哈尔滨中庆燃气有限责任公司黑龙江哈尔滨150076
摘要：在改革开放的新时期，我国的燃气工程在不断地完善，本文探讨了燃气管道非开挖技术管材的选择，分析了各非开挖技术所需管材类型，并对各种管材的优势及存在缺陷进行了阐述，提出今后可从研究新型材料角度出发，以进一步完善非开挖技术在燃气领域的应用。
关键词：非开挖技术；燃气；管材；新型材料
引言
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。
1各非开挖技术及管材分析
1.1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。尤其是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。
1.2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。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/T250-2016）第4.3.3条明确，水平定向钻穿越的管材选择应符合下列规定：（1）当穿越管道的管径大于DN400或长度大于300m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；（2）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（PE）管道系统第1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20%，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。
2燃气管道的设计和施工过程中出现的问题
2.1非开挖施工设计中存在的问题
在非开挖的设计和施工过程中，可能存在设计不合理，施工人员操作不合格等问题。出现这些问题的原因可能是由于设计人员没有进行地质勘查工作，就进行了工程施工方案的设计和确定，进而影响了工程方案设计的科学性。而针对施工过程中存在的操作不合格问题，则是由于施工人员没有按照一定的操作规范进行施工，从而导致工程施工质量不达标的情况。
2.2不同管道交叉及支管接出设计中存在的问题
在进行天然气管道设计过程中，各类管道的支管接出是再所难免的，因此其设计是管道设计中的重点内容。但是在实际设计中出现了其他管道不穿天然气舱室或者天然气管道穿其他舱室的问题，进而影响了天然气管道设计的合理性，为后期天然气管道运输和维修埋下了隐患。
2.3管道之间的水平间距与垂直间距不满足要求
在燃气管道设计施工过程中，部分施工单位发现存在很多实际施工情况与设计要求不相符的现象（设计方案满足相关要求）。比如由于施工地点的地下管线比较密集且复杂，施工单位不能够按时完成工程任务，从而擅自更改了施工设计要求，并根据自己更改之后的内容进行管道的敷设，从而使得管道之间的水平间距与垂直间距不满足要求，导致燃气管道质量存在较大隐患。
3新型管材的应用
3.1纤维玻璃
针对上述问题，美国材料协会（ASTM）对不同的非开挖技术制订不同的管材标准。我国在塑料管材用于燃气管道方面远远落后于发达国家。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固性树脂夹砂管，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，使夹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材可在顶管施工中应用，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DN1800以上的管道，很少采用DN1200和DN1400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），并在中间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板对PE管进行缠绕增强，大大提高了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[5]。具有优异的长期使用和抗快速开裂性能、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、化工及市政建设等行业和领域。钢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，钢骨架塑料复合管一般是采用电熔连接，该管道及管件与其它类型的仪表、管道、阀门之间基本采用法兰连接。该项技术成果应用后施工效率高，经济效益明显，具有广阔的应用前景。这两样新型管材相比传统的管材，优势非常突出，我们可以尝试从研究新型材料的角度出发，研究出能够普遍使用于各类非开挖技术的燃气管道。
结语
PE管在非开挖技术中应用的优势凸显，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下管道已成为大势所趋。PE管具有以下优势，使得其在燃气非开挖施工中更受到欢迎：（1）PE管的柔软性、重量轻、表面光滑和接头少等特点大大促进了其在非开挖施工中的应用；（2）与相同长度和外径的钢管相比，PE管的施工成本可降低约30%，施工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。管材的提升与非开挖技术可以说是相辅相成的，PE管的发展大大促进了非开挖技术的发展，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。
参考文献：
[1]瞿唐君．常用非开挖技术在燃气行业应用中的问题分析[J]．交通与港航，2010，24（3）：28-30．