重力管道壁厚设计-地下管道非开挖技术的应用

1.部分破坏管道的修复

当采用穿插法、CIPP法、折叠内衬法和缩径内衬法修复部分破坏管道时，内衬管壁厚的设计应按照以下方法确定。

内衬管壁厚应采用下列公式计算：

或者

式中 t——内衬管的壁厚（mm）；

P——地下水压力（MPa）；

C——椭圆度折减因子；

q——原有旧管道的椭圆度（%）；

D——原有旧管道的平均内径（mm）；

D_min——原有旧管道的最小内径（mm）；

D_max——原有旧管道的最大内径（mm）；

N——安全系数（推荐取值为2.0）；

E_L——内衬管的长期弹性模量（MPa），HDPE推荐150；PVC推荐1750，一般可取短期弹性模量的50%；

K——圆周支持率，推荐取值为7.0；

μ——泊松比（原位固化法内衬管取0.3，PVC内衬管取0.38，HDPE内衬管取0.45）。

当管道位于地下水位以上时，内衬管的壁厚应按照业主的要求选取。对于原位固化法施工的内衬管，其管道标准尺寸比SDR不得大于100；对于HDPE或PVC内衬管，其SDR不得大于42。内衬管的壁厚除应满以上要求外，且应大于下式的计算结果：

式中 σ_L——内衬管材的长期弯曲强度（MPa）；(www.xing528.com)

SDR——管道的标准尺寸比（D_N/t）。

2.完全破坏管道修复

当采用穿插法、CIPP法、折叠内衬法或者缩径内衬法修复完全破坏的管道时，其内衬管壁厚的设计应符合以下要求。

内衬管壁厚计算公式：

式中 q_t——管道总的外部压力（MPa）；

R_w——水浮力因子，最小取0.67；

H_w——管顶以上地下水位高度（m）；

H——管顶覆土厚度（m）；

w——土体重度（kN/m³）；

W_S——动荷载（MPa）；

B′——弹性支撑系数；

I——内衬管的转动惯量（mm⁴/mm）；

E_S′——土体反作用模量（MPa），一般可取4.8。内衬管的最小壁厚还应满足下式要求：

式中 E——初始弹性模量（MPa）。

当采用碎（裂）管法更新旧管道时，应按照新建建管道的要求设计管道壁厚。当采用螺旋缠绕法或管片内衬法修复管道时，更新后的管道强度应根据混凝土极限状态法计算进行设计，计算方法可根据GB50332—2002《给水排水工程管道结构设计规范》的要求进行。如果通过外压破坏载荷试验确认了更新后的管道具有和新管同等或更强的破坏强度，则可以免除结构计算。