鋼管頂管-HOBAS頂管比較10-1-21

1、.鋼管頂管與HOBAS CC-GRP頂管比較一、管材性能鋼管耐腐蝕性差,需做內(nèi)外防腐層,而頂管施工時,外防腐層因磨擦?xí)馄茐?內(nèi)表面在使用過程中易結(jié)垢而影響水流量。一般設(shè)計使用年限為20年。HOBAS頂管為新型復(fù)合材料管材，具有優(yōu)良的耐腐蝕性能，內(nèi)襯采用食品級樹脂，使用過程中不結(jié)垢，水頭損失小，內(nèi)外表面光滑，設(shè)計使用年限為50年。二、施工根據(jù)理論分析，鋼管頂管剛性太大，大到在土中無法變形，厚壁管幾乎是無法糾偏的，而且頂力很大，這也是國外不普遍采用鋼管頂管的原因。鋼管頂管施工比其它類型頂管困難，國內(nèi)近幾年有些工程使用了鋼管頂管，部分頂管施工時，頂管機與鋼管脫開，嚴(yán)重影響施工。鋼管頂管施工時，管與

2、管之間需焊接，頂管壁厚較厚，DN1200鋼管頂管壁厚18mm，據(jù)經(jīng)驗，完成一條管道的焊接需2個工時，焊縫現(xiàn)場防腐很難保證質(zhì)量，還受大氣狀況和現(xiàn)場環(huán)境的制約，嚴(yán)重影響施工。頂進速度約為10米/天。HOBAS頂管采用柔性FWC管接頭連接，施工十分方便，不受大氣狀況和現(xiàn)場環(huán)境的制約，平均頂進速度為3060米/天。三、HOBAS壓力頂管典型工程臨海源水輸水工程：規(guī)格為DN1200，壓力0.6MPs，額定頂力2850KN，總長260米，管道覆土約9米，采用FWC管接頭，采用泥水平衡法施工，2006年9月份完成，至今運行正常。上海奉賢自來水公司原水管南奉公路段工程：規(guī)格為DN1600，壓力0.6MPa，額

3、定頂力5000KN，總長160米，管道覆土約10米，采用泥水平衡法施工，平均頂進速度為40米/天，施工非常順利，2005年12月通過現(xiàn)場試壓，壓力0.95MPa，保壓15分鐘無壓降。四、HOBAS頂管頂力計算和接頭按CECS246：2008給水排水工程頂管技術(shù)規(guī)程第12.4條（P43），頂力計算公式為：。采用不銹鋼專用接頭或FWC管接頭。五、綜合造價以DN1200為例，壁厚為18mm的DN1200鋼管頂管管材（含內(nèi)外防腐）價格約為3800元/米。其施工進度慢、施工費用高。頂進施工費用：2000元/米(含吊裝,安裝施工,出土和人工費等)。同等規(guī)格的HOBAS頂管管材價格約為 5200元/米，頂進

4、施工費用:1000元/米(含吊裝,安裝施工,出土和人工費等)，但其施工進度快、施工費用低，使用年限長，無需維護。離心澆鑄與纏繞玻璃鋼夾砂頂管的比較玻璃鋼夾砂管制作方法主要有三種：離心澆鑄工藝、定長纏繞工藝和連續(xù)纏繞工藝。就工藝而言，更適用于頂管的是：離心澆鑄玻璃鋼夾砂管（簡稱離心管），定長和連續(xù)纏繞管（簡稱纏繞管）在解決如加砂方法、氣泡、外徑控制等問題的情況下，在一定范圍內(nèi)也可用于頂管。這兩種管道的制作方法有各自的特點：離心管的制作自動化程度高，其特點是利用離心力的作用，使管壁夾砂層均勻密實，抗壓強度高，允許頂力大；纏繞管制作特點是采用長纖維（離心管采用短纖維），管道斷面剛度大。長纖維對提高斷

5、面剛度的作用較大，但對提高管道頂力作用不大。纏繞管夾砂層的密實度較差，影響抗壓強度。制作中的人工纏繞，增加了抗壓強度的離散性。以下幾點是兩種頂管性能的比較：一、 管外徑的一致性離心管屬外徑系列，采用外模具加工，管道固化收縮，方便脫模，外徑一致。纏繞管屬內(nèi)徑系列，采用內(nèi)模具加工，為方便脫模，模具有一定錐度，一般為1/1000或1/2000，對于12m長的模具，外徑偏差最大會達到12mm或6mm，加之制造過程中存在壁厚偏差，外徑偏差最大會超過12mm，這對于頂管施工是極為不利的。武漢理工大學(xué)李卓球教授的論文“外徑尺寸偏差對玻璃鋼夾砂管頂力影響分析”（華中科技大學(xué)學(xué)報第22卷第2期）對纏繞頂管尺寸偏

6、差問題進行了深入研究，表明120米長的頂管存在尺寸偏差時的頂力比尺寸一致時的頂力增加25.4%。二、 管壁結(jié)構(gòu)離心管屬復(fù)合結(jié)構(gòu)，自動離心成型，管壁質(zhì)地均勻密實、無孔隙和氣泡，壁厚差異小，夾砂層中含有增強材料玻璃纖維。纏繞管屬層合結(jié)構(gòu)，半自動纏繞成型，制作過程中很難人工排除氣泡，孔隙較多，人為因素的影響導(dǎo)致壁厚差異大，夾砂層中無增強材料玻璃纖維。三、 軸向壓縮強度與允許頂力離心管管端與管身材料相同，軸向壓縮強度均為90Mpa，變異系數(shù)小，有詳細的計算允許頂力的方法。纏繞管管端進行了加強，壓縮強度為105Mpa，管身的壓縮強度為65或75Mpa兩個等級（玻璃鋼頂管國家標(biāo)準(zhǔn)送審稿中的規(guī)定），變異系數(shù)

7、大，目前尚無統(tǒng)一的計算允許頂力的方法。在某些工程中，廠家為節(jié)省成本，加入過量的石英砂，管身的壓縮強度低于65Mpa。為了提高頂管纏繞管的抗壓強度，我國的研究人員對管端采用了加強措施。使用特殊的工藝方法，纏繞管的抗壓強度可以做到和離心管相同，但成本會高很多。管端加強纏繞管（試驗樣品管）和離心管的材料力學(xué)性能試驗數(shù)據(jù)可參見上海市排水公司的大口徑玻璃鋼夾砂頂管實驗與應(yīng)用研究報告?，F(xiàn)摘抄如下：頂管用纏繞管與離心管試驗結(jié)果對比表內(nèi)容抗壓強度破壞應(yīng)變彈性模量(Gpa)平均值(Mpa)變異系數(shù)平均值(%)變異系數(shù)纏繞式管身縱向89.010.1142.230.2246.72環(huán)向88.200.0821.050.

8、2758.12纏繞式管端縱向105.680.1411.370.1888.44環(huán)向251.670.2351.420.17219.49離心式縱向96.910.0121.900.0218.64環(huán)向99.620.0551.600.0939.71表中的試件取自試驗用的玻璃鋼夾砂管，設(shè)計要求的縱向強度為80MPa。進一步分析，下面幾點是值得注意的：1、要防止管口傳力能力大于管身纏繞管管端的強度較高，對提高管端的傳力能力有好處。但是一旦管端的傳力能力大于管身，這是危險的，因為在這種情況下頂力過載的后果是管身破壞，是結(jié)構(gòu)性的，后果要比管端破壞嚴(yán)重得多。某公司在廣州大口徑頂管工程中就曾出現(xiàn)過管身破壞的事故。2、

9、管口的強度要均勻。強度變異系數(shù)大的不良后果是：1）容易產(chǎn)生不均勻應(yīng)力，造成管端破壞。管端強度的離散性大，也就是同一傳力面上的各個部位的軟硬相差很大，這給應(yīng)力集中埋下了隱患，容易引起管端的破壞。2）影響設(shè)計允許頂力的提高。決定管道允許頂力的是最小極限抗壓強度和最小有效受力斷面面積，因為最大應(yīng)力在斷面上出現(xiàn)的位置是隨機的、變化的。纏繞管的變異系數(shù)大，最小極限抗壓強度變小。雖然試驗中纏繞管的強度的平均值大于離心管，但最小值小于離心管，管端加強后的允許頂力仍然低于離心管。管端縱向抗壓強度試驗結(jié)果表別試件數(shù)量(件)變異系數(shù)縱向抗壓強度（MPa）平均值最大值最小值大小差繞管60.141105.68129.

10、7092.9136.79心管60.01296.9197.8595.012.84頂管施工要求頂力大。這就是國際上玻璃鋼頂管多采用離心管的主要原因。纏繞管頂管雖然取得了一些成績，但問題較多。與纏繞管頂管相比，離心管相對比較成熟。四、 管環(huán)抗撓曲水平離心管因管壁夾砂層中玻璃纖維均勻分布，抗撓曲水平能達到玻璃鋼管國際標(biāo)準(zhǔn)ISO10639中規(guī)定的要求：徑向變形，管壁無分層和破壞。纏繞管因工藝原因，夾砂層中無玻璃纖維，很難達到上述要求，有的纏繞頂管變形很小就產(chǎn)生分層現(xiàn)象，這嚴(yán)重影響管線的長期運行，因為符合標(biāo)準(zhǔn)要求的抗撓曲水平是基本的安全保障。離心澆鑄玻璃鋼夾砂頂管與混凝土頂管的比較玻璃鋼的突出的優(yōu)點是抗腐

11、蝕。近年來排污混凝土管突出的問題是腐蝕嚴(yán)重。調(diào)查表明，沿海富裕地區(qū)的排污混凝土管壽命只有1520年。排污管道采用玻璃鋼管已成為發(fā)展方向。序號性能HOBAS頂管混凝土頂管1耐腐蝕性能不需要任何防腐措施易受管內(nèi)污水和管外酸堿性土壤腐蝕。2使用壽命使用壽命長（50年）使用年限一般為15年。3抗凍性能具有優(yōu)異的抗凍性能，在零下20以下，管內(nèi)結(jié)冰后不會發(fā)生凍裂?？箖鲂阅茌^差，在低溫下管內(nèi)容易結(jié)冰，發(fā)生凍裂4重量重量輕（約為混凝土管道的1/5），施工方便?；炷另敼茏灾睾苤兀瑢芑偷跹b設(shè)備要求高，5壓縮強度壓縮強度高，可達90MPa管端壓縮強度約為55MPa6一次性頂進長度外壁光滑，頂進力小，單次頂進距離長、施工進度快。頂進力大，單次頂進距離短、工作井?dāng)?shù)量增加、施工進度較慢。7抗不均勻沉降性能一種柔性管，有良好的抗不均勻沉降性?；A(chǔ)產(chǎn)生不均勻沉降時，混凝土頂管易斷裂、密封接頭拔出。8彈性變形量軸向壓縮應(yīng)變是C50混凝土管的3.4倍。例如2m長的管段，HOBAS頂管的極限壓縮變形是10mm，因此允許轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)無須加墊圈。混凝土頂管管長2m時的極限壓縮變形是2.9mm。因此混凝土頂管要達到與HOBAS頂管的同樣轉(zhuǎn)角必須加墊圈。9水力性能摩阻力，糙率系數(shù)n值為0.0084，能顯著減少沿程的流體壓力