成因而定，一般不应小于0.5m，否则垫层太薄起不到应有的作用。

3）管沟回填 由于软基土体多为淤泥质土壤，一经受到地下水浸泡，土壤就显现出很大的流动性［2］。若用此类土作为回填料，不能形成对玻璃钢管壁两侧稳定的支撑，造成玻璃钢管道变形过大、稳定性受到破坏。因此为避免出现上述情况，一般采取换土回填法，将管两侧腰部以下回填料换为透水性较好的中粗砂、素土或粒径均匀的砂石土等级配好、易密实，不受地下水影响的回填料。

4）构筑物处理 在软土地基上构造混凝土构筑物后期沉降较大，易造成与玻璃钢管接合部位剪切破坏。一般采取玻璃钢管道曲线接合、管壁加缠橡胶板，并对构筑物周围采取中粗砂夯填密实等处理方法，有效地降低了混凝土构筑物沉降对玻璃钢管道造成的破坏。

在玻璃钢管道安装施工过程中，还应注意及时监测管道各处的竖向变形及管身沉降情况：在管道回填至管顶时测量一次；回填至设计埋深时测量一次；施工完毕构筑物时测量一次；施工完毕后水压试验前再测量一次。总之应坚持多点测量、多次测量的原则，确保在软土地基上玻璃钢管道的使用可靠性及工程施工质量［3］。

2 湿陷性黄土地区玻璃钢夹砂管道埋设施工分析

1）管材的选用 湿陷性黄土是一种特殊的地质场地区域，其最大特点是土体在其自重压力或附加应力作用下，当受水浸湿时将产生急剧而大量的下沉，而土体大量的下沉将直接导致埋设在该场地区域中的管路发生不均匀沉降，当不均匀沉降超过管道的承受极限时将导致管道损坏。为此，在进行湿陷性黄土地区的管路设计和安装时，对所选用的管材必须进行以下2项重要评估，以决定其是否适合该场地区域：管材必须具有较高的比强度、比模量。即管道在对基础不产生较大附加应力的前提下能提供较高的强度、模量，以抵抗可能发生的不均匀沉降；管材必须具备良好的抗渗防漏性能。不论是管道的管体部分，还是管道的接头部分，都必须具备在正常使用条件下保证不渗水漏水的能力。

2）玻璃钢夹砂管道的优点 相比于传统管材，玻璃钢夹砂管道对湿陷性黄土等特殊类型的场地具有良好的适应能力［4］，并存在着以下许多传统管材无可比拟的优点：①自重轻、强度高、具有比强度高的特点。表1列出了一些玻璃钢夹砂管道的典型物理力学性能指标，作为对比还列出了几种传统管材的物理力学指标。从表1中可以看出，玻璃钢夹砂管道具有比传统管材更高的比强度。当用于湿陷性黄土地区时，玻璃钢夹砂管道由于其重量轻，对基础产生的附加应力小，可以有效地降低湿陷对管路造成的危害。②接头具有较高的可借转性能。玻璃钢夹砂管道的承插双“O”型密封圈接头具有很好的角度借转性能，同时玻璃钢夹砂管道还存在较大的应力偏转角 （约为自然偏转角的3～4倍），更可提高管道的抗不均匀沉降能力，以适应湿馅性黄土地区对管道的要求。③管体及接头不会出现渗水漏水现象。玻璃钢夹砂管道的管壁是一种层合结构，按其所具备的功能及在管壁中的层次分为内衬层、内结构层、夹砂层、外结构层、外保护层，而内衬层主要完成玻璃钢夹砂管道的防腐蚀、抗渗漏的功能。在玻璃钢夹砂管道设计及使用过程中，内衬层的应力及应变通常都被限制在很低的水平 （设计安全系数在6以上），因此，玻璃钢夹砂管道的管体是不会出现渗漏的。

表1 几种管材的物理力学性能指标

玻璃钢夹砂管道之间的相互连接系统为承插双“O”型密封圈结构，其止水密封靠位于插口槽和承口内壁之间的高压缩量的橡胶密封圈完成，并由此构成柔性连接。由于在管道承口上具有较长的工作密封段，同时接头为柔性连接，因此即使管道发生较大的不均匀沉降也不会影响到接头的密封性能，所以玻璃钢夹砂管道的接头也不会出现渗水漏水现象。

综合以上玻璃钢夹砂管道相比于传统管材存在的显著优点，玻璃钢夹砂管道更能适应湿馅性黄土地区对管材的要求。

3 结 语

对玻璃钢管道在软土地基区域埋设施工及玻璃钢夹砂管道在湿陷性黄土地区应用进行了施工分析：对于玻璃钢管在其他土壤环境类型的埋设施工需依据土壤的物理性能结合玻璃钢管的力学性能进行施工分析；对于玻璃钢管明铺，施工分析应与埋地铺设有所不同。总之，如何在使用玻璃钢管的同时，最大限度的削弱其不良力学性能对管道稳定性的影响，是玻璃钢管道施工分析的重点。

［1］单辉祖 .材料力学 ［M］.北京：高等教育出版社，2009.

［2］邵明安 .土壤物理学 ［M］.北京：高等教育出版社，2006.

［3］刘福臣 .地基基础处理技术与实例 ［M］.北京：化学工业出版社，2009.

［4］李卓球 .玻璃钢管道与容器 ［M］.北京：科学出版社，1990.