燃气管道非开挖技术管材选择的探讨

前言

 近年来，燃气管道非开挖技术 以其不需要大面积开挖路面即 可完成燃气管道的敷设和修复、工期短、污染少等优势，迅速在 世 界各地 推广 普及 ，该技 术也 在不 断 的完 善 ，其种 类也 在逐 渐增加”。总所周知，新建道路和主要交通干道基本位于繁华地段， 开挖路面敷设管道必然会造成城市交通环境污染以及不便，而随 着城 市 的快速 发展 以及 城 市规 划的 加强 ，这些 道路 不让 随意 开挖 。 在高速公路、铁路 、河流等难 以实现直接开挖的地方，大多采用 非开挖技术完成燃气管道的修复或敷设。非开挖技术的应用减 少交通不便以及环境污染，提升了城市居民的生活品质 ，是一种 必不 可少 的施 工方 法 。 

然而 ，目前 的非开 挖技 术并 不能 完全 替代传 统 的直 接开 挖法 ， 本文 对现 状 非开 技术 管材 选择 进行 了分析 ，指 出了 目前 非 开挖 技 术在材料方面存在的问题，并介绍 了几种新型材料 ，提 出了今后 可从 研 究新 型材料 的角度 出发 进一 步完 善 非开挖 技术 。 

2 各非开挖 技术及管材分析

 2．1非开挖技术所需管材分析

 燃气管道非开挖技术包括非开挖修复技术和非开挖技术，前 者 是在 原 有燃 气管 道 的基础 上 ，针对 管 道损 坏采 取相 应 的修 复技 术，后者是敷设新的燃气管道。管道在投运15～20年后 ，会在不 同程度上老化或损坏。尤其足早期防腐措施不完善的埋地管道， 发生 穿孔或 泄漏 事 故 的概率 大大 增加 。对这 些损 坏或 老 化的燃 气 管道采用何种修复技术，是燃气公司必须面临和解决的难题。由 此产生 了管道非开挖修复技术，包括裂管、管道穿插法和翻转 内 衬法等。当需要在城市主要干道 、新建道路、高速公路、铁路、 河流等不允许或没条件直接开挖的地方敷设新的燃气管道时，一 般采用非开挖技术，包括水平定向钻和顶管。各类非开挖技术介 绍如表 1所 示 。各类 非 开挖 技术 各有优 势 ，也在 不 同程 度 上存 在缺 陷 ，对管 材 的需求 也不 一样 。 

2_2 燃气非开挖技术常用管材分析

 目前用于燃气行业非开挖技术的管材主要是PE管、钢管、铸 铁管、陶瓷管、钢筋混凝土管等 。各种管材的性能及适用范围也 大不相同。如表2所示。

 从 表2中可 以看 出，对 于 几种 非 开挖 技术 ，PE管和 钢 管 的适 用 范 围更 加广 泛 。城镇燃 气管 道穿 跨越工 程技 术规 程(CJJ／T 250。2016)第4l3．3条 明确 ，水平 定 向钻 穿越 的管材 选 择应 符合 下列 规 定 ：(11当穿越 管道 的管径 大 于DN400或 长度 大 于300 m时 ，宜采用钢管 ，并应符合现行国家标准 《城镇燃气设计规范》GB50028 的有关规定；f2)当采用PE管材时，应采用SDR11系列管材 ，并应 符合现行国家标准 《燃气用埋地聚乙烯fPE)管道系统 第l部分： 管材》GB15558．1的有关规定。由于PE管具有耐腐蚀 、使用寿命 长 、柔韧 性好 、易于弹 性变 形便 于牵 引 、焊接 及维 修方 便等 优势 ， 使得其在裂管、管道穿插、水平定向钻中得到广泛应用，与同样 长度 及外 径 的钢 管相 比 ，PE管 的施工 成本 可 降低 约30％，施工所 需 的设 备能 力也 可降 低约2O％，另一方 面 ，PE管 的管 壁光 滑 ，输送 能 力 比钢 管 高30％左右 。 因此 ，即使 在 旧燃气 管道 中 穿插较 小 口径PE管 ，依 然能 够满 足用 户 的用气 需求 。因此 大 多非 开开挖 技 术住 条件 允许 的情 况 ，会选 择PE管 。翻转 内衬 由于其 工程特 殊性 只能选 择 内衬为 防渗 层 的纤维 软管 。然 而 顶箭 只能选 择强度 较 大 的钢筋 混凝 上管 、钢 管 ，PE管无法 满足 要求 。 

由此可 以看出，各种管材在不同程度存在缺陷， 日前还没有 一 种管 材能 完全 满 足所 有非 开挖技 术 对管材 的需求 。 因此 ，是 否 可 以考 虑结 合各 种管 材 的优 势，研 究 出新 型材料 ，以使 非开 挖技 术 花燃 气领 域得 到 更加广泛 的应 。

3新型管材 的应用

 虽 然PE管 已经 住非开 挖 技术普遍使用 ，但 仍然 无法满 足 非 开挖 技 术 的所有 领域 ，例 如顶 管施 工 中就 需要 更 高强度 的塑 料管 村 ， 住裂管 、管 道 内穿插 和翻 转 内衬 法施 工 中也都 要求 不 同性 能 的 塑料 管材 。 

3．1纤维 玻璃

 针 对上 述 问题 ，荚 国材料 协 会(ASTM)对 不同 的 歼挖技 术制 汀不 同的管 材标 准 。我 国在 塑料 管材 婀于燃 气 管道 方而 远远 落后 ：发达 国 家 。近 年来 ， 一种 称为 纤维 玻璃 (Fiberglass)的 塑料 材 料 逐渐 应 用于 非开 挖技 术 。纤维 玻璃 缠 绕增 强热 同性 树脂 夹砂 管 ， 又称为 玻璃 钢夹 砂管 或 夹砂 管 ，其特 点是 在管 的结 构 层 中间层加 入优 质 硅砂 填料 ， 以增加 管 的厚度 ，增 强 管 的环 弯曲惯 性矩 ，使 炙砂 管 在生 产成 本不 大 的情 况下 大大 提高 了管 道 的轴 向拉伸 和环 刚度 强度 ， 由纤维 玻 璃做 成 的管 村可 在顶 管 施工 巾应 用[41，夹砂 管优 于 其它 管材 的优 良特性 有耐 腐蚀 性 、使用 寿命 长、抗沉 降能 力强 、安 全性好 等 方面 。这 些优 势使 得夹 砂管 在 非开挖 顶 管技 术 中成 为新宠 。目前 ．夹 砂管在 非开 挖技 术 的应 用 中，一 般是 DNl800 以上的管道 ，很少采用DN1200~flDN1400等小管径管道 。用纤维 玻璃做成的内衬可用于管道修复的翻转内衬法，另外，一般 的水 泥 管或 钢筋 水泥 管加 人 纤维 玻璃 材料 后也 可大 大加 强 水泥 管 的强 度，特别是它的韧性。

 3．2 钢骨 架 塑料 复合 管 

钢 骨 架塑 料 复合管 是 内层 和 外层 管壁 采 用聚 乙烯(PE)，并 住 中『H]加 入两 层甚 至 多层 钢丝 网格 状增 强层 或 网状钢 板增 强层 ，高 强 度钢 丝或 网状 钢扳 对PE管 进行 缠绕 增强 ，大 大提 高 j-PE管 的强 度 。钢 骨 架 聚 乙烯 塑 料复 合 管是 一种 新 型双 面 防腐 压 力管道 。 具有优异的长期使剧和抗快速开裂性能、较低的线性膨胀系数、 良好 的抗腐 性能 、极 佳 的抗 紫外 线性 能 、输送 阻 力小 等优 点 ，近 年 来 被普遍 应 用于燃 气 、石 油 、化工 及 市政建 设 等仃 业和 领域 。 铡骨 架 塑料 复 合管 的安 装方 面 ，还没 有 形成相 应 的国 家或 行业 的 规 范 ，各省 市 、企业 都 是根据 复 合管 厂家 提供 的施 工 要求或 自行 编 制 的企业 制度 进 行施 工 。 目前 ，铡 骨架 塑料 复 合管 一般 足采 用 电熔 连 接 ，该管 道 及管 件与 其它 类型 的仪 表 、管道 、阀 门之 基 本采用法兰连接。该项技术成果应用后施 效率高，经济效益叫 显 ，具 有广 阔 的应片]前景 。

 这 两样 新 型管材 相 比传统 的 管材 ，优势 _{I常 突 出，我 们 可以 尝 试从 研 究新 型材料 的 角瞍 出发 ，研 究出 能够普 遍使 用 j各类 非 开挖 技 术 的燃 气 管道 。 

4结语

 PE管 在非 开挖 技术 叶】应 用的优 势 凸显 ，以PE管 替换铸 铁管 、 陶 瓷管 、 水泥 管、钢 筋 水泥管 以及钢 管等 老式地 F管 道 已成 为犬 势 所趋 。PE管具 有 以下优 势 ，使 得其 在燃 气非 )干挖施 工 中更受 到 欢 迎 ：

 (1)PE管 的柔 软性 、重 最轻 、表面 光滑 和接 少 等特点 人 人促 进 了其 在： 歼挖 施工 中 的应用 ：

 (2)与相 同长度 和外 径 的钢管 相 比，PE管 的施 [成 本可 降 低约 30％，施 ]_：所 需 的设 备能 力也 可降低 约20％： (3)同时PE管 的管 壁 光滑 ；输 送 能力 比钢管 提高30％；

 (4)PE管；具有耐腐蚀 、使片]寿命长柔韧性好、易于弹性变形便 牵 引、焊 接 及维修 方便 等优 势 。

 管 材 的提升 与非 开挖 技术 可 以说是 相辅 相成 的，PE管 的 芨腱 大大 促进 J，非 圩挖 技术 的 发展 ，但仍 然无 法满 足非开 挖技 术 的所 有 领域 ，因此 需研 究新 型材料 ， 以进一步 完 善非 开挖技 术 。