淺析供水管道穿插HDPE管內(nèi)襯修復技術(shù)

1、淺析供水管道穿插HDPE管內(nèi)襯修復技術(shù)    摘要: HDPE管穿插修復舊管道技術(shù)是近幾年從國外引進的先進管道修復技術(shù)，對腐蝕嚴重或泄露的舊鐵管和鋼管，內(nèi)襯HDPE構(gòu)成結(jié)構(gòu)性復合管，可達到恢復管線功能、延長使用壽命的目的。性能優(yōu)異的HDPE管能大幅度地提高在線舊管道的承壓能力、耐腐蝕性能和輸送能力，而其成本僅為鋼管的40%左右。因此，內(nèi)襯HDPE管來修復在線舊管道，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。 本文結(jié)合長沙市某水廠原水管修復實例,介紹了HDPE管穿插修復技術(shù)的原理、施工工藝、主要工序及其技術(shù)指標等方面。結(jié)果證明,采用內(nèi)穿插HDPE管修復在役大口徑給水管

2、道或與其內(nèi)徑一致的鑄鐵管、鋼管及其他管材時,能夠有效提高管道強度,延長管道使用壽命。 關(guān)鍵詞:HDPE管;給水管道;修復技術(shù) 中圖分類號：TU991.36文獻標識碼： A 文章編號： 1工程概況 長沙市某水廠DN800原水管,總長約為5300m,管材為預應力水泥管,由于原管道基礎較差,且使用時間較長,老化嚴重,爆管事故頻繁,損失巨大。該管頂覆土為1.26.0m,由于城區(qū)的擴建,該管線有很大一部分被居民區(qū)、公園、道路等覆蓋,情況非常復雜。若埋設新管,需要拆遷大面積民房、破壞大面積綠地,并橫穿多條主干道,施工難度大,且投資高,工期長,更有甚者有些地方根本無法開挖。通過多方論證比較,決定采用內(nèi)穿插H

3、DPE管修復技術(shù)。 由于該管道內(nèi)徑差別較大(最大為812mm,最小為785mm),導致部分管段襯管與原管無法緊貼,另外焊接后待穿插的HDPE管需占用較大空間,在市區(qū)需封閉部分車道,為慎重起見,確定以DN800原水管國光村段(長約1102m)為施工區(qū)域。 2 管道內(nèi)穿插修復技術(shù)及施工工藝的確定 2.1管道內(nèi)穿插修復方法的確定 管道內(nèi)穿插高密度聚乙烯(High Density Polyethylene,HDPE)管修復技術(shù),是利用原管道的外能抗沖擊、內(nèi)能承壓力,以及內(nèi)襯管耐腐蝕、耐磨損、耐高溫、壽命長等特點,形成“管中管”復合結(jié)構(gòu),使得修復后的管道具備原管和內(nèi)襯管的綜合特性。根據(jù)縮徑方法的區(qū)別可分

4、為兩種不同的方法:“U”型法。用縮徑機對等于或略大于原管內(nèi)徑的HDPE襯管進行縮徑,并定型為“U”型,然后將其緩慢拉入清洗處理好的目標管道,借助于氣壓或水壓幫助襯管恢復。等徑壓縮法。對等于或略大于原管內(nèi)徑的HDPE襯管經(jīng)多級等徑壓縮,然后將其緩慢拉入清洗處理好的目標管道,24h后HDPE管緩慢自行恢復。通過方案比較,確定該工程采用等徑壓縮法。 2.2施工工藝 首先進行DN800原水管道的管線定位,然后根據(jù)工程實際情況制定合理的施工方案,具體見圖1。 圖1 施工工藝流程 2.3主要工序 管線定位。先用探地雷達對管線走向進行探測,第一個節(jié)點開挖后用自動爬行的攝像機器人(CCTV)從第一個節(jié)點開始,

5、從管道內(nèi)部確定其位置、內(nèi)徑及在地面上難以查找的彎頭等節(jié)點的準確位置。 管道清洗。采用PIG物理清洗技術(shù)對原管道進行清洗,對于少量堅固的積垢和障礙物,則可用“拉皮牛”的方法繼續(xù)清洗。管道清洗后用CCTV成像系統(tǒng)檢查清洗效果,這道工序是內(nèi)穿插HDPE管修復技術(shù)的一個重要環(huán)節(jié),清洗效果是決定HDPE管能否在襯入過程中不被劃傷,保證修復后管道安全運行的關(guān)鍵因素之一。 HDPE管焊接。用專用設備熱熔焊機對襯管進行對接并檢查質(zhì)量,對接過程應嚴格把握對接溫度、壓力、時間等參數(shù),焊接時各參數(shù)的合理選取是決定接口質(zhì)量的重要因素之一。因此對每道焊縫進行編號并記錄焊接參數(shù)及質(zhì)量。焊接后對HDPE管進行壓力為0.1M

6、Pa的氣密性試驗,檢查HDPE管焊縫的嚴密性。 穿插試驗。管道清洗的效果將直接影響HDPE管的穿插質(zhì)量,因此在正式穿插前進行穿插試驗。穿插試驗段劃痕深度1mm、穿插阻力150kN/km時,清洗合格。 襯管穿插。用縮徑機對襯管進行四級等徑均勻縮徑,縮徑范圍控制在5%12%,將牽引頭固定在完成縮徑的HDPE管首端,用絞車通過纜繩將HDPE管緩慢拉入原管道,牽引速度控制在1518m/min,牽引力小于HDPE管屈服強度的50%。管道穿插完畢后,再次用CCTV檢查襯管的恢復情況,保證穿插的質(zhì)量。 接頭處理。在進行襯管穿插時,每個穿插段HDPE管的長度應有一定的余量(穿入端和出口端的余量均為12m),襯

7、管襯貼完畢后在端口處焊接復合法蘭,相鄰管段或管件用活套法蘭以螺栓連接。 各管段修復完成后,再按給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范(GB50268-97)分段進行強度與嚴密性試驗。 2.4穿插段長度的確定 一般以兩個配件之間的長度作為一個穿插段,但當彎頭角度較小且間距不長時,可考慮直接穿過彎頭而不用分段,但一般不能連續(xù)穿過兩個彎頭。對于直管段,據(jù)查相關(guān)資料,DN800管道一次性可穿插1000m,但給水管道兩配件間的距離很少達到1000m。因此內(nèi)穿插管段長度主要取決于管道配件的密集程度。根據(jù)實際情況,確定施工管道共分為6個穿插段,最小穿插段為93m,最長穿插段為361m。穿插分段情況見表1。 表1 分

8、段穿插情況 3 內(nèi)襯HDPE管壁厚及管徑的確定 通過計算,此次DN800的水泥管修復采用厚為712mm的內(nèi)襯HDPE管即可滿足生產(chǎn)要求。考慮到原DN800水泥管與穿插的HDPE管壽命不同步,且原管各管段內(nèi)徑差別較大,襯管采用最小內(nèi)徑(785mm)定制,但在內(nèi)徑較大管段內(nèi),襯管與原管無法緊貼。為解決上述問題,該工程采用襯管上限壁厚,以提高HDPE管承壓耐壓能力,即使作為支撐骨架的水泥管局部破裂后,HDPE管也能安全運行。經(jīng)分析,確定該工程采用壁厚為12mm的HDPE管。 4 技術(shù)優(yōu)缺點 4.1優(yōu)點 施工時間短。按傳統(tǒng)“大開挖”施工約需35 d/km,采用HDPE管修復只需23 d/km,HDPE

9、管定制可在管道沖洗期間于工廠內(nèi)制作,不需另外占用時間。 開挖土方少。采用傳統(tǒng)“大開挖”作業(yè)方式,需開挖土方量在6600m3/km以上;采用HDPE管修復只需開挖工作坑,工作坑數(shù)量取決于穿插段的數(shù)量(只需在穿插段節(jié)點進行開挖),每個工作坑的開挖量約90m3。 費用低。采用內(nèi)穿插HDPE管修復技術(shù)的費用約是傳統(tǒng)“大開挖”施工的55%。 HDPE管具有較好的化學穩(wěn)定性,不易腐蝕和結(jié)垢,也不會滋生細菌、微生物或藻類。 增加輸送能力。管線修復后內(nèi)徑雖減小24mm,但其粗糙系數(shù)(0.01)較低而使輸送能力有較大提高。 優(yōu)良的耐磨性能。水中摻沙耐磨試驗結(jié)果顯示,HDPE管的耐磨能力約為鋼管的4倍。 良好的抗

10、沖擊性能。HDPE管具有較好的承壓能力,使得經(jīng)內(nèi)襯修復后的原管道承壓能力大大提高。試驗證明襯有8mm壁厚HDPE管的鋼管可承受7MPa的壓力,而未襯HDPE管的鋼管只能承受5MPa的壓力,承壓能力明顯提高。 使用壽命長,一般可達50年。 4.2缺點 襯管存在卡管的風險。由于等徑壓縮量(約為5%12%)較小,在原管錯口嚴重或穿插段內(nèi)有彎頭未被發(fā)現(xiàn)時,襯管可能因阻力過大而卡管。 焊接后待穿插的HDPE管需要占用較大空間,在市區(qū)施工需要封閉部分車道。 在原管內(nèi)徑差別較大時,因選用較小管徑襯管,在原管內(nèi)徑較大處襯管與原管無法緊貼。 HDPE管焊接對溫度、壓力、時間等參數(shù)要求較高。 對原管清洗要求高。

11、襯管損壞后,水流沿夾層流動,難以發(fā)現(xiàn)損壞點,且維修不方便。 經(jīng)襯管修復后的管道需開口接水時,必須停水后將一段原管去除,再斷開襯管,壓制法蘭,連接三通接水,施工難度大。因此該技術(shù)適用于輸水干管,對于配水管道修復應慎用。 5效益分析 節(jié)省施工費用。重新鋪設一根DN800球墨鑄鐵管,經(jīng)測算其施工費用約為264.3萬元/km(包括破路和環(huán)境恢復費用);采用內(nèi)穿插HDPE管修復技術(shù)對原管道進行改造,其施工費用為140萬元/km(包括工作坑破路和借用土地費用)。 降低原水泵的揚程,減少電耗。經(jīng)驗算DN800水泥管內(nèi)襯12mm的HDPE管后,在泵出水壓力不變、改造前后原水管水頭損失相同的前提下,輸水量可提高41%。如果維持目前的流量,則可降低水泵的揚程,使電耗減少約90×104 kWh/a。 采用傳統(tǒng)“大開挖”作業(yè)方式,不僅土方開挖量大,而且還需大量借地、圍堰、排水、運土等工序,勢必會對人們的日常生活產(chǎn)生極大的干擾,特別是在鬧市區(qū)內(nèi)的施工。根據(jù)目前管道周圍環(huán)境,采用傳統(tǒng)“大開挖”施工時,必然要拆除部分建筑,這將給部分居民的正常生活帶來嚴重影響。而采用內(nèi)穿插HDPE管修復技術(shù)對原管道的改造只需開挖工作坑,開挖面不大,減輕了對市民正常生活的干擾。另外,“大開挖”施工的環(huán)境影響、交通影響、商業(yè)損失等成本也遠遠高于采用內(nèi)穿插HDPE管技術(shù)修復原管道的。 6 結(jié)論 該工程在日后的土地開發(fā)導致