答疑|HDPE纏繞結構壁B型管環剛度你知多少？

HDPE纏繞結構B型結構壁管，業界俗稱“克拉管”，屬柔性管材。連接密閉性好、抗沉降能力強和綜合使用壽命長等優勢，使克拉管在國外早已得到廣泛應用，在國內也被建設部評為重點推廣產品。但是作為克拉管等柔性管材選型的重要技術指標，環剛度仍然在市場上甚至業界人士的邏輯認識里存在疑問。

疑問一：克拉管的環剛度不夠，會壓屈失穩或“內凹”等畸變吧？

解答：克拉管在埋地實踐中已有超過50年的使用時間，在達到回填要求且正常運行后，在國際/國內應用中并未出現正常使用條件下的畸變現象。究其原因，并不是自身的環剛度比剛性管材（如鑄鐵管）高，而是基于管材與周圍回填土體的管土共同作用原理。

Spangler 模型土壤壓力分布

垂直作用的荷載使管道發生變形時，管道周圍土壤有水平支撐作用（如上圖），在管壁內產生壓縮應力和彎曲應力。管道柔性越大，變形越大，側土壓力對管道反作用力越大，在某一階段會達到垂直和水平土壤壓力的平衡狀態。在管土共同作用下，管材自身承受承載力只占15%-20%，所以單純靠提高環剛度來增大管身的承載能力是不經濟的。

疑問二：克拉管的埋深不會很深吧？

解答：克拉管目前最深的管頂覆土可以達到50米。克拉管為典型的異型結構壁，通過改變管道截面的慣性矩（截面有效厚度）可是實現較高的環剛度。考慮動荷載破壞，正常管頂覆土厚不低于0.5米；隨著覆土厚度的增加，動荷載影響逐步降低（覆土厚土超過4米時，動荷載影響基本可以忽略），但是覆土壓力等靜荷載由于管土共同作用并未隨覆土厚度增長而出現線性增長趨勢。這是克拉管選擇適當的環剛度就可以實現較大覆土埋深的原因。

疑問三：克拉管埋地時會變形吧？

解答：在實際施工驗收過程，由于靜荷載和偶然動荷載作用下，克拉管允許一定的徑向變形，但管道自身結構必須是安全的。克拉管允許變形率須符合國標GB50268-2008中“克拉管等化學建材管的變形率不超過5%”這個規定，比國際上施工驗收標準的規定值6%（美國ASTM標準規定值為7.5%）要求要高。

疑問四：克拉管回填要求達不到密實度怎么辦？

解答：選擇合適的回填材料，對于柔性管道的正常運行至關重要。回填要求如下圖：

管道設計允許徑向變形率為3%，但是由于施工地質條件、回填材料等原因，施工回填質量往往不能完全達到回填密實度要求。考慮以上因素，實際應用中管道允許徑向變形率為5%。

疑問五：國際上環剛度標準和設計都統一嗎？

解答：國際上，對于環剛度的定義和測試方法不一，環剛度所代表的物理意義也不一樣。國際上主要有：德國標準（DIN），國際標準（ISO）和美國標準（ASTM）三大類。有別于德國標準DIN16961，國標環剛度參考的是歐標prEN13476，而這兩個標準里所述環剛度的計算和設計方法依據都是ISO標準。因此，在管材選型確認環剛度時，須明確環剛度設計標準。