翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法用于供水管道修復(fù)淺析

1、翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法用于供水管道修復(fù)淺析發(fā)布日期2010-03-08翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法用于供水管道修復(fù)淺析 王曉東  崔丹  張黎明 謝昀廣州市自來水公司1 國(guó)內(nèi)非開挖技術(shù)概況根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2008年我國(guó)利用非開挖技術(shù)完成的管道修復(fù)和管道更換工程量達(dá)229.4公里，略多于2007年的210.8公里。歷年我國(guó)非開挖管道修復(fù)和更換的工作量見下圖：2008年我國(guó)非開挖管道修復(fù)和更換工程具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：u      大部分管道采用的是改進(jìn)的內(nèi)襯法（模壓法、拉拔縮徑法和折疊變形法），占全部工程量的62.4，翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法（CIPP）所占比例也

2、較大，約15.3；u      修復(fù)的管道類型中工業(yè)管道和自來水管道所占的比例較大；u      所修復(fù)的管道直徑均在2 米以下，主要為0.51.0 米的管道，管材以鋼管為主。 2 國(guó)內(nèi)翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法應(yīng)用及廠家情況經(jīng)從相關(guān)廠家和水司多方了解，翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法在國(guó)內(nèi)供水行業(yè)應(yīng)用較少，基本還處于試驗(yàn)階段。在污水、排水行業(yè)應(yīng)用較多，因?yàn)槲鬯团潘艿缹?duì)衛(wèi)生性能、密封性能要求較低，而且有檢查井可作為施工時(shí)的工作井，避免開挖路面。國(guó)內(nèi)有能力實(shí)施翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法的廠家情況如下：（1）中拓管道清洗修復(fù)工程有限公司該

3、公司為中原油田行業(yè)公司成員單位，是國(guó)內(nèi)首家以非開挖技術(shù)作為主導(dǎo)的管道清洗、修復(fù)、監(jiān)測(cè)的專業(yè)化公司。該公司目前擁有“U”型HDPE管穿插法、復(fù)合材料軟管翻轉(zhuǎn)法（CIPP）、涂覆法、內(nèi)襯不銹鋼法等多種非開挖修復(fù)技術(shù)。該公司在深圳、南京、湖南岳陽、武漢等水司采用CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)過供水管道。（2）管麗環(huán)境技術(shù)（上海）有限公司該公司是成立于2003年12月的外商獨(dú)資企業(yè)，從日本引進(jìn)了CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯發(fā)管道非開挖修復(fù)技術(shù)。至2008年12月底，完成相關(guān)工程業(yè)績(jī)40宗，修復(fù)管道總長(zhǎng)度達(dá)到7100米，業(yè)務(wù)區(qū)域主要在上海、浙江、湖南等地，主要工程類型為污水、排水管道修復(fù)。（3）上海阿思列夫非開挖工程有限公

4、司該公司是由丹麥派爾公司直接在中國(guó)設(shè)立的分公司。丹麥派爾公司成立至今已有60年歷史，是世界第二大非開挖管線修復(fù)工程公司。該公司業(yè)務(wù)區(qū)域在上海市，與自來水、污水、天然氣管道公司都有合作。2004年該公司在上海四平路首創(chuàng)世界最大口徑非開挖壓力管道翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)工程DN1500。（4）上海華焰燃?xì)夤艿拦こ碳夹g(shù)發(fā)展有限公司該公司是原上海市煤氣公司改制成立的一家專門從事非開挖和燃?xì)?、自來水、化工等管道特種技術(shù)開發(fā)和施工一體化的科技型施工企業(yè)。該公司采用非開挖技術(shù)的主要工程類型為燃?xì)夤艿?。?）河北肅安實(shí)業(yè)集團(tuán)有限公司該公司是一家多行業(yè)、跨地區(qū)具有綜合實(shí)力的集團(tuán)公司，注冊(cè)資本3000萬元，下設(shè)八個(gè)分公司、六

5、個(gè)聯(lián)合體，掌握U-HDPE內(nèi)襯穿插法、CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法等非開挖修復(fù)技術(shù)。該公司主要業(yè)務(wù)區(qū)域在北京市及少量外省市，主要工程類型為煤氣管道修復(fù)，有北京市自來水管道修復(fù)的實(shí)例。（6）香港其士國(guó)際集團(tuán)公司其士集團(tuán)1970零年在香港成立。經(jīng)過三十多年的發(fā)展，現(xiàn)已成為一家跨國(guó)綜合企業(yè)，業(yè)務(wù)遍及中國(guó)、東南亞、歐洲、北美洲、澳洲及中東地區(qū)。其士集團(tuán)于1998年開拓管道翻新業(yè)務(wù)，并于香港成立首間管道翻新公司。其士管道科技采用比利時(shí)諾道公司襯管材料及CIPP修復(fù)技術(shù)，擅長(zhǎng)翻新直徑75亳米至1,200亳米的各類管道，在香港地區(qū)有較多工程實(shí)例。 3 管道非開挖修復(fù)技術(shù)對(duì)比3.1 傳統(tǒng)的內(nèi)襯法（小管穿大管法

6、）施工時(shí)將一直徑較小的新管插入或拉入舊管內(nèi)，新管和舊管之間的環(huán)形空間通常用灌漿固結(jié)。該方法施工簡(jiǎn)單，對(duì)工人的技術(shù)要求低，施工速度快，投資少。缺點(diǎn)是過流斷面損失較大、環(huán)形間隙要求灌漿、支管連接需開挖進(jìn)行、一般只適用于圓形斷面管道。該方法目前已較少使用。3.2 穿插內(nèi)襯法分為普通的HDPE縮徑法、U-HDPE穿插法等。這種修復(fù)技術(shù)是在施工前，臨時(shí)將新管的斷面減小，就位之后再使它膨脹恢復(fù)到原來的大小和形狀，以保證與舊管緊密結(jié)合。新的襯管首先減小尺寸(在現(xiàn)場(chǎng)或加工廠)，隨后插入舊管，最后使用熱力、壓力或自然的方法恢復(fù)原來的大小和尺寸。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：不需灌漿，施工速度快；過流斷面損失很小；可適應(yīng)較大曲

7、率半徑彎管；可長(zhǎng)距離修復(fù)，接頭少，甚至沒有；可在開挖的工作坑或人井內(nèi)進(jìn)行施工。缺點(diǎn)是：支管接頭需開挖進(jìn)行；舊管的結(jié)構(gòu)破壞會(huì)導(dǎo)致施工困難；不同的方法對(duì)操作人員技術(shù)要求不同。3.3 CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法即把灌浸有熱硬化性樹脂的軟管材料運(yùn)到工地現(xiàn)場(chǎng)，利用水和空氣的壓力把材料翻轉(zhuǎn)送至管道并使其緊貼于管道內(nèi)壁，通過熱水、蒸氣、噴淋或紫外線加熱的方法使樹脂材料固化，在舊管內(nèi)形成一根高強(qiáng)度的內(nèi)襯樹脂新管的方法。該類型修復(fù)技術(shù)還有牽引法內(nèi)襯。該方法的優(yōu)點(diǎn)是：施工速度快；沒有接頭、表面光滑、流動(dòng)性好；可適應(yīng)非圓形斷面、彎曲的管段和有小變形的地方；可利用現(xiàn)有的人井或少量開挖作為入口；新舊管之間沒有

8、環(huán)形空間、新管具有防腐、抗?jié)B的功能。缺點(diǎn)是：需特殊的施工設(shè)備，對(duì)工人的素質(zhì)要求高；工程規(guī)模小時(shí)，成本較高；樹脂固化時(shí)間較長(zhǎng)；每個(gè)工程要求不同的編織管；旋工時(shí)，必須控制地下水的滲透。3.4 其它方法其它方法還有螺旋制管法、爆管法等，由于采用較少，這里不做比較。典型管道修復(fù)方法對(duì)比工法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)正常修復(fù)1.安裝新管時(shí)，不影響舊管供水。2.施工技術(shù)成熟，具備施工能力的單位多。3.工程完成后，開叉接駁均可采用常規(guī)的方法，可采用不停水開叉，管理方便。1.需要開挖路面施工，賠償路面修復(fù)費(fèi)用。2.影響交通。3.需要地下管廊空間進(jìn)行施工。HDPE穿插法1.對(duì)交通影響較小，不占用地下管廊空間。2.施工速度快。3.

9、過流斷面損失很小。4.新管摩阻系數(shù)小，衛(wèi)生等級(jí)高。5.可適應(yīng)較大曲率半徑彎管。6.可長(zhǎng)距離修復(fù)，接頭少。7.可在開挖的工作坑或人井內(nèi)進(jìn)行施工。8.新舊管之間沒有空隙，不需要灌漿。9.施工費(fèi)用低于正常修復(fù)。10.襯管可完全承受供水壓力。1.施工期間需要停水或安裝臨時(shí)管供水。2.HDPE管在穿插之前需要較大的場(chǎng)地排放。3.不同的施工方法有不同的技術(shù)要求。4.施工完成后，開叉接駁需要斷管進(jìn)行，需要采用專用的接口處理方法。5.需要舊管內(nèi)壁清洗后比較光滑。6.內(nèi)襯管材需要舊管開孔后測(cè)量?jī)?nèi)徑后定做。CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法1.基本不影響交通，不占用地下管廊空間。2.長(zhǎng)距離修復(fù)時(shí)，施工配合較多，造成工程時(shí)間較長(zhǎng)。

10、3.施工速度快。4.沒有接頭、表面光滑、摩阻系數(shù)小。5.可適應(yīng)非圓形斷面、彎曲的管段和有小變形的地方。6.可利用現(xiàn)有的人井或少量開挖作為入口（排水管道可以直接利用現(xiàn)有檢查井）。7.新舊管之間結(jié)合緊密，沒有環(huán)形空間、新管具有防腐、抗?jié)B的功能。1.施工費(fèi)用高于正常修復(fù)方法，工程規(guī)模越小，單位成本越高。2.施工期間需要停水或安裝臨時(shí)管供水。3.需要特殊的施工設(shè)備，對(duì)工人技術(shù)要求較高，投資較大。4.需要控制地下水的滲透。5.每個(gè)工程需要定制不同的編織管。6.襯管材料沒有國(guó)內(nèi)衛(wèi)生部門頒發(fā)的衛(wèi)生許可批件（諾道公司材料有國(guó)外檢測(cè)報(bào)告）。7.根據(jù)設(shè)計(jì)襯管厚度，需要與舊管一起承受壓力。8.施工完成后，開叉接駁時(shí)

11、需要斷管，需要采用專用的端口處理技術(shù)處理接口。CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法與HDPE穿插法相比，適應(yīng)的范圍更廣，但對(duì)材料、施工技術(shù)的要求更高。 4 廣州水司工程實(shí)例介紹4.1 項(xiàng)目背景修復(fù)管道位于黃石東路，材質(zhì)為砼管，總長(zhǎng)度330米，安裝于1990年。由于管材自身的脆性及管道接口橡膠圈老化等原因而經(jīng)常發(fā)生爆漏，嚴(yán)重影響供水和交通安全。由于該管位于中心城區(qū)主干路的車行道上，較難按常規(guī)大開挖工藝實(shí)施管道更新，所以決定試點(diǎn)使用翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法進(jìn)行修復(fù)。4.2 施工過程待修復(fù)的D600砼管管面覆土約1.2米，新設(shè)置市政管道常用的圓形磚砌閥門井形式作為內(nèi)襯修復(fù)工藝臨時(shí)工作井，且工作井蓋采用預(yù)制鋼筋混凝土閥門井

12、蓋，夜間施工時(shí)打開井蓋作業(yè)，白天復(fù)蓋恢復(fù)路面交通。工作井開挖深度為管底以下30-50厘米，所需空間不僅能滿足將襯管插入原管的需求，還能滿足一個(gè)工人的施工工作空間。本工程采用機(jī)械清洗和高壓水清洗相結(jié)合的方法，配以內(nèi)窺鏡檢測(cè)，以管道內(nèi)壁無塵、無顆粒、無油垢，無超過1cm尖銳突起為合格，管道清洗是本工藝中時(shí)間最長(zhǎng)且最為重要的一道工序，管道清洗的干凈程度將直接影響內(nèi)襯施工效果。主要包括清洗管及殘留水及碎屑物的清除兩項(xiàng)工作。清管操作是采用清管器以低速通過嚴(yán)重結(jié)垢的管道內(nèi)壁，徹底清除附在其上的結(jié)垢物、沉積物、原涂層的松疏或變質(zhì)的殘留物以及其它外界異物。碎屑物的清除操作是采用柱塞器通過砼管內(nèi)壁，以清除管內(nèi)壁

13、的殘留水及碎屑物。將充滿樹脂的內(nèi)襯管通過翻轉(zhuǎn)艙內(nèi)的滾筒擠壓并卷入翻轉(zhuǎn)壓力艙內(nèi)。整條內(nèi)襯管最后將拉成一卷。內(nèi)襯管的另一端被固定在一個(gè)翻轉(zhuǎn)頭上。圖1  內(nèi)襯現(xiàn)場(chǎng)實(shí)況圖內(nèi)襯管在艙內(nèi)空氣壓力的作用下，將從里面向外翻，因?yàn)榉D(zhuǎn)，原本處于外表面的涂層將成為內(nèi)表面,也就是翻轉(zhuǎn)以后新的管道內(nèi)壁，而涂滿樹脂的織物支撐結(jié)構(gòu)則與原管道內(nèi)壁相貼。在空氣壓力的作用下，襯管在管道內(nèi)以每分鐘約2米的速度前進(jìn)，且該速度可以通過翻轉(zhuǎn)艙內(nèi)滾軸的轉(zhuǎn)速來控制。在穿管過程中,內(nèi)襯管是在沒有摩擦的情況下進(jìn)入原管，避免了其遭到損壞的風(fēng)險(xiǎn)。此外，內(nèi)襯管的直徑只比原管直徑有輕微縮小，它的延長(zhǎng)性和極大的柔韌性使其能在較低的翻轉(zhuǎn)壓力下達(dá)

14、到標(biāo)準(zhǔn)的直徑值。因此,內(nèi)襯管可以自然抵消母管內(nèi)已存在的各種問題：如母管的直徑變化,管道部分缺損，甚至橢圓狀的變形等。多余的樹脂可以用作填充母管內(nèi)表面的不平,孔眼,缺損,凹槽等各種缺陷。待內(nèi)襯管到達(dá)工作井末端后并露出約1米的長(zhǎng)度時(shí)，將其末端固定，接著在多出部分的內(nèi)襯管上插入一些用來釋放空氣的管子,這些管子同時(shí)連接在一個(gè)放散筒上。然后一端通過翻轉(zhuǎn)車上的蒸汽鍋爐將蒸汽注入襯管內(nèi)，另一端通過放散筒釋放蒸汽。這樣襯管內(nèi)的溫度就開始不斷升高,達(dá)到某一恒溫直到環(huán)氧樹脂固化。內(nèi)襯固化采用常溫帶壓固化。環(huán)氧樹脂的固化時(shí)間取決于以下因素:工作段長(zhǎng)度,母管直徑,地下情況,使用的蒸汽鍋爐功率以及空氣壓縮機(jī)的流動(dòng)速率。

15、本工程采用常規(guī)參數(shù)，固化壓力為0.08Mpa，固化時(shí)間約6小時(shí)。當(dāng)環(huán)氧樹脂固化后，停止輸入蒸汽改用冷空氣進(jìn)行降溫，直到襯管內(nèi)的溫度達(dá)到常溫。圖2  蒸汽養(yǎng)護(hù)設(shè)備管線內(nèi)襯固化工序完成后，切除管端多余內(nèi)襯，管口端部采用專業(yè)密封膠和不銹鋼壓環(huán)使封口加強(qiáng)。末端處理是為襯管末端提供機(jī)械保護(hù)并在母管與襯管間形成一個(gè)平滑均勻的過渡面，從而防止襯管因長(zhǎng)期使用而造成端口損壞。每段襯管兩端都以此種方法處理完成后，傳統(tǒng)的管道連接方式均完全適用。圖3  末端機(jī)械密封系統(tǒng)示意圖（說明：1母管；2襯管；3快速密封劑；4塑料墊圈；5不銹鋼環(huán)） 對(duì)于今后的維修養(yǎng)護(hù)或安裝新支管，只需要用慢速切割機(jī)

16、將襯管后的管道割斷，在兩邊安裝套環(huán)，然后用傳統(tǒng)的連接方法連接。例如原管道是鑄鐵管，先在切割邊裝一個(gè)不銹鋼套環(huán)，然后用鑄鐵套筒或鑄鐵法蘭安裝一個(gè)新的三通。 4.3 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較在對(duì)黃石東路北側(cè)DN600混凝土管實(shí)施非開挖翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)新工藝試驗(yàn)的同時(shí)，在該路段南側(cè)車行道上實(shí)施大開挖工藝安裝DN800球墨鑄鐵管，兩種工藝不同口徑的供水管道安裝費(fèi)用作經(jīng)濟(jì)對(duì)比，見下表： 表1  兩種施工工藝經(jīng)濟(jì)比較表序號(hào)項(xiàng)目費(fèi)用名稱DN600砼管非開挖內(nèi)襯修復(fù)工藝費(fèi)用（元/米）DN800球管采用大開挖施工工藝費(fèi)用（元/米）1施工費(fèi)60311552主材費(fèi)403615133城市道路開挖修復(fù)費(fèi)6

17、117594交通疏導(dǎo)費(fèi)0935合計(jì)47004520由上表數(shù)據(jù)可知，D600砼管非開挖內(nèi)襯修復(fù)工藝與DN800球管采用開挖施工工藝的綜合單價(jià)分別為4700元/米和4520元/米，兩種工藝在造價(jià)方面的差異主要表現(xiàn)在主材費(fèi)及開挖費(fèi)上。非開挖內(nèi)襯修復(fù)工藝由于采用進(jìn)口內(nèi)襯材料及引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，內(nèi)襯材料的成本較高。另一方面，非開挖內(nèi)襯修復(fù)工藝的道路開挖修復(fù)費(fèi)用較開挖工藝明顯減少，且前者采用夜間施工白天照常通車的施工安排，對(duì)交通影響較小且具有較好的社會(huì)及環(huán)境效益。 5 CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法的實(shí)施建議5.1 CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法施工技術(shù)比較成熟，適應(yīng)的管道范圍較廣，國(guó)內(nèi)能實(shí)施該項(xiàng)施工方法的廠家很多，具備在供水行業(yè)實(shí)施的條件，可作為正常大開挖修復(fù)工藝的一種有益的補(bǔ)充。5.2 CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法在國(guó)內(nèi)各地水司均為在個(gè)別案例中試點(diǎn)采用，還未得到