内容发布更新时间 : 2024/12/25 23:51:38星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。
钢管顶管与HOBAS CC-GRP顶管比较
一、管材性能
钢管耐腐蚀性差,需做内外防腐层,而顶管施工时,外防腐层因磨擦会遭破坏,内表面在使用过程中易结垢而影响水流量。一般设计使用年限为20年。
HOBAS顶管为新型复合材料管材,具有优良的耐腐蚀性能,内衬采用食品级树脂,使用过程中不结垢,水头损失小,内外表面光滑,设计使用年限为50年。 二、施工
根据理论分析,钢管顶管刚性太大,大到在土中无法变形,厚壁管几乎是无法纠偏的,而且顶力很大,这也是国外不普遍采用钢管顶管的原因。钢管顶管施工比其它类型顶管困难,国内近几年有些工程使用了钢管顶管,部分顶管施工时,顶管机与钢管脱开,严重影响施工。钢管顶管施工时,管与管之间需焊接,顶管壁厚较厚,DN1200钢管顶管壁厚18mm,据经验,完成一条管道的焊接需2个工时,焊缝现场防腐很难保证质量,还受大气状况和现场环境的制约,严重影响施工。顶进速度约为10米/天。
HOBAS顶管采用柔性FWC管接头连接,施工十分方便,不受大气状况和现场环境的制约,平均顶进速度为30~60米/天。 三、HOBAS压力顶管典型工程
临海源水输水工程:规格为DN1200,压力0.6MPs,额定顶力2850KN,总长260米,管道覆土约9米,采用FWC管接头,采用泥水平衡法施工,2006年9月份完成,至今运行正常。
上海奉贤自来水公司原水管南奉公路段工程:规格为DN1600,压力0.6MPa,额定顶力5000KN,总长160米,管道覆土约10米,采用泥水平衡法施工,平均顶进速度为40米/天,施工非常顺利,2005年12月通过现场试压,压力0.95MPa,保压15分钟无压降。
四、HOBAS顶管顶力计算和接头
按CECS246:2008《给水排水工程顶管技术规程》第12.4条(P43),顶力计算公式为:
F0??D1Lfk?NF。
采用不锈钢专用接头或FWC管接头。 五、综合造价
以DN1200为例,壁厚为18mm的DN1200钢管顶管管材(含内外防腐)价格约为3800元/米。其施工进度慢、施工费用高。顶进施工费用:2000元/米(含吊装,安装施工,出土和人工费等)。
同等规格的HOBAS顶管管材价格约为 5200元/米,顶进施工费用:1000元/米(含吊装,安装施工,出土和人工费等),但其施工进度快、施工费用低,使用年限长,无需维护。
离心浇铸与缠绕玻璃钢夹砂顶管的比较
玻璃钢夹砂管制作方法主要有三种:离心浇铸工艺、定长缠绕工艺和连续缠绕工艺。就工艺而言,更适用于顶管的是:离心浇铸玻璃钢夹砂管(简称离心管),定长和连续缠绕管(简称缠绕管)在解决如加砂方法、气泡、外径控制等问题的情况下,在一定范围内也可用于顶管。
这两种管道的制作方法有各自的特点:离心管的制作自动化程度高,其特点是利用离心力的作用,使管壁夹砂层均匀密实,抗压强度高,允许顶力大;缠绕管制作特点是采用长纤维(离心管采用短纤维),管道断面刚度大。长纤维对提高断面刚度的作用较大,但对提高管道顶力作用不大。缠绕管夹砂层的密实度较差,影响抗压强度。制作中的人工缠绕,增加了抗压强度的离散性。
以下几点是两种顶管性能的比较: 一、管外径的一致性
离心管属外径系列,采用外模具加工,管道固化收缩,方便脱模,外径一致。 缠绕管属内径系列,采用内模具加工,为方便脱模,模具有一定锥度,一般为1/1000或1/2000,对于12m长的模具,外径偏差最大会达到12mm或6mm,加之制造过程中存在壁厚偏差,外径偏差最大会超过12mm,这对于顶管施工是极为不利的。
武汉理工大学李卓球教授的论文“外径尺寸偏差对玻璃钢夹砂管顶力影响分析”(华中科技大学学报第22卷第2期)对缠绕顶管尺寸偏差问题进行了深入研究,表明120米长的顶管存在尺寸偏差时的顶力比尺寸一致时的顶力增加25.4%。
二、管壁结构
离心管属复合结构,自动离心成型,管壁质地均匀密实、无孔隙和气泡,壁厚差异小,夹砂层中含有增强材料玻璃纤维。
缠绕管属层合结构,半自动缠绕成型,制作过程中很难人工排除气泡,孔隙较多,人为因素的影响导致壁厚差异大,夹砂层中无增强材料玻璃纤维。
三、轴向压缩强度与允许顶力
离心管管端与管身材料相同,轴向压缩强度均为90Mpa,变异系数小,有详细的计算允许顶力的方法。
缠绕管管端进行了加强,压缩强度为105Mpa,管身的压缩强度为65或75Mpa两个等级(玻璃钢顶管国家标准送审稿中的规定),变异系数大,目前尚无统一的计算允许顶力的方法。在某些工程中,厂家为节省成本,加入过量的石英砂,管身的压缩强度低于65Mpa。
为了提高顶管缠绕管的抗压强度,我国的研究人员对管端采用了加强措施。使用特殊的工艺方法,缠绕管的抗压强度可以做到和离心管相同,但成本会高很多。管端加强缠绕管(试验样品管)和离心管的材料力学性能试验数据可参见上海市排水公司的《大口径玻璃钢夹砂顶管实验与应用》研究报告。现摘抄如下:
顶管用缠绕管与离心管试验结果对比表 抗压强度 破坏应变 平均值变异系数 平均值(%) 变异系数 (Mpa) 89.01 0.114 2.23 0.224 88.20 0.082 1.05 0.275 105.60.141 1.37 0.188 8 251.60.235 1.42 0.172 7 96.91 0.012 1.90 0.021 99.62 0.055 1.60 0.093
表中的试件取自试验用的玻璃钢夹砂管,设计要求的纵向强度为80MPa。 进一步分析,下面几点是值得注意的: 1、要防止管口传力能力大于管身
缠绕管管端的强度较高,对提高管端的传力能力有好处。但是一旦管端的传力能力大于管身,这是危险的,因为在这种情况下顶力过载的后果是管身破坏,是结构性的,后果要比管端破坏严重得多。某公司在广州大口径顶管工程中就曾出现过管身破坏的事故。
2、管口的强度要均匀。强度变异系数大的不良后果是: 1)容易产生不均匀应力,造成管端破坏。
内容 弹性模量 (Gpa) 6.72 8.12 8.44 19.49 8.64 9.71 缠绕式管身 缠绕式管端 纵向 环向 纵向 环向 纵向 环向 离心式