当前供水管线非开挖修复工艺分析

1、    当前供水管线非开挖修复工艺分析      【摘要】文章概要叙述了旧管道原位修复技术较之更换新管的技术经济优势，相关的主要工法，与修旧施工相关的工业技术及成本影响因素；重点对有代表性的可应用于供水管线的四类修复工艺进行了比较，并就其在实际使用中如何根据实际情况加以选择提出了自己的见解。【关键词】供水管道；不开挖；修复工艺一、改造旧供水管网是经济社会发展的必然要求无论从企业规模还是管理经验、技术进步诸多方面来看，中国的城镇供水事业经过120年的发展，特别是改革开放的20年中取得了长足的进步。同时，供水

2、业界还是要从战略的高度看到我们面临着许多亟待完善的问题：相当部分的设施已老化或存在一定缺陷；供水系统的运行管理技术手段不足；原水污染严重或水源不足；水质稳定性不够；管网漏水较严重，供水安全可靠性偏差，运行成本较高。可以看出，这些问题的产生或多或少与管网系统有着很大的关联。如从管道材料应用的历史看，在带衬里的管道和一些新型的管材使用之前，地下管网的主要构成是不带衬里的铸铁管与钢管，这些管道在使用若干年之后，内壁均会出现不同程度的锈蚀，有时DN500的管中锈蚀瘤厚达130mm，使实际的过水断面大大减少，同时摩阻增大，极大地削弱了输水能力；而且锈蚀瘤的形成严重地影响供水水质，很多地区出现“赤水”。管

3、道腐蚀严重、漏耗增加、水质下降的问题是目前困扰国内供水企业的一大难题，也是必须要抓且要彻底解决的现实问题。再比如，据九十年代初30个主要城市调查，70%的在线管道为铸铁管，且有相当部分是强度更低的连续浇注的灰口铸铁管；接口刚性太强，柔韧性差。加上长期以来，由于设计施工不良，缺乏有效维护；地表震动、地层下陷、接管脱落破裂；管线资料缺失、施工误挖、重载碾压破坏；树根入侵、泥沙淤积、管壁腐蚀等诸多因素的影响，地下管线已经存在或正在发生着许多问题，一旦发生事故就会严重影响环境及人民的生产生活。从理论与现实可以证明，为紧急情况所付出的花费多数时候要比有计划地维护所需费用多很多。依照传统的处理方法，对上述

4、管线我们可以有两种选择：（1）开挖堵漏（2）废管重新安装。由于城市市政的急速发展，部分管线或在其上方占压着建筑物，或在其周边充塞着污水、石油气、热力、电缆等其他管道和设施,更有甚者，由于交通干道拓宽，部分管段已完全被压在道路下方，使管道的更新铺装变得相当困难。如采用传统的“大开膛”作业方式,会对周围环境和人们的日常生活产生极大的干扰,并需为恢复地表付出高昂的代价,在大城市里各种辅助工作量和费用往往会超过工程本身，对处于其他市政管网及道路和建筑物下方的部分管段,“大开挖”几乎不可能。为解决这一问题，二十世纪七十年代初，国际不开挖旧管线修复技术产业应运而生。   &#

5、160; 管线原位修复技术的发展和应用已经证明内衬是施工最方便、最经济的方法，是恢复管线功能的理想选择。因为不开挖技术避开了维修的种种限制和麻烦；充分利用了原有管线的路径，无需控制施工方向；免除了施工中的大量噪音、废水和尘土的污染；强化了原管线的功能，延长了管线的使用寿命。二、供水管线修复的目的及修复工艺应具备的基本条件1供水管网的更新改造规划的目标。城市供水管网现正处在于更新改造与发展的新时期，合理的供水管网更新改造与发展必须结合起来，以最低的费用来确保管网提高供水水质；提高供水安全可靠性；降低漏耗；降低能耗。这就是供水管网更新改造规划的目标。2旧供水管线修复工艺应具备的基本条件。旧供水管线

6、修复工艺应具备的基本条件包括两部分内容：一是旧有供水管线仅存在部分损坏，自身性能要求具备一定的结构强度。所谓部分损坏是指旧管线整体结构强度尚存，但因腐蚀等因素造成的孔洞、裂缝的存在已经不能保证流体运营的需要。部分损坏压力管线的修复技术的设计基础是：旧管道以其剩余的机械强度与内衬层的机械性能复合起来，使复合管线的整体结构得到加强。同时，以内衬层封闭旧管的孔洞、裂缝等，保证管内流体正常运营，并借此防止介质进一步腐蚀金属管道内壁。二是必须保证被选定的修复工艺所用材料通过权威卫生部门依据国家标准GB/T17219-1998生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准的检测，这是有别于其他类型管线修复

7、的入门指标，否则再优越的技术都无从谈起。三、旧管线修复主要工艺概述（一）旧管线修复的一般工艺步骤作业坑开挖 停输、断管 管线内表面处理 CCTV管内检测内衬铺设CIPP或PE管拉入 加热固化或复原 支管线处理 CCTV内衬质量检测    耐压性能检测 验收、运行 （二）代表性工艺Modified SlipliningPE管穿插法在发达国家，旧管线修复重建技术经过三十多年的发展，已经形成三十余种工法，以下主要介绍Modified SlipliningPE管穿插法（ Rolldown缩胀法及foldandformed pipe 折叠法）。（三）旧管线修复主要工艺概述1

8、. Modified SlipliningPE管穿插法。塑料管穿插技术最早是采用小口径塑料管插入较大口径旧管道中，因这种缩径穿插工艺造成过流量大辐减小而应用受到限制。这里介绍两种常用的先进工法：Rolldown的缩胀法，它是将PE管通过液压滚轮机均匀缩径，方便拉入旧管定位后，采用热水压或热气压复原。foldandformed pipe“C”型法是将PE管通过压制设备变成C型，使管径缩小40%，拉入旧管定位后，采用热水压或热气压复原。二者的主要区别在于“C”型法属薄壁衬里，SDR值必须大于26，Rolldown缩胀法无此限制。    适用于管道修复的PE塑料管，一般

9、为中密度聚乙烯和高密度聚乙烯，在日本应用较多的是中密度聚乙烯管，它既有较好的刚性和强度，又有较好的柔韧性，蠕变性，工作压力一般为400Kpa。作业坑尺寸对于PE管穿插修复旧管道来说是质量控制的重要参数，在我国南方地区管线正常埋深约为1.2m，对东北地区可能达到1.5m以上，所以，穿入作业坑的长度应根据管道埋深作相应的调整（见下表II），穿出坑可适当减少。计算公式为：       Ld×式中：L操作坑长度    d埋地深度    塑料管口径（吋）  当聚乙烯

10、管材进行一定的连续变形时，会发生应力松驰，即会产生微小的分子链断裂造成内伤，各种穿插工艺中加温、变径、轧制C型等工法的使用，对应力松驰起加速作用。所以，作业坑的长度不能简单地看做施工难易的尺度，它是影响插入后PE管性能的重要影响因素。PE管穿插法的优势在于：一次修复距离较长，可达672米，因而速度较快；PE管是工厂预制，除焊接质量外，人为因素影响较小；PE管材质可靠；旧管表面清洗不是非常严格；可应用于各类管线的修复，管径范围DN100DN500。     不足之处：待修复的管线必须相当直；只能复原圆形截面的管道，原有管线的变形和偏移会对施工造成影响；必须

11、除尽旧管毛刺，防止划伤衬管；作业坑较大，需要挖管沟；设备较多，现场焊接对交通有一定影响；通过弯头能力差；可应用的管径范围较窄；投入运行的管线再接支管时密封存在困难，特别是水管线上固定存在的消防栓的处理成为难题；旧管的结构性破坏常常会导致施工困难。2. PE管穿插一次施工距离。国内有些施工企业宣称采用PE管内衬修复旧管道，一次施工距离可达35Km，这是完全错误的。一次施工距离的确定，主要考虑牵引力、PE管的物理性能、金属管（旧管）的弯曲程度，有无管件的问题等。国外许多资料计算证明，对于性能优良的衬管材料，旧管道一次修复距离不要超过672m，因为经过理论计算，超过672m的衬管被拉入旧管段时，衬管

12、会承受较大的拉应力并超过其拉伸屈服极限使其损伤。就城市供水管道来说，还要根据旧管道路径周围具体的环境来确定具体的施工长度。总之，即使是直管段，一次施工距离不宜超过672米。3. PE管穿插修复旧管线时支管的接。PE管穿插修复旧管线遇到支管线时，将支管线作为作业坑位置是最好的选择，我们知道，金属管道和聚乙烯管具有不同的膨胀和收缩率，如果在支管位置同样作PE管内衬处理，则此处内衬层将承受严重的剪应力，很可能会将支管剪断，这一点可由以下计算说明：PE塑料管的膨胀率0.15mmm；金属管的膨胀率0.012mmm两者间的膨胀率差0.15mmm0.012mmm0.138mmm  

13、60; 对400m长管段，假设在夏天和冬天温差为20，故钢管和塑料管的长度差为：      0.138mmm × 400m × 20 1104mm4. PE管能够允许的拉伸负荷的确。PE管允许的拉伸负荷的计算公式如下：ATLfy×ft×Ty××D 2（1/R-1/R2）式中：ATL允许的拉伸负荷    fy屈张设计安全系数，一般取0.4          ft拉伸状态

14、下的时间安全系数，取0.95    Ty拉伸屈服强度，PE2406取18Mpa（2600psi ）    D管外径          R管径比一般，ATL值接近0.35Mpa，如对DN300的PE管材，其能力承受的拉力不应超过2.5T，也可以从ATL值推算PE管SDR值不应低于 32.5。否则，PE管所受到的拉力会对内衬层造成内在的本质的破坏，即使短期内未被发现。转载于范文中国网 。5.端口处理问题及运行后开T。这里的端口处理指作业坑位置在完成内

15、衬以后进行断口密封，以防止管输流体窜入内衬层与旧管间的空隙造成修复失效。这对于塑料管穿插法是必需的步骤，端口处理可采取的工艺是有技术要求的：轧“C”型的薄壁塑料管穿插法必须采用“动密封”的方式，流体温差较大的管线更是如此；Rolldown的缩胀法可采用法兰连接的方式；软管翻转法最好采用定位密封技术做端口处理。采用塑料管穿插法施工后，已经具有内衬层的管线在后期运行中如需开支管线时，需要注意的是：塑料管穿插法施工后的管线开T就必须断下一节管段，两端面按塑料管穿插法端口处理的要求加工，最后连接一个三通管件。四、不开挖施工中的其它核心技术简述1管线透地检测技术。在不开挖修复施工中，我们可以利用透地探测

16、技术，实现对不明地下管线的定位，得以解决管线资料不全，清晰附近管线状况，进行渗漏及空穴范围的探测，为优选适宜的修复技术和修复时机提供分析判断依据。这些探测技术清晰度高，不会对管线造成任何破坏。2高压水射流清洗技术。要保证不开挖修复的质量，旧管线内表面处理是基础工作，高压水射流管内清洗系统由储水槽及加压泵、反作用喷洗头及加压管线、污泥吸除及回收系统三个主要系统组成。经验证明，高压水射流清洗技术在清除管内积垢及阻塞方面的效果显著。目前国内有许多专业清洗公司，而且早期的高压水清洗设备都是进口的，如德国的RWK系统。3CCTV管内电视摄像技术。CCTV管内电视摄像系统由彩色屏幕监视器、数字参数及并行打印输出，遥控方式操作地下全向高感彩色摄象机聚焦镜头，距离计数、坡度计测及遥控载具等部分组成。在