摘要:為了探究在高低溫冷熱循環(huán)作用下東北季節(jié)性凍土區(qū)水利工程襯塑鋼管的耐久性，文章依據現(xiàn)有規(guī)范設計了高低溫循環(huán)試驗的溫度區(qū)間為-20-50℃，然后對經歷了不同高低溫冷熱循環(huán)次數(shù)后的襯塑鋼管的結合強度、壓扁強度分別采用自主設計的結合強度試驗裝置與PWS-E200電液伺服動靜萬能試驗機檢測，通過對比分析循環(huán)次數(shù)與壓扁強度、結合強度的變化關系，探討了襯塑鋼管在水利工程中的適用性。

　　研究表明:隨著高低溫冷熱循環(huán)次數(shù)的增加襯塑鋼管的壓扁強度、結合強度均呈現(xiàn)出不斷降低的變化規(guī)律，且結合強度的降低幅度更加顯著;為進一步提高襯塑鋼管的耐久性與適用性，分別從埋置深度、使用環(huán)境兩個方面提出了有針對性的決策建議，可為東北地區(qū)水利工程實踐提供一定的參考依據。

　　關鍵詞:水利工程;襯塑鋼管;耐久性;季節(jié)性凍土;東北地區(qū)

　　0引言

　　季節(jié)性凍土區(qū)的土層凍結深度往往較大且具有春季融化冬季凍結的變化特征，水利工程給排水系統(tǒng)管道對這種特殊的環(huán)境變化具有較高敏感性，因此為滿足工程需要鋼管通常具有較高的耐冷熱性能。近年來，在東北季節(jié)性凍土區(qū)具有較高運輸效率和良好耐腐蝕性能的襯塑鋼管得到了廣泛的應用[1]。

　　工程實踐表明，襯砌鋼管外部的鋼管層與內部的聚乙烯PE在長期施工過程中會發(fā)生脫離現(xiàn)象，從而使得給排水管道破壞。目前，對于襯塑鋼管依據《鋼塑復合管》(GB/T28897-2012)標準檢測僅僅能夠判斷出其出廠質量狀況，而在季節(jié)性凍土區(qū)尚未形成一套系統(tǒng)、完整的耐久性評判方法[2]。

　　鑒于此，文章以東北地區(qū)某水利工程為例，通過設計在季節(jié)性凍土區(qū)襯塑鋼管的高低溫冷熱循環(huán)試驗評價分析了壓扁強度、結合強度的演化規(guī)律，以期為東北地區(qū)給排水系統(tǒng)管道設計及材質選擇提供一定決策依據。

　　1高低冷熱循環(huán)試驗分析

　　根據水利工程實際情況和近5a東北地區(qū)出現(xiàn)的極端低溫、高溫狀況，依據現(xiàn)有規(guī)范設計高低溫循環(huán)試驗的溫度區(qū)間為-20-50℃，在經過不同次數(shù)的高低溫冷熱循環(huán)后對襯塑鋼管的結合強度、壓扁強度變化規(guī)律進行探討分析，為進一步提高襯塑鋼管的耐久性與適用性，分別從埋置深度、使用環(huán)境兩個方面提出了有針對性的決策建議[3]。

　　1.1試件設計

　　在水利工程中DN50型襯塑鋼管的應用較為廣泛，所以文章選擇該型號鋼管作為試驗試件。然后對試件尺寸按照壓扁試驗檢測方法、鋼塑復合管等標準規(guī)范設計，試驗試件材料信息及其參數(shù)。

　　1.2試驗裝置

　　結合強度與壓扁強度試驗分別采用自主設計的結合強度試驗裝置與PWS-E200電液伺服動靜萬能試驗機，鋼管外觀變形采用肉眼觀測，而高低溫冷熱循環(huán)試驗采用恒溫水浴鍋與混凝土快速凍融裝置。

　　1.3試驗方法

　　1)高低溫冷熱循環(huán)試驗。首先在水中浸泡DN50型襯塑鋼管，其長度為200mm;高溫試驗時間為12h，溫度為50℃，試驗裝置為恒溫水浴鍋;高溫試驗結束后取出試件并置于常溫中自然降溫2h，然后放入混凝土快速凍融裝置，溫度設定為-20℃、試件為12h;低溫試驗結束后取出試件并置于常溫中2h。完成上述高低溫試驗即為1個冷熱循環(huán)周期，試樣編號E12、E9、E6、E3、R0分別與12、9、6、3、0次冷熱循環(huán)相對應。

　　2)結合強度試驗。將強度試件選擇為經過不同次數(shù)冷熱循環(huán)試驗的試件，每個試件分別選擇3段20mm長的管段，并將結合強度試樣標記為1#、2#、3#。在室內常溫下利用加載模具逐漸施壓于試件，壓力加載速率設定為1.2kN/min，加載試驗裝置及其模具形式。

　　2結果分析

　　2.1強度試驗結果

　　試件的結合強度受高低溫冷熱循環(huán)試件的影響結果。隨著循環(huán)次數(shù)的不斷增大試件的結合強度呈現(xiàn)出不斷的下降趨勢，相對于E0試件E9、E12的結合強度平均值降低了約25%、40%，并且低于設計標準1.0MPa的要求。

　　研究表明，在溫差為70℃的東北季節(jié)性凍土區(qū)的極端環(huán)境中該塑性鋼管結合強度明顯下降的冷熱循環(huán)至少要經歷9次。在實際環(huán)境中，東北地區(qū)的極端氣溫平均為多年一遇，因此利用該塑性鋼管作為給排水系統(tǒng)管道具有較強的安全性與可靠性，從長遠的角度分析為增大鋼管的使用壽命，可采取適當?shù)谋�溫防凍措施�?/p>

　　2.2壓扁強度試驗結果

　　對試件壓扁強度受冷熱循環(huán)試驗的影響進行計算，根據鋼塑復合管標準要求設定管徑壓縮量為1/4。可以看出，E0試件經壓扁試驗后未出現(xiàn)肉眼觀測到的內塑層與鋼管層分離的現(xiàn)象。相對于R0試件平均壓扁強度經過9次循環(huán)試驗后的E9試件降低了約7%。

　　在試驗機壓力作用下原本未發(fā)生分離的高低溫循環(huán)后的試件出現(xiàn)塑層分離時的強度值，經過12次循環(huán)后的E12試件在壓力作用下出現(xiàn)肉眼能夠觀察到的分離現(xiàn)象，且試件發(fā)生破壞無法測試其壓扁強度。通過對比分析表2、3值發(fā)現(xiàn)，襯塑鋼管壓扁強度受高低溫冷熱循環(huán)的影響程度相對較弱，而結合強度的影響較為顯著。

　　結合強度在經過第9個冷熱循環(huán)后基本趨于標準設計值的1.00MPa，在同等條件下的壓扁試件剛剛出現(xiàn)分離現(xiàn)象。由此表明，襯塑鋼管的結合強度與壓扁強度在一定程度上存在關聯(lián)作用，在內外層結合緊密度相對較低時，鋼管內外層不僅在徑向上承載上部壓力而發(fā)生內外分離，而且在長度方向上會出現(xiàn)滑移錯動現(xiàn)象。

　　2.3適用性分析

　　通過分析可知，隨著襯塑鋼管本身的內外層黏結性能的增強其抵抗冷熱循環(huán)破壞的能力逐漸增大，且鋼管材質的質量逐漸提升。由于該管材一般應用于水利工程給排水管道，在溫度<冰點時管道會受到內部結冰的擠壓作用。為提高管材的適用性與安全性，在極端低溫氣候使用過程中為維持管道溫度宜采用電伴熱保溫措施。

　　在埋地后襯塑鋼管承受上覆土壓力的能力可根據壓扁試驗反映，通常情況下水利工程管道埋置換填土為黏土、粉質黏土、粉土及砂土，本研究對管道頂部在4種不同土質下所承受的豎向壓力利用理論計算的方法確定。根據土體與管道的相對剛度在給排水管道結構設計標準的劃分方法，周圍土地的變形模量遠遠低于鋼管的彈性模量，因此管道可按照鋼性計算[4]。

　　3結論

　　文章以東北地區(qū)某水利工程為例，通過設計在季節(jié)性凍土區(qū)襯塑鋼管的高低溫冷熱循環(huán)試驗評價分析了壓扁強度、結合強度的演化規(guī)律，得出的主要結論如下:

　　1)文章對襯塑鋼管在季節(jié)性凍土區(qū)的耐久性設計了一種新的抗溫變性能的檢驗方法，隨著循環(huán)次數(shù)的不斷增大試件的結合強度呈現(xiàn)出不斷的下降趨勢，利用該塑性鋼管作為給排水系統(tǒng)管道具有較強的安全性與可靠性，從長遠的角度分析為增大鋼管的使用壽命，可采取適當?shù)谋�溫防凍措施�?/p>

　　2)塑鋼管的結合強度與壓扁強度在一定程度上存在關聯(lián)作用，在內外層結合緊密度相對較低時，鋼管內外層不僅在徑向上承載上部壓力而發(fā)生內外分離，而且在長度方向上會出現(xiàn)滑移錯動現(xiàn)象。

　　3)襯塑鋼管內外層在1.8m換填土埋置深時均不會出現(xiàn)分離現(xiàn)象，從而保證了管道的正常運行與安全狀態(tài)。在工程實踐中應選擇經濟合理的埋置深度與土質條件，由此降低施工成本和減少管道頂部壓力。

　　參考文獻:

　　[1]諸葛睿.明鋼管支座的橫向推力[J].云南水力發(fā)電，2007，23(03):33-34，72.

　　[2]周敏.加鋼管旋噴樁在大口徑輸水管線基坑支護中的應用[J].水利規(guī)劃與設計，2016(07):101-102，11.

　　[3]徐海洋，伍鶴皋，石長征.日照溫差影響下明鋼管支座受力特性研究[J].水力發(fā)電，2010，36(12):27-30

　　水利方向評職知識：水利工程管理的現(xiàn)代化與精細化路徑

　　摘要：隨著社會經濟的發(fā)展，我國水利工程建設受到國家有關部門的高度重視，水利工程作為我國民生建設中的重要組成部分，是我國實現(xiàn)現(xiàn)代化發(fā)展，推動社會經濟建設的重點工程。而當前我國水利工程的管理方式還較為傳統(tǒng)，無法適應社會經濟發(fā)展需求。因此，水利工程管理的現(xiàn)代化與精細化建設成為水利工程管理的重要目標。