當(dāng)前供水管線非開挖修復(fù)工藝分析

1、    當(dāng)前供水管線非開挖修復(fù)工藝分析      【摘要】文章概要敘述了舊管道原位修復(fù)技術(shù)較之更換新管的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，相關(guān)的主要工法，與修舊施工相關(guān)的工業(yè)技術(shù)及成本影響因素；重點(diǎn)對有代表性的可應(yīng)用于供水管線的四類修復(fù)工藝進(jìn)行了比較，并就其在實(shí)際使用中如何根據(jù)實(shí)際情況加以選擇提出了自己的見解。【關(guān)鍵詞】供水管道；不開挖；修復(fù)工藝一、改造舊供水管網(wǎng)是經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的必然要求無論從企業(yè)規(guī)模還是管理經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)進(jìn)步諸多方面來看，中國的城鎮(zhèn)供水事業(yè)經(jīng)過120年的發(fā)展，特別是改革開放的20年中取得了長足的進(jìn)步。同時，供水

2、業(yè)界還是要從戰(zhàn)略的高度看到我們面臨著許多亟待完善的問題：相當(dāng)部分的設(shè)施已老化或存在一定缺陷；供水系統(tǒng)的運(yùn)行管理技術(shù)手段不足；原水污染嚴(yán)重或水源不足；水質(zhì)穩(wěn)定性不夠；管網(wǎng)漏水較嚴(yán)重，供水安全可靠性偏差，運(yùn)行成本較高?？梢钥闯?，這些問題的產(chǎn)生或多或少與管網(wǎng)系統(tǒng)有著很大的關(guān)聯(lián)。如從管道材料應(yīng)用的歷史看，在帶襯里的管道和一些新型的管材使用之前，地下管網(wǎng)的主要構(gòu)成是不帶襯里的鑄鐵管與鋼管，這些管道在使用若干年之后，內(nèi)壁均會出現(xiàn)不同程度的銹蝕，有時DN500的管中銹蝕瘤厚達(dá)130mm，使實(shí)際的過水?dāng)嗝娲蟠鬁p少，同時摩阻增大，極大地削弱了輸水能力；而且銹蝕瘤的形成嚴(yán)重地影響供水水質(zhì)，很多地區(qū)出現(xiàn)“赤水”。管

3、道腐蝕嚴(yán)重、漏耗增加、水質(zhì)下降的問題是目前困擾國內(nèi)供水企業(yè)的一大難題，也是必須要抓且要徹底解決的現(xiàn)實(shí)問題。再比如，據(jù)九十年代初30個主要城市調(diào)查，70%的在線管道為鑄鐵管，且有相當(dāng)部分是強(qiáng)度更低的連續(xù)澆注的灰口鑄鐵管；接口剛性太強(qiáng)，柔韌性差。加上長期以來，由于設(shè)計(jì)施工不良，缺乏有效維護(hù)；地表震動、地層下陷、接管脫落破裂；管線資料缺失、施工誤挖、重載碾壓破壞；樹根入侵、泥沙淤積、管壁腐蝕等諸多因素的影響，地下管線已經(jīng)存在或正在發(fā)生著許多問題，一旦發(fā)生事故就會嚴(yán)重影響環(huán)境及人民的生產(chǎn)生活。從理論與現(xiàn)實(shí)可以證明，為緊急情況所付出的花費(fèi)多數(shù)時候要比有計(jì)劃地維護(hù)所需費(fèi)用多很多。依照傳統(tǒng)的處理方法，對上述

4、管線我們可以有兩種選擇：（1）開挖堵漏（2）廢管重新安裝。由于城市市政的急速發(fā)展，部分管線或在其上方占壓著建筑物，或在其周邊充塞著污水、石油氣、熱力、電纜等其他管道和設(shè)施,更有甚者，由于交通干道拓寬，部分管段已完全被壓在道路下方，使管道的更新鋪裝變得相當(dāng)困難。如采用傳統(tǒng)的“大開膛”作業(yè)方式,會對周圍環(huán)境和人們的日常生活產(chǎn)生極大的干擾,并需為恢復(fù)地表付出高昂的代價,在大城市里各種輔助工作量和費(fèi)用往往會超過工程本身，對處于其他市政管網(wǎng)及道路和建筑物下方的部分管段,“大開挖”幾乎不可能。為解決這一問題，二十世紀(jì)七十年代初，國際不開挖舊管線修復(fù)技術(shù)產(chǎn)業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。   &#

5、160; 管線原位修復(fù)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用已經(jīng)證明內(nèi)襯是施工最方便、最經(jīng)濟(jì)的方法，是恢復(fù)管線功能的理想選擇。因?yàn)椴婚_挖技術(shù)避開了維修的種種限制和麻煩；充分利用了原有管線的路徑，無需控制施工方向；免除了施工中的大量噪音、廢水和塵土的污染；強(qiáng)化了原管線的功能，延長了管線的使用壽命。二、供水管線修復(fù)的目的及修復(fù)工藝應(yīng)具備的基本條件1供水管網(wǎng)的更新改造規(guī)劃的目標(biāo)。城市供水管網(wǎng)現(xiàn)正處在于更新改造與發(fā)展的新時期，合理的供水管網(wǎng)更新改造與發(fā)展必須結(jié)合起來，以最低的費(fèi)用來確保管網(wǎng)提高供水水質(zhì)；提高供水安全可靠性；降低漏耗；降低能耗。這就是供水管網(wǎng)更新改造規(guī)劃的目標(biāo)。2舊供水管線修復(fù)工藝應(yīng)具備的基本條件。舊供水管線

6、修復(fù)工藝應(yīng)具備的基本條件包括兩部分內(nèi)容：一是舊有供水管線僅存在部分損壞，自身性能要求具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。所謂部分損壞是指舊管線整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度尚存，但因腐蝕等因素造成的孔洞、裂縫的存在已經(jīng)不能保證流體運(yùn)營的需要。部分損壞壓力管線的修復(fù)技術(shù)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是：舊管道以其剩余的機(jī)械強(qiáng)度與內(nèi)襯層的機(jī)械性能復(fù)合起來，使復(fù)合管線的整體結(jié)構(gòu)得到加強(qiáng)。同時，以內(nèi)襯層封閉舊管的孔洞、裂縫等，保證管內(nèi)流體正常運(yùn)營，并借此防止介質(zhì)進(jìn)一步腐蝕金屬管道內(nèi)壁。二是必須保證被選定的修復(fù)工藝所用材料通過權(quán)威衛(wèi)生部門依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17219-1998生活飲用水輸配水設(shè)備及防護(hù)材料的安全性評價標(biāo)準(zhǔn)的檢測，這是有別于其他類型管線修復(fù)

7、的入門指標(biāo)，否則再優(yōu)越的技術(shù)都無從談起。三、舊管線修復(fù)主要工藝概述（一）舊管線修復(fù)的一般工藝步驟作業(yè)坑開挖 停輸、斷管 管線內(nèi)表面處理 CCTV管內(nèi)檢測內(nèi)襯鋪設(shè)CIPP或PE管拉入 加熱固化或復(fù)原 支管線處理 CCTV內(nèi)襯質(zhì)量檢測    耐壓性能檢測 驗(yàn)收、運(yùn)行 （二）代表性工藝Modified SlipliningPE管穿插法在發(fā)達(dá)國家，舊管線修復(fù)重建技術(shù)經(jīng)過三十多年的發(fā)展，已經(jīng)形成三十余種工法，以下主要介紹Modified SlipliningPE管穿插法（ Rolldown縮脹法及foldandformed pipe 折疊法）。（三）舊管線修復(fù)主要工藝概述1

8、. Modified SlipliningPE管穿插法。塑料管穿插技術(shù)最早是采用小口徑塑料管插入較大口徑舊管道中，因這種縮徑穿插工藝造成過流量大輻減小而應(yīng)用受到限制。這里介紹兩種常用的先進(jìn)工法：Rolldown的縮脹法，它是將PE管通過液壓滾輪機(jī)均勻縮徑，方便拉入舊管定位后，采用熱水壓或熱氣壓復(fù)原。foldandformed pipe“C”型法是將PE管通過壓制設(shè)備變成C型，使管徑縮小40%，拉入舊管定位后，采用熱水壓或熱氣壓復(fù)原。二者的主要區(qū)別在于“C”型法屬薄壁襯里，SDR值必須大于26，Rolldown縮脹法無此限制。    適用于管道修復(fù)的PE塑料管，一般

9、為中密度聚乙烯和高密度聚乙烯，在日本應(yīng)用較多的是中密度聚乙烯管，它既有較好的剛性和強(qiáng)度，又有較好的柔韌性，蠕變性，工作壓力一般為400Kpa。作業(yè)坑尺寸對于PE管穿插修復(fù)舊管道來說是質(zhì)量控制的重要參數(shù)，在我國南方地區(qū)管線正常埋深約為1.2m，對東北地區(qū)可能達(dá)到1.5m以上，所以，穿入作業(yè)坑的長度應(yīng)根據(jù)管道埋深作相應(yīng)的調(diào)整（見下表II），穿出坑可適當(dāng)減少。計(jì)算公式為：       Ld×式中：L操作坑長度    d埋地深度    塑料管口徑（吋）  當(dāng)聚乙烯

10、管材進(jìn)行一定的連續(xù)變形時，會發(fā)生應(yīng)力松馳，即會產(chǎn)生微小的分子鏈斷裂造成內(nèi)傷，各種穿插工藝中加溫、變徑、軋制C型等工法的使用，對應(yīng)力松馳起加速作用。所以，作業(yè)坑的長度不能簡單地看做施工難易的尺度，它是影響插入后PE管性能的重要影響因素。PE管穿插法的優(yōu)勢在于：一次修復(fù)距離較長，可達(dá)672米，因而速度較快；PE管是工廠預(yù)制，除焊接質(zhì)量外，人為因素影響較?。籔E管材質(zhì)可靠；舊管表面清洗不是非常嚴(yán)格；可應(yīng)用于各類管線的修復(fù)，管徑范圍DN100DN500。     不足之處：待修復(fù)的管線必須相當(dāng)直；只能復(fù)原圓形截面的管道，原有管線的變形和偏移會對施工造成影響；必須

11、除盡舊管毛刺，防止劃傷襯管；作業(yè)坑較大，需要挖管溝；設(shè)備較多，現(xiàn)場焊接對交通有一定影響；通過彎頭能力差；可應(yīng)用的管徑范圍較窄；投入運(yùn)行的管線再接支管時密封存在困難，特別是水管線上固定存在的消防栓的處理成為難題；舊管的結(jié)構(gòu)性破壞常常會導(dǎo)致施工困難。2. PE管穿插一次施工距離。國內(nèi)有些施工企業(yè)宣稱采用PE管內(nèi)襯修復(fù)舊管道，一次施工距離可達(dá)35Km，這是完全錯誤的。一次施工距離的確定，主要考慮牽引力、PE管的物理性能、金屬管（舊管）的彎曲程度，有無管件的問題等。國外許多資料計(jì)算證明，對于性能優(yōu)良的襯管材料，舊管道一次修復(fù)距離不要超過672m，因?yàn)榻?jīng)過理論計(jì)算，超過672m的襯管被拉入舊管段時，襯管

12、會承受較大的拉應(yīng)力并超過其拉伸屈服極限使其損傷。就城市供水管道來說，還要根據(jù)舊管道路徑周圍具體的環(huán)境來確定具體的施工長度?？傊词故侵惫芏?，一次施工距離不宜超過672米。3. PE管穿插修復(fù)舊管線時支管的接。PE管穿插修復(fù)舊管線遇到支管線時，將支管線作為作業(yè)坑位置是最好的選擇，我們知道，金屬管道和聚乙烯管具有不同的膨脹和收縮率，如果在支管位置同樣作PE管內(nèi)襯處理，則此處內(nèi)襯層將承受嚴(yán)重的剪應(yīng)力，很可能會將支管剪斷，這一點(diǎn)可由以下計(jì)算說明：PE塑料管的膨脹率0.15mmm；金屬管的膨脹率0.012mmm兩者間的膨脹率差0.15mmm0.012mmm0.138mmm  

13、60; 對400m長管段，假設(shè)在夏天和冬天溫差為20，故鋼管和塑料管的長度差為：      0.138mmm × 400m × 20 1104mm4. PE管能夠允許的拉伸負(fù)荷的確。PE管允許的拉伸負(fù)荷的計(jì)算公式如下：ATLfy×ft×Ty××D 2（1/R-1/R2）式中：ATL允許的拉伸負(fù)荷    fy屈張?jiān)O(shè)計(jì)安全系數(shù)，一般取0.4          ft拉伸狀態(tài)

14、下的時間安全系數(shù)，取0.95    Ty拉伸屈服強(qiáng)度，PE2406取18Mpa（2600psi ）    D管外徑          R管徑比一般，ATL值接近0.35Mpa，如對DN300的PE管材，其能力承受的拉力不應(yīng)超過2.5T，也可以從ATL值推算PE管SDR值不應(yīng)低于 32.5。否則，PE管所受到的拉力會對內(nèi)襯層造成內(nèi)在的本質(zhì)的破壞，即使短期內(nèi)未被發(fā)現(xiàn)。轉(zhuǎn)載于范文中國網(wǎng) 。5.端口處理問題及運(yùn)行后開T。這里的端口處理指作業(yè)坑位置在完成內(nèi)

15、襯以后進(jìn)行斷口密封，以防止管輸流體竄入內(nèi)襯層與舊管間的空隙造成修復(fù)失效。這對于塑料管穿插法是必需的步驟，端口處理可采取的工藝是有技術(shù)要求的：軋“C”型的薄壁塑料管穿插法必須采用“動密封”的方式，流體溫差較大的管線更是如此；Rolldown的縮脹法可采用法蘭連接的方式；軟管翻轉(zhuǎn)法最好采用定位密封技術(shù)做端口處理。采用塑料管穿插法施工后，已經(jīng)具有內(nèi)襯層的管線在后期運(yùn)行中如需開支管線時，需要注意的是：塑料管穿插法施工后的管線開T就必須斷下一節(jié)管段，兩端面按塑料管穿插法端口處理的要求加工，最后連接一個三通管件。四、不開挖施工中的其它核心技術(shù)簡述1管線透地檢測技術(shù)。在不開挖修復(fù)施工中，我們可以利用透地探測

16、技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對不明地下管線的定位，得以解決管線資料不全，清晰附近管線狀況，進(jìn)行滲漏及空穴范圍的探測，為優(yōu)選適宜的修復(fù)技術(shù)和修復(fù)時機(jī)提供分析判斷依據(jù)。這些探測技術(shù)清晰度高，不會對管線造成任何破壞。2高壓水射流清洗技術(shù)。要保證不開挖修復(fù)的質(zhì)量，舊管線內(nèi)表面處理是基礎(chǔ)工作，高壓水射流管內(nèi)清洗系統(tǒng)由儲水槽及加壓泵、反作用噴洗頭及加壓管線、污泥吸除及回收系統(tǒng)三個主要系統(tǒng)組成。經(jīng)驗(yàn)證明，高壓水射流清洗技術(shù)在清除管內(nèi)積垢及阻塞方面的效果顯著。目前國內(nèi)有許多專業(yè)清洗公司，而且早期的高壓水清洗設(shè)備都是進(jìn)口的，如德國的RWK系統(tǒng)。3CCTV管內(nèi)電視攝像技術(shù)。CCTV管內(nèi)電視攝像系統(tǒng)由彩色屏幕監(jiān)視器、數(shù)字參數(shù)及并行打印輸出，遙控方式操作地下全向高感彩色攝象機(jī)聚焦鏡頭，距離計(jì)數(shù)、坡度計(jì)測及遙控載具等部分組成。在