大口徑埋地鋼管變形原因分析

李 偉

（山西省水利水電科學研究院 山西太原030002）

1 鋼管變形情況

某工程主管線使用的管材為PCCP（預應力鋼筒混凝土管道），部分陡坡段采用埋地鋼管與PCCP進行轉換。鋼管具有強度高、管材及管件加工容易、抗震性能強、對復雜地形適應性強等優點，它的缺點是剛度小，易變形，且對襯里及外防腐要求高。管道填埋一段時間后發現有A、B兩段埋地鋼管出現豎向變形問題，管道橫截面有較明顯的橢圓化趨勢，部分管段鋼管內的水泥砂漿防腐層出現裂紋。其中A段埋地鋼管參數為（DN1800-0.6 MPa/6 m）,設計縱坡為1/6.336，管道長度為120 m；B段埋地鋼管參數為（DN2000-0.8 MPa/4 m）,設計縱坡為1/3.973，管道長度為144 m。兩段鋼管均采用厚度為2 cm的鋼板螺旋焊接而成。

現場依據《給水排水管道工程施工及驗收規范》GB50268-2008中4.5.12、4.6.3等條款的相關內容，對管道變形進行實際測量與變形率計算。具體測量與計算方法是在每節鋼管（每節長6 m）的接口焊縫處測量豎直方向的鋼管內徑，計算管道變形率，管道變形率=（管道內徑-垂直方向實際內徑）／管道內徑×100%。表1為A、B兩段的鋼管變形率計算結果匯總，可以較為直接地反應出管道的變形程度。

表1 A、B鋼管變形率計算結果匯總

2 埋地鋼管工作原理

按管道與土壤的相對剛度（即相對變形）管道可分為柔性管道（管土相對剛度小于1）、剛性管道（管土相對剛度比大于1）。鋼管是柔性管道，在填土的垂直壓力和地面荷載作用下，由于薄壁管殼剛度較小，產生較大變形，管環斷面失去正圓形而呈略微扁平的橢圓形，管道的變形迫使管道左右兩側向外膨脹擠壓管壁土體，土體產生位移同時產生彈性抗力。……