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给排水工程不开挖翻衬法管道内衬修复技术分析

文章出处:http://www.yamaxunsy.com发布时间:2019-3-1 15:45:12

1引言
    在给排水工程中,对于1990年以前被埋设的金属管道,大部分管道并没有做内防腐的措施,所以管道内部非常容易出现积累污垢、受到腐蚀、管道穿孔等问题,这会严重影响到供水的水质。目前,全国范围内各个大中城市,如北京、天津、大连等,纷纷开始对给排水工程的管道进行维修、改造乃至更换,各城市的做法可总结为以下几种:如果经济条件较好,有足够资金,一般选择废除旧管道、铺设新管道,此做法需求很大的资金投入;反之,没有相应经济条件的地区,则会选择不需开挖管道的内衬修复技术。
    除了在给排水工程中有这个问题,在管道行业的起源——石油行业中,也对不开挖管道内衬修复技术有更急迫的需求。因此,如何使维修地下管道简单化、经济化,已经成为管道工程界的重要研究课题。
2技术的国内外发展现状
    不开挖旧管道修复指的是,当管道所在的实际环境中不允许其进行开挖换新、修理,或选择开挖管道非常不经济划算,或管道经综合分析属于不应该废弃的情况,或为提高管道输送能力、延长其使用寿命等情况下,对管道进行的一种在线维修方式。经过几十年的研究开发与实践,现在形成的工艺技术有十多种,大概可以分为三类:①插入套管法(其中包括原形套管法和折叠式套管法);②涂层法;③软管翻衬法。接下来对三种方法进行简要介绍。
    (1)插入套管法。此方法的原理是将准备好的塑料原形管或者折叠式套管通过焊接、牵引就位等步骤固定在旧管线上。
    (2)内涂层法。目前,经过多年的实践总结改进与原材料工业的发展,目前,已经形成了几种工艺,比如:水泥砂浆衬里、树脂涂层等,但是,此方法的有些工序还有待改进,比如表面处理技术、质量检测技术等。
    (3)软管翻衬法。从1980年以来,美国、英国、日本等国家的新技术产业兴起,且发展速度较快,随着其高分子化学工业的快速发展,软管翻衬法应运而生。此方法的工作原理是:在水压或气压的助力下,将复合增强聚酯纤维和热固型树脂等材料进行翻衬,使用热水或自然冷却方法进行固化,在此方法中,衬里厚度范围是4~20mm,施工管径是2O~3000mm,单次施工长度是900m,最大施工压力是1.72MPa,内衬层的最高使用温度达可达95℃,继续使用寿命是30年以上,目前,由于此方法使用范围广、施工要求简单,所以是当前使用较为广泛的方法。
    我国技术人员在借鉴国外工艺的基础上,从我国实际国情出发,结合我国地下管道中存在的特殊实际问题,比如:管壁厚度不均、管道内焊瘤、管道沉降导致接口错位等诸多问题,创造出了不开挖翻衬法管道内衬修复技术,该技术可谓十分具有中国特色,其具有我国独立知识产权,而且处于国际先进水平。
    这项技术的原理是:在不开挖地面的原则下,利用现存的地面开口,比如:管道三通、阀门等,选择复合纤维增强软管作为载体(此材料是具有防渗透、耐蚀功能的保护膜)浸渍环氧聚合物,依靠水、气体作为动力,使软管紧紧贴于旧管道的内层,等待软管固化后,就会在旧管道内形成光滑的、与原管道成为一个整体的“管中管”,从而修复被腐蚀的管道、延长管道的寿命。这种技术,不仅能够有效解决管道的损坏问题,提高管道各类性能,延长管道寿命,其资金消耗少,也能够对环境保护起到很大的积极作用,还不需要对地面进行大面积开挖,所以也不会影响交通、对人们的日常生活造成不便,有很强的实用性。

3不开挖翻衬法管道内衬修复技术的主要工序、指标与特点
3.1主要工序

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对不开挖翻衬法管道内衬修复技术的主要工序介绍如下:
    (1)清管:使用水性清洗液,采用机械工艺,清除旧管道内的污垢、锈迹,使管道内壁的金属可见度达到60%以上;
    (2)CCTV检查:利用CCTV管内摄录器,对管道内的清洁质量、内衬层的质量进行详细检查;
    (3)固化:对软管进行加热或常温固化等操作,使其表面变得光滑而且坚硬,并且能够紧密贴在旧管道的内壁上,成为“管中管”;
    (4)软管制作、基料配制、合成作业:采用机电一体化翻衬机组(具有知识产权),实现高分子材料的配比和软管输送这两个步骤的自动化,确保软管的厚度非常均匀,保证其各项性能、指标达到技术设计要求;
    (5)端口处理,选用“套袖式”连管,确保端口可靠,同时确保端口不会对内衬材料造成伤害;
    (6)试压连管:等到内管完全固化后,根据管道施工相关规范,分段进对管道进行试压,等待业主验收合格后,就可以进行最后的连管工序和投产。
3.2不开挖翻衬法管道内衬修复技术的主要技术指标
    此技术可修复的管道直径范围为:50~1200mm,可承受压力范围为:0.6~10.5MPa,粗糙度低于5t~,m,内衬的厚度范围为:2-10mm,工作最高温度可达95%,作业坑面积大概为2mx1.5m,与原管道相比,其输送压力可提高3-5%,输量可提高1O%左右,抗弯强度大于等于90MPa,抗拉强度大于等于65MPa,抗压强度大于等于1IOMPa,击穿电压约为3.5kV/mm,抗冲击能力强,单次翻衬长度可达lO00m,使用寿命可达30~5O年,介质包括油气水或者酸碱性腐蚀介质,投资消耗不到新建钢质管的60%,在进行内衬材料选择时,可以根据管道输送物质类型,选用满足食品级卫生要求的无毒材料。
4不开挖翻衬法管道内衬修复技术的优点
    与其他管道修复技术相比,不开挖翻衬法管道内衬修复技术的优点很明显,列举如下:①施工要求较少,即使在管道错口处、弯头处等复杂结构处,也可以施工;②作业坑较小,造价较低,施工周期较短,对周边影响较小,对环境的污染较少;③内衬层很薄;④施工设备要求简单,周期较短;⑤施工时间较为自由,不会受到季节影响:⑥适用范围广,被修复管道类型(材质、形状)适用类型局限较少,对管道清理程度的要求不高;⑦其线膨胀系数与钢质管道的线膨胀系数非常接近;⑧能够使管道的输量和输送压力提高。

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根按美国NACE机构的相关质量检验标准要求,在管道修复的施工过程中,对内衬材料造成的划痕深度应当小于10%,对于不开挖翻衬法管道内衬修复技术来说,其内衬管是没有固化前翻衬进管道内的,衬管与原管道之间并没有相对滑移的现象,所以根本不会存在以上问题;而且,此技术中,由于精心选用了较为特殊的材料,所以施工工艺也比较简便,所以该技术能够满足使用领域内的技术要求。

5不开挖翻衬法管道内衬修复工程的技术创新点及造价
    该技术具有以下创新点:①内衬的软管与外部旧管道贴合得非常紧密;②内衬管道具有很强的适应性,施工难度不高,但是其耐用度很高;③其施工与加工已经实现了机电体化。
    该技术已经申请了以下专利技术:①翻衬法复合软管成形装置;②修复地下管道的复合软管:③组装式翻衬法管道修复装置。
6问题探讨
    给排水工程中的不开挖翻衬法管道内衬修复工程的技术的应用前景十分良好,但其现在还存在一些问题需要注意,对其探讨如下:
    (1)目前,该技术在我国已经有了一个较为良好的发展,而且已经在管道工程界和业主的积极认可,越来越多的工程单位开始消防,因此,此技术需要尽快规范化,才能得到更加有序的发展。
    (2)该技术原理虽简单,但是每个环节都需要深厚的专业知识积累。因此,其技术应当强化专业分工并分专业开发,还应该提高机电一体化水平,减少人为失误。
    (3)应当加大该技术的宣传力度,让用户充分了解该技术的国际先进性与良好经济型,扩大该技术的市场,并且通过提高管理水平降低工程的成本,使该技术更具有普及性。
7结束语
    目前,不开挖翻衬法管道内衬修复技术是世界上工人的最为简单化、经济化的方法,其在我国已进入了进一步开拓阶段。该技术在应用中,适用管道类型多、作业难度低、对环境的污染较小、负面影响小,优点诸多,因此发展前景非常良好,为了给其积极发展创造良好环境,国家相关部门应当尽快制定技术标准,各个建筑单位也应该重视人才筛选、技术开发与宣传等,从而更好地使该技术发挥效用。


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