城市给水管道修复.doc

给水管道非开挖CIPP法修复技术研究项目建议书东南大学市政工程系1、课题研究的目的与意义南京为我国长三角地区政治、经济文化重镇，近些年工商业急速发展，人民生活水平大幅度提高。为了满足大众的需求，城市供水管网在不断的新建、拆排、改扩建中日益完善。对于老旧管道，一般铸铁管标准服役期为25年，但现役超过25年的管道非常之多，没有及时整治的原因很多，比如资金匮乏，中心城区无施工条件等，使得老旧管道内壁结垢严重，内部防腐涂层几乎完全失去作用，进而严重影响过水断面积，影响水质，对国家制定的自来水可以生饮的标准相去甚远。如何解决中心城区管道老化与整治工程难以进行的矛盾，协调环境、市民生活、交通与改善水质的关系也对老旧管道的处理提出了更高的要求。因此闭路电视（CCTV）检测技术与非开挖修复技术应运而生，为有效处理以上问题提供了有效的解决办法。借助CCTV进行管道状况详细调查可以准确地记录调查结果。对于服役期已经超过30年甚至更长的供水管道的现状，用“不堪入目”来形容甚为恰当，图1是某DN300的待修自来水管道内刮下来的锈垢，该管已使用超过30年，内部防腐涂层完全失去作用结垢严重，原本DN300的口径，实际过水断面还不到150mm，而且这样的现象在大龄供水管道中是普遍存在的。图1 给水管道内的锈垢图2是某供水干管，在做完清洗后（修复前）所拍摄的管道内壁情况。多处发现管壁裂痕明显，深处裂缝超过1cm，正是该段管道多次发生爆管的原因。图2 给水管道多次爆管的诱因对于很多这样的待修管道，由于地理位置，环境，扰民，商业影响，城市形象等问题，迟迟得不到有效的翻修。非开挖管道修复技术就是采用不开挖或者大大减少开挖面积的前提下，完成对既有管道修复的新技术。它的主要优势体现在：l 最小甚至零开挖完成修复，从根本上解决“马路拉链”问题；l 占地面积小，在交通繁忙，“无处可挖”的地方仍能正常作业；l 简化施工程序，大大减少施工人员数量要求和设备要求；l 对交通影响小，噪声、灰尘、振动、废物排放量均大幅度降低；l 施工期短，与传统开挖相比节约挖路修路以及排管的时间；l 能够获得品质更好的新管材；l 对施工环境、天气影响的要求小。由此可见，推进管道的非开挖修复在南京已经是必然的选择。本课题将依托上述管道试验性修复工程，在管道状况调查、检测程序，评价标准，地下水渗入量的允许值，通过工程实践获得直接的经验与数据，进而建立起符合南京城市实际情况的管道修复的技术规程与导则。这不但对于南京，乃至全国都是有着重要实际意义的开创性工作。2、国内外现状、水平与开展项目研究的可行性随着人们环境意识的增强和环境保护要求的提高，发达国家自上世纪70年代起，对给水管道新管验收检测和旧管维修检测及其控制进行了广泛的研究，形成了较为系统、可行的调查方案和操作程序，同时对给水管道的修复方法进行了深入的研究，发明了多种非开挖修复方法。与传统的开槽施工法相比，非开挖修复具有不影响交通、不破坏环境、施工周期短、综合施工成本低、社会效益显著等特点。目前它不仅用于穿越高速公路、铁路、河流等区域的管线修复，在城市供水、排水管线的更新与修复中也越来越多地得到应用，成为开挖施工很好的替代方法。发达国家将非开挖修复技术作为地下给水管道更新、修复的主流技术加以研究，发明了多种工法，在新材料应用方面也取得了重要进展。确定给水管道的问题类型，指导非开挖修复实施的技术在发达国家已经相当成熟，并被广泛运用。对800以下管道，一般采用CCTV技术进行探查。CCTV成套设备在发达国家种类繁多，功能也相当完善。高档的CCTV可爬行探测枝管，图像清晰、渗漏点记录等功能完善，甚至可以记录所经过管道的坡度。在技术标准的建立方面，1983年，英国WRC(Water Research Center)发布了管道非开挖修复的技术标准。从1986年开始，英国WIS（英国水道协会）发布了各类施工方法的规范。1988年，美国ASTM（美国国家材料实验中心）将各种施工方法的技术规范及构造设计工艺等归纳成技术标准，并出版发行。1992年，涵盖管道修复定义、分类和构造设计方法的技术报告书已由ISO出版发行。目前国内已有的管道非开挖修复工程主要集中于旧燃气管道的修复，近些年排水管道也逐步展开非开挖修复项目，但在上水领域虽然已经尝试过多种工艺（如CIPP翻转法、PE内衬等），但都处在试验阶段。仅有一些小范围的演示或示范性的应用，尚没有获得完整的认识与实际工程的经验。管道修复的配套技检测术设备（如CCTV），国内进口了不同型号产品，但实际应用机会不多，在操作经验等方面与发达国家存在差距。更缺乏适合国内情况的评估标准。按修复方式，非开挖修复技术分为整体修复和局部修复。适用于自来水管道修复的工艺主要有PE管穿插法和CIPP翻转法。 CIPP现场固化法（CIPP）：即翻转法。水压或气压翻转至管道内部，然后对管道内部加热水加热，使树脂在管道内部固化，形成新的管道。它可以对一整段管道同时进行修复，也可以对局部的接口漏水处进行修复。主要工艺如下图： 图 3 CIPP工艺图利用此方法修复上水管道之前，需将上水管道清洗干净，并将结合CCTV检测查清并记录管道缺陷和准确位置，然后将工厂内加工好的树脂半成品管道运至现场，通过水压，将管道翻转至原管道内部，然后采用循环加热的原理对管道内部的水加热，加热时间充分，使树脂固化，最后冷却。优点：（1）开挖面积减小95%以上；（2）修复后的内衬可根据需要设计壁厚来满足不同结构强度的需要，可设计成全结构性管道；（3）管内壁光滑，摩阻系数为0.01，远小于混凝土，修复后管道截面积减小仅5%9%，通水能力有所增加；（4）可以顺利绕过弯度达45%的弯头；（5）一次翻转作业的长度内无任何接头，是一条连续管道；（6）可满足饮用水标准的要求，既水可生饮；（7）新管材耐腐蚀性好，柔性好，寿命达50年。 PE管内衬法。PE内衬技术分为两个阶段：（1）异径穿管：将一根口径比旧管小的PE管先用热熔接方式接成整体，在以拖拉牵引的方式拉入旧管道，形成一个管中管，也叫“大管套小管”。此工艺使用标准PE管道，施工简单，但过水断面损失较大。（2）同径穿管：采用挤压或者U型PE管，将管道截面积减小，然后在以拖拉的方式牵引进入旧管内部，拉管到位后PE管在一定时间内口径逐步还原或者利用蒸汽并加压力，使U型PE管恢复“记忆”膨胀，进而紧贴在旧管内壁。管道修复工法的选择需要结合当地的具体情况。PE内衬法在国内应用较多，但实施的效果并不是很理想。CIPP法在国外应用非常普遍，效果非常好，但CIPP施工技术较高。相比CIPP法，PE内衬法应用在上水管道中有以下几个缺点：(1)由于是管中套管，修复后管道的过水断面积损失较大，影响了现有管道的通水能力；(2) PE穿插内衬要求待修复管道的弯头角度不能大于22.5度。而CIPP翻转法完全可以克服这个缺点。(3) PE穿插过程中由于新管需在老管中拖动，故很容易造成新管管壁被划伤，降低了新管的结构强度。评价不同非开挖修复方法，并建立相关导则是一项难度大的工作。借国外的工程经验，参加研究单位完全有能力通过给水管道CIPP法的试验性修复，考察适合南京市情况的CIPP法的特点、效果与费用，总结给水系统的管理制度与CIPP法修复工程的实施程序，为本市给水管道的检测、评价与非开挖CIPP法修复技术，建立初步的操作规程、实施导则。主要参考文献1. Stephen E. Cordes, Graham Knott, et al. Existing Sewer Evaluation & Rehabilitation. Water Environment Federation, 1994 2. IanClarke, 祝春生等.Trolionx管线修复系统在东南亚地区的应用现状.非开挖技术, 2002(2)：132-133 3. 林永志，王明岐。U型高密度聚乙烯管内衬法地下管道修复技术. 煤气与热力, 2002, 22(6)：500-502 4. 朱文鉴, 王立平等. 国内外非开挖施工技术现状及我国发展对策. 非开挖技术, 2003, 22(1)：1-8 5. 朱保罗. 国外下水道新技术一瞥. 上海市政工程, 2000(2)： 103-1056.陈立道, 施兰章,朱保罗. 城市下水道损坏原因分析与修复7.对策研究. 中国市政工程, 2002(1)：46-488.免开挖技术指9.南，10.台湾地下管道技术协会（CTSTT）8 朱保罗. 下水道非开挖修复技术在上海的应用和比较.非开挖技术，2002（5）：42449 李春燕.管线修复技术的发展.非开挖技术，2002（6）：343610 Reini Wirahadikusumah ,Dulcy M. Abraham , Tom Iseley et al. Assessment technologies for sewer system rehabilitation. Automation in Construction , 1998(7): 259-27011. No-Dig Handbook. The Scandinavia Society for Trenchless Technology. 2002 12. Sewer Rehabilitation Manual. Water Research Center, 2001, UK3. 主要研究内容1）管道状况调查与评价统计调查管道、路面的维修与管道设计施工资料；主要修复对象的CCTV及目视探查，以确定CIPP法修复流程。课题组对选定管道进行检测及评价，内容包括管道的封堵、清洗、污泥清运，负责对CCTV检测作现场跟踪、分析典型管段、管道状况，典型管段损坏情况的相关性调查，以及管道损坏原因的探讨。验收CCTV检测及评价报告。2）制定管道CIPP法修复方案根据探查结果，在经详细探察的管道中根据管道的损坏情况、修复的直接与间接效益，确定修复工程的优先顺序；结合项目资金情况确定具体修复范围。3）非开挖CIPP法修复技术评价对修复工程的实施过程进行跟踪考察；综合工法的特点、施工要求、修复效果（强度、过水断面缩减程度）、管壁材料的耐久性、修复成本、对交通与环境的影响程度，对非开挖CIPP法修复技术进行评价，为建立符合南京情况的技术指南提供依据。4）修复工程质量评估从现场采集实际采用（形成）的内衬管道材料，对其力学性能、耐久性能等进行测定、评价。5）修复方法与修复工程效益综合评价对重点管段进行探查，确定修复的效果。根据修复成本与修复工程的直接以及间接效益，评价、确定对管道实施修复的控制标准。6）编制给水管道非开挖修复技术导则非开挖修复技术导则主要内容：主要非开挖修复技术的操作原理与过程、特点与适用场合，选择修复工法的考虑因素，修复工程规划与实施步骤，管材质量标准，修复工程设计与实施效果检测标准。 4. 技术路线管道基本资料搜集管道CCTV检测交通、环境状况调查管道详细检测结果关键管段的确认CIPP法修复流程修复费用预算整体修复局部修复现场工程修复与评价管道修复评估报告书费用效益分析修复方法的评价管道CIPP法修复工程指南第一阶段第二阶段第三阶段5. 技术关键与创新点课题研究的技术关键与创新点在于为南京市城市给水管道的非开挖CIPP法修复技术建立规程与导则。给水管道非开挖CIPP法修复技术，国内在工程经验与技术积累方面几乎均为空白。而要在较短的时间内，通过有限长度的管段的调查、修复，建立起符合南京具体情况的技术规程与导则，现有基础工作的广度与深度都显得不足。本课题将深入研究、借鉴国外的经验与成果，充分利用示范工程提供的条件，深入工程一线掌握第一手资料，为国内给水管道非开挖CIPP法修复技术的检测、修复建立第一个技术指南与规程，使之能够发挥指导今后相关工作的作用，为今后相关标准的进一步发展完善奠定基础。这是本项目的主要创新点与价值所在。6. 课题完成后的预期效益（1）效益分析课题研究成果将为南京市给水管道系统的维护、管理与损坏管道的非开挖CIPP法修复更新，建立从调查初筛程序、管道状况评价标准、CIPP法修复方法导则一系列指导性文件，推动南京给水管道的评价、修复工作，有