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