如果说水是城市流淌的血液，那排水管道则可称之为城市的静脉。排水管道虽深埋于地下，但管道及管道系统的质量安全却对城市的发展有着重要的影响。排水管道系统工程的质量安全主要受三个方面因素影响，一是排水管道本身质量的影响，二是排水管道系统所用回填材料种类的影响，三是排水管道系统回填材料回填质量的影响。

相较于排水管道本身质量安全的研究及验证，排水管道工程质量安全性的研究及验证的数据则相对较少。为了针对性地研究管道系统工程质量安全，为排水系统工程安全性提供更多数据支撑，清远科技于2016年出资建设了国内最大的排水管道沙箱试验系统，该沙箱试验系统可以通过预埋管道并施加荷载的方式，模拟管道系统回填的真实施工工况，并通过传感器实时采集所铺设管道的实际变形数据，进而实现验证或研究管道系统工程质量安全性的目的。

（沙箱试验系统简图）

一、沙箱试验系统的测试原理：

沙箱试验系统配备荷载最大可达100吨的油缸，以内径为1200mm的DN1200系列管道为例，以实际工况中管道覆土的荷载换算，沙箱系统配备的100吨的荷载力的油缸值可以模拟管道埋深至12.5-14米时所受到的最大动载及静载力。同时，沙箱试验系统配备了六路20级实时数据采集处理系统，试验开启后，系统施加的荷载力可以根据不同的试验条件进行分级加载和连续保压，保压时长最高可达100天。通过加装在管道内部变形传感器所回传数据的实时采集和分析处理，沙箱试验系统可以将待研究的管道及管道工程系统中管道的各向变形率，即管道系统的安全性进行数据化展示，实现将系统安全性可视化的目的。

（沙箱试验数据采集界面）

二、沙箱试验系统的可研对象（控制变量法）：

1、研究不同类型的管材：

可在选用同样回填材料及回填方法条件下研究不同管种的变形数据，如A型管和B型管同等回填条件下的适应性，以及不同类型管材应对野蛮施工的能力。

2、研究不同类型的回填材料：

由于沙箱试验系统可以快速便捷地模拟管材的实际回填情况，沙箱系统亦可用于比较不同回填材料对管道系统的影响，或用于开发成本更低更易寻以及更有助于管道系统发挥管土一体作用的回填材料，开发更易寻成本更低的回填材料，对于中粗砂材料的稀缺及价高的上海地区有着重大意义。

3、研究不同的回填方式对管道系统的影响：

可在管道回填过程中设置不同节点，选用分层夯实或平铺散铺的方式作为对比，亦可以在待回填管材的特殊部位采取特殊的回填材料或特殊回填工艺处理，经沙箱系统采集的管道变形数据可有效的为工程施工提供有效数据支撑。不同回填方式对管道及管道系统质量安全性的影响，可为今后管道施工的规范及要求提供有效的数据支撑。

三、沙箱试验系统的优点：

相较于之前国内其他沙箱试验系统，清远科技建设的沙箱实验系统具备以下几方面特点：

1、荷载更大。沙箱系统的最大荷载可达到100KN，可模拟管材埋深至12.5米-14米时所收到的静载或动载力。

2、可试验的管道口径更大。沙箱试验系统的内部框架尺寸可满足DN2000mm以下的管道进行试验，目前已有的实际试验口径为DN1800SN12.5规格管道。

3、载荷能连续加载、自动补偿、连续保压，试验条件可编程，可以实现力值控制、多级程序控制以及循环保压控制，可以更好地模拟实际工况下管道及管道系统所受的荷载力。

4、模拟施工条件真实度高。除了可以模拟不同类型的管道外，还可以模拟不同类型的可回填条件，如管底管侧回填材料的厚度、是否夯实等，以及不同回填材料，如黄沙、软土及自流平材料等不同的工况，可以通过控制变量法研究管道铺设实际工况下所受不同因素的影响。

5、沙箱试验系统配备了更精密合理的数据采集系统。系统可实现对管材6个点位变形数据的实时采集、处理及分析，可以更全面的检测管材各个方向上的异变。同时，数据的采集系统每1S自动采集一次数据，并分段刻录绘图，可以更直观得观测管道变形情况。

（清远科技沙箱试验系统实拍）

清远科技建成的这套沙箱试验系统，可研究不同地面载荷、回填材料、回填密实度、覆土高度、管材口径及规格等关键参数对管材变形率的影响大小，同时开展大口径塑料管材长期稳定性的模拟试验，积累管材破坏模式和破损特征的基础数据，从而为管材生产企业提供管材材质及结构优化的方案，为设计院提供工程设计、选型的依据，为建设单位、监理单位提供工程质量安全的分析数据。

清远科技建成的这套排水管材沙箱试验系统，已参与或承担了较多上海市科委、水务局等的科研项目，为排水管道行业工程技术标准和验收规范的制定提供了详实、科学的试验数据。

作为“上海市水务局塑料排水管道工程技术研究中心”的依托单位，清远科技不仅是致力于新型塑料排水管道研发、生产和推广应用的高新技术企业，更是塑料排水管道全生命周期管理倡导者与全产业链集成方案服务商。清远科技已经在管材材料改性、管材结构优化、管材应用验证、管材施工工艺研究、特殊工况方案设计、排水附属设施研发与应用、雨水收集与调蓄、污水处理、智慧管网、管网检测、管道修复等方面都有了完善的产品和成熟的技术，为排水行业在管道全生命周期和相关产业链等提供切实可行的定制化解决方案。