燃氣管道非開挖技術(shù)管材選擇的探討

前言

 近年來，燃氣管道非開挖技術(shù) 以其不需要大面積開挖路面即 可完成燃氣管道的敷設(shè)和修復(fù)、工期短、污染少等優(yōu)勢，迅速在 世 界各地 推廣 普及 ，該技 術(shù)也 在不 斷 的完 善 ，其種 類也 在逐 漸增加”?？偹苤?，新建道路和主要交通干道基本位于繁華地段， 開挖路面敷設(shè)管道必然會造成城市交通環(huán)境污染以及不便，而隨 著城 市 的快速 發(fā)展 以及 城 市規(guī) 劃的 加強 ，這些 道路 不讓 隨意 開挖 。 在高速公路、鐵路 、河流等難 以實現(xiàn)直接開挖的地方，大多采用 非開挖技術(shù)完成燃氣管道的修復(fù)或敷設(shè)。非開挖技術(shù)的應(yīng)用減 少交通不便以及環(huán)境污染，提升了城市居民的生活品質(zhì) ，是一種 必不 可少 的施 工方 法 。 

然而 ，目前 的非開 挖技 術(shù)并 不能 完全 替代傳 統(tǒng) 的直 接開 挖法 ， 本文 對現(xiàn) 狀 非開 技術(shù) 管材 選擇 進行 了分析 ，指 出了 目前 非 開挖 技 術(shù)在材料方面存在的問題，并介紹 了幾種新型材料 ，提 出了今后 可從 研 究新 型材料 的角度 出發(fā) 進一 步完 善 非開挖 技術(shù) 。 

2 各非開挖 技術(shù)及管材分析

 2．1非開挖技術(shù)所需管材分析

 燃氣管道非開挖技術(shù)包括非開挖修復(fù)技術(shù)和非開挖技術(shù)，前 者 是在 原 有燃 氣管 道 的基礎(chǔ) 上 ，針對 管 道損 壞采 取相 應(yīng) 的修 復(fù)技 術(shù)，后者是敷設(shè)新的燃氣管道。管道在投運15～20年后 ，會在不 同程度上老化或損壞。尤其足早期防腐措施不完善的埋地管道， 發(fā)生 穿孔或 泄漏 事 故 的概率 大大 增加 。對這 些損 壞或 老 化的燃 氣 管道采用何種修復(fù)技術(shù)，是燃氣公司必須面臨和解決的難題。由 此產(chǎn)生 了管道非開挖修復(fù)技術(shù)，包括裂管、管道穿插法和翻轉(zhuǎn) 內(nèi) 襯法等。當(dāng)需要在城市主要干道 、新建道路、高速公路、鐵路、 河流等不允許或沒條件直接開挖的地方敷設(shè)新的燃氣管道時，一 般采用非開挖技術(shù)，包括水平定向鉆和頂管。各類非開挖技術(shù)介 紹如表 1所 示 。各類 非 開挖 技術(shù) 各有優(yōu) 勢 ，也在 不 同程 度 上存 在缺 陷 ，對管 材 的需求 也不 一樣 。 

2_2 燃氣非開挖技術(shù)常用管材分析

 目前用于燃氣行業(yè)非開挖技術(shù)的管材主要是PE管、鋼管、鑄 鐵管、陶瓷管、鋼筋混凝土管等 。各種管材的性能及適用范圍也 大不相同。如表2所示。

 從 表2中可 以看 出，對 于 幾種 非 開挖 技術(shù) ，PE管和 鋼 管 的適 用 范 圍更 加廣 泛 。城鎮(zhèn)燃 氣管 道穿 跨越工 程技 術(shù)規(guī) 程(CJJ／T 250。2016)第4l3．3條 明確 ，水平 定 向鉆 穿越 的管材 選 擇應(yīng) 符合 下列 規(guī) 定 ：(11當(dāng)穿越 管道 的管徑 大 于DN400或 長度 大 于300 m時 ，宜采用鋼管 ，并應(yīng)符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《城鎮(zhèn)燃氣設(shè)計規(guī)范》GB50028 的有關(guān)規(guī)定；f2)當(dāng)采用PE管材時，應(yīng)采用SDR11系列管材 ，并應(yīng) 符合現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn) 《燃氣用埋地聚乙烯fPE)管道系統(tǒng) 第l部分： 管材》GB15558．1的有關(guān)規(guī)定。由于PE管具有耐腐蝕 、使用壽命 長 、柔韌 性好 、易于彈 性變 形便 于牽 引 、焊接 及維 修方 便等 優(yōu)勢 ， 使得其在裂管、管道穿插、水平定向鉆中得到廣泛應(yīng)用，與同樣 長度 及外 徑 的鋼 管相 比 ，PE管 的施工 成本 可 降低 約30％，施工所 需 的設(shè) 備能 力也 可降 低約2O％，另一方 面 ，PE管 的管 壁光 滑 ，輸送 能 力 比鋼 管 高30％左右 。 因此 ，即使 在 舊燃氣 管道 中 穿插較 小 口徑PE管 ，依 然能 夠滿 足用 戶 的用氣 需求 。因此 大 多非 開開挖 技 術(shù)住 條件 允許 的情 況 ，會選 擇PE管 。翻轉(zhuǎn) 內(nèi)襯 由于其 工程特 殊性 只能選 擇 內(nèi)襯為 防滲 層 的纖維 軟管 。然 而 頂箭 只能選 擇強度 較 大 的鋼筋 混凝 上管 、鋼 管 ，PE管無法 滿足 要求 。 

由此可 以看出，各種管材在不同程度存在缺陷， 日前還沒有 一 種管 材能 完全 滿 足所 有非 開挖技 術(shù) 對管材 的需求 。 因此 ，是 否 可 以考 慮結(jié) 合各 種管 材 的優(yōu) 勢，研 究 出新 型材料 ，以使 非開 挖技 術(shù) 花燃 氣領(lǐng) 域得 到 更加廣泛 的應(yīng) 。

3新型管材 的應(yīng)用

 雖 然PE管 已經(jīng) 住非開 挖 技術(shù)普遍使用 ，但 仍然 無法滿 足 非 開挖 技 術(shù) 的所有 領(lǐng)域 ，例 如頂 管施 工 中就 需要 更 高強度 的塑 料管 村 ， 住裂管 、管 道 內(nèi)穿插 和翻 轉(zhuǎn) 內(nèi)襯 法施 工 中也都 要求 不 同性 能 的 塑料 管材 。 

3．1纖維 玻璃

 針 對上 述 問題 ，莢 國材料 協(xié) 會(ASTM)對 不同 的 殲挖技 術(shù)制 汀不 同的管 材標(biāo) 準(zhǔn) 。我 國在 塑料 管材 婀于燃 氣 管道 方而 遠遠 落后 ：發(fā)達 國 家 。近 年來 ， 一種 稱為 纖維 玻璃 (Fiberglass)的 塑料 材 料 逐漸 應(yīng) 用于 非開 挖技 術(shù) 。纖維 玻璃 纏 繞增 強熱 同性 樹脂 夾砂 管 ， 又稱為 玻璃 鋼夾 砂管 或 夾砂 管 ，其特 點是 在管 的結(jié) 構(gòu) 層 中間層加 入優(yōu) 質(zhì) 硅砂 填料 ， 以增加 管 的厚度 ，增 強 管 的環(huán) 彎曲慣 性矩 ，使 炙砂 管 在生 產(chǎn)成 本不 大 的情 況下 大大 提高 了管 道 的軸 向拉伸 和環(huán) 剛度 強度 ， 由纖維 玻 璃做 成 的管 村可 在頂 管 施工 巾應(yīng) 用[41，夾砂 管優(yōu) 于 其它 管材 的優(yōu) 良特性 有耐 腐蝕 性 、使用 壽命 長、抗沉 降能 力強 、安 全性好 等 方面 。這 些優(yōu) 勢使 得夾 砂管 在 非開挖 頂 管技 術(shù) 中成 為新寵 。目前 ．夾 砂管在 非開 挖技 術(shù) 的應(yīng) 用 中，一 般是 DNl800 以上的管道 ，很少采用DN1200~flDN1400等小管徑管道 。用纖維 玻璃做成的內(nèi)襯可用于管道修復(fù)的翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法，另外，一般 的水 泥 管或 鋼筋 水泥 管加 人 纖維 玻璃 材料 后也 可大 大加 強 水泥 管 的強 度，特別是它的韌性。

 3．2 鋼骨 架 塑料 復(fù)合 管 

鋼 骨 架塑 料 復(fù)合管 是 內(nèi)層 和 外層 管壁 采 用聚 乙烯(PE)，并 住 中『H]加 入兩 層甚 至 多層 鋼絲 網(wǎng)格 狀增 強層 或 網(wǎng)狀鋼 板增 強層 ，高 強 度鋼 絲或 網(wǎng)狀 鋼扳 對PE管 進行 纏繞 增強 ，大 大提 高 j-PE管 的強 度 。鋼 骨 架 聚 乙烯 塑 料復(fù) 合 管是 一種 新 型雙 面 防腐 壓 力管道 。 具有優(yōu)異的長期使劇和抗快速開裂性能、較低的線性膨脹系數(shù)、 良好 的抗腐 性能 、極 佳 的抗 紫外 線性 能 、輸送 阻 力小 等優(yōu) 點 ，近 年 來 被普遍 應(yīng) 用于燃 氣 、石 油 、化工 及 市政建 設(shè) 等仃 業(yè)和 領(lǐng)域 。 鍘骨 架 塑料 復(fù) 合管 的安 裝方 面 ，還沒 有 形成相 應(yīng) 的國 家或 行業(yè) 的 規(guī) 范 ，各省 市 、企業(yè) 都 是根據(jù) 復(fù) 合管 廠家 提供 的施 工 要求或 自行 編 制 的企業(yè) 制度 進 行施 工 。 目前 ，鍘 骨架 塑料 復(fù) 合管 一般 足采 用 電熔 連 接 ，該管 道 及管 件與 其它 類型 的儀 表 、管道 、閥 門之 基 本采用法蘭連接。該項技術(shù)成果應(yīng)用后施 效率高，經(jīng)濟效益叫 顯 ，具 有廣 闊 的應(yīng)片]前景 。

 這 兩樣 新 型管材 相 比傳統(tǒng) 的 管材 ，優(yōu)勢 _{I常 突 出，我 們 可以 嘗 試從 研 究新 型材料 的 角瞍 出發(fā) ，研 究出 能夠普 遍使 用 j各類 非 開挖 技 術(shù) 的燃 氣 管道 。 

4結(jié)語

 PE管 在非 開挖 技術(shù) 葉】應(yīng) 用的優(yōu) 勢 凸顯 ，以PE管 替換鑄 鐵管 、 陶 瓷管 、 水泥 管、鋼 筋 水泥管 以及鋼 管等 老式地 F管 道 已成 為犬 勢 所趨 。PE管具 有 以下優(yōu) 勢 ，使 得其 在燃 氣非 )干挖施 工 中更受 到 歡 迎 ：

 (1)PE管 的柔 軟性 、重 最輕 、表面 光滑 和接 少 等特點 人 人促 進 了其 在： 殲挖 施工 中 的應(yīng)用 ：

 (2)與相 同長度 和外 徑 的鋼管 相 比，PE管 的施 [成 本可 降 低約 30％，施 ]_：所 需 的設(shè) 備能 力也 可降低 約20％： (3)同時PE管 的管 壁 光滑 ；輸 送 能力 比鋼管 提高30％；

 (4)PE管；具有耐腐蝕 、使片]壽命長柔韌性好、易于彈性變形便 牽 引、焊 接 及維修 方便 等優(yōu) 勢 。

 管 材 的提升 與非 開挖 技術(shù) 可 以說是 相輔 相成 的，PE管 的 芨腱 大大 促進 J，非 圩挖 技術(shù) 的 發(fā)展 ，但仍 然無 法滿 足非開 挖技 術(shù) 的所 有 領(lǐng)域 ，因此 需研 究新 型材料 ， 以進一步 完 善非 開挖技 術(shù) 。