论文--非开挖管道修复新技术---HOBAS内衬管-09-10-20修改稿

1非开挖管道修复新技术—HOBAS内衬管InnovativePipeRehabilitationTechnology—HOBASReliningPipes王明辉苏跃辉谢超凡张啸（浙江东方豪博管业有限公司，温州325000）(ZhejiangEasternHobasPipesCo.,Ltd,Wenzhou,325000)摘要本文介绍了HOBAS内衬管修复技术的特点、施工工艺及有关管材、接头、流量、推力等设计方法，结合工程案例的成功应用，表明HOBAS内衬管修复技术具有新颖、施工方便、使用寿命长、综合造价低等特点，具有广阔的应用前景。关键词非开挖修复技术HOBAS内衬管接头流量推力ABSTRACTThispaperintroducesthecharacteristicandprocessingofHOBASpipesreliningtechnologyandpresentsthemethodstopredictthepipeconstruction,couplings,flowandjackingforce.TheHOBASpipesreliningtechnologywasadoptedintheprojectsandithasaseriesofadvantage,suchasnewtechnology,simpleinconstruction,longservicelife,lowercost.Soitisanewrehabilitationtechnologywithabrightfuture.KEYWORDS：trenchlesstechnologyHOBASpipesreliningtechnologycouplingflowjackingforce一、非开挖修复技术概述近年来,随着城市的快速发展，城市中的地下管线需要扩容或改建，为减少施工对地面环境的影响，多采用非开挖施工技术。自90年代中期以来，我国非开挖的工程施工量和投入的设备数量均以每年40%以上的速度增长，非开挖技术在我国已形成了一个新兴的产业。管道的非开挖修复分为点状修复和线状修复，按修复技术分为管道再生和管道置换，几种典型的修复工艺介绍如下：1热塑性U型PE管法：先将PE管折成U型，然后用绞车引入原管道，用压缩空气或蒸汽使之复原并与原管紧贴，这种方法只适用于小口径、短距离管道修复。2PE内衬管法：将PE管经过微缩机暂时紧缩后，拖入原管内，PE管在10～24小时后恢复原尺寸，这种方法只适用于小口径管道，但施工难度较大。3管道喷涂衬装：在旧管内，水泥砂浆通过离心作用喷涂在管壁上，再经过抹光处理，在原管内壁提供一层均匀、平滑的保护层。该方法有防腐、防渗作用，对管道无增强作用。4管片管段法：将上下管片分别带入管道内进行安装，新管和旧管的间隙进行填充处理，该方法的缺点为内衬管道接头较多，质量难以保证。5内衬翻转衬管法：安装前在毡制软管中填充树脂，采用灌水的方法使之不断翻转，紧贴原管壁，然后加热，原管内形成独立的树脂内衬管，该方法对转角和接口错位有较强的适2应性，也是世界各国常用的成熟修复工法，但价格昂贵。二、HOBAS内衬管修复技术玻璃纤维增强塑料夹砂管离心浇铸工艺为瑞士HOBAS公司的专利生产技术，离心浇铸玻璃钢夹砂管又称HOBAS管，它是一种复合材料管道，是将树脂、玻璃纤维和石英砂按设定程序投入到高速旋转的模具内，在离心心力作用下经复合加工而成，外层是夹砂的树脂层，管壁中心轴的两侧是玻璃纤维增强结构层，中间是夹砂的结构支撑层，内层为纯树脂。HOBAS内衬管技术是将合适尺寸的HOBAS管按特殊的施工工艺衬入需修复的旧管内，形成“管中管”的复合结构，它的主要特点如下：1通过特殊的工艺设计，管壁设置不同的功能层，以达到不同的使用要求，管道和工艺可设计性强。2采用柔性FWC接头，它由倒顺牙式宽体橡胶密封圈外包缠绕成型的玻璃钢复合加工而成，经过管道偏转、单边加载、加大间隙等状态下的密封性测试，均无产生渗漏现象密封性能优异。3管内壁光滑、管网流体阻力小、不结垢。HOBAS内衬管粗糙系数n值为0.009，而钢管和砼管约0.013，管道修复后管径虽缩小，仍可保持原有流量。4管道耐腐蚀，HOBAS内衬管为热固性树脂制成的管道，具有天然的耐腐蚀性，无需任何防腐处理，即可在酸、碱、盐、海水、污水等腐蚀条件下长期使用，使用寿命达50年。5施工简便，受现场环境条件影响小，可带水作业，成本相对较低。三、HOBAS内衬管的设计和施工工艺1管壁结构设计根据管径、刚度、压力、轴向压缩强度、介质类型等参数进行管道的壁厚结构设计，典型的管壁结构见图1。HEA/1102HOBAS.Makethingshappen.14管壁结构asDesignBase保护层Protectivelayers结构层Structurallayers外层内层玻璃纤维层(Strength)核心(Stiffness)玻璃纤维层(Strength)图1HOBAS内衬管管壁结构图32接头设计接头分三种类型，特点和适用条件见表1、图2、图3和图4。表1HOBAS内衬管接头比较接头类型FWC接头不锈钢专用接头嵌入式FWC接头外径比管外径大40—80比管外径大24—36与管外径相同管端加工无无深度20—40适用条件原管错位小，与HOBAS管间隙大原管错位较小，与HOBAS管间隙较大原管错位大，与HOBAS管间隙小工程综合费用低较高高图2FWC管接头图3不锈钢专用接头图4嵌入式FWC接头43流量计算原管流量与HOBAS内衬管流量分别计算，再进行比较可知，在口径小一个档次的情况下，流量与原管相当。流量计算公式如下。重力流管道流量计算公式：Q=38213211DnIARnAv有压管道流量计算公式：Q=lnH25..333.10d其中，Q——流量A——过流断面v——流速n——管内壁粗糙系数R——水力半径I——水力坡度——与设计充满度h/D和水力坡度I有关的常数D——计算内直径d——管内径H——作用水头l——管线长度4推力计算HOBAS内衬管施工时，轴向受推进力的作用，允许推进力依据GB/T21492-2008《玻璃纤维增强塑料顶管》附录F计算。3101AKF式中：F——管道允许推进力，KNσ——轴向压缩强度，MPa。设计时，一般取90MPaA——有效受力面积，mm2K——安全系数，取K=3.55施工工艺HOBAS内衬管有三种衬管方法：（1）牵引法：在接收井处安放牵引设备，管道在发射井逐根安装，由牵引设备拖入原管内。5（2）顶管法：在发射井设置顶管设备，由顶管机逐节推入原管内。（3）管内安装法：将管道逐节拖入原管内，在原管内完成HOBAS内衬管的连接。HOBAS内衬管的施工工艺：①截流、抽水、冲洗、通风。②管内检查、测量，在确保安全的情况下，进入原管内检查管道错位、沉降等情况（小口径管须用检查设备），确定清理、修补、穿管方案。③管线清理、除垢、修补，以利于穿管施工。④在适当位置设立发射井和接收井，安放施工设备。⑤选用牵引法、顶管法或管内安装法完成穿管施工。⑥注浆加固，原管与HOBAS内衬管之间的间隙以水泥砂浆填充，管线端部密封处理。⑦施工完毕，验收合格后，作业井回填处理。四、工程案例（1）上海水电路衬管修复工程上海市北自来水公司位于水电路的DN900铸铁管，全长1240米，是上世纪四十年代敷设的管线，使用时间超过寿命年限，结垢严重，经常发生爆管事故，由于该路段交通繁忙，只能采用非开挖施工，经多方案论证比较，决定采用HOBAS内衬管修复技术，管材规格为DN800，刚度5000N/m2，压力0.8MPa，经计算，DN900铸铁管流量为lH1.18，DN800HOBAS管流量为lH0.18，流量与原管相当。该工程采用顶管法分三段施工，除前期施工准备、探摸资料、开挖工作井、管道清垢外，约24小时即完成200米的安装，2006年9月通过现场1.2MPa试压验收并投入使用。原管道状况和施工见图5和图6图5已严重锈蚀的铸铁管6图6衬管施工（2）嵊新污水处理厂干管衬管工程嵊新污水处理厂干管工程建设区域大，管线敷设的地形也较复杂。其中在上三高速公路与金甬高速公路（建设中）交叉处，由于此处管线不可能进行开槽施工，因此建设方决定先采用DN2000和DN2200的钢筋混凝土顶管（作为防护套管）顶进，再用DN1600和DN1800HOBAS管衬在DN2000混凝土套管内，用DN2000HOBAS管衬在DN2200混凝土管内。HOBAS管长6米，重量轻，连接方便。本工程采用了管内安装的施工方法，为了将HOBAS管快速拉入混凝土管内，在原顶管工作井铺两条导轨（槽钢）伸向HOBAS管安装的位置，再在导轨上放上特制小车，HOBAS管吊放在小车上，人工即可将其推动，见图7。采用2只5吨的手摇葫芦将HOBAS管拉动连接，然后在管端附近用砖砌成一圈以支撑固定HOBAS管。共采用DN1800HOBAS管（压力输送）216米，DN2000HOBAS管396米。7图7牵引拖管施工（3）宁波鄞州江东南污水干管修复工程鄞州城西泵站至江东南污水处理厂污水干管采用DN1200混凝土管，于2007年2月完工并通过竣工验收，2007年3月开始发生大量污水外溢现象，原因是污水干管长期承压运行，管道内部造成损伤，局部管道接口出现拉开和错位现象，以及橡胶圈止水效果差，见图8。经多方案论证对比，选用HOBAS内衬管修复技术，该管耐腐蚀、强度高、内壁光滑、寿命长，采用DN1000HOBAS管与原DN1200混凝土管流量基本相同。分三段采用管内安装法施工，图9为拖管现场。2009年5月施工完毕并通过验收。图8已渗漏的混凝土管图9牵引拖管五、结束语由于城市管网改造的加快，非开挖管道修复技术发展异常迅速,HOBAS内衬管作为非开挖修复新技术，克服了传统修复技术的各种局限性，具有耐腐蚀、保持流量、施工简便、使用寿命长、综合造价低等特点，具有广阔的应用前景。8参考文献［1］宋连促,张伟林,陈昭.国内外管道修复技术现状及发展趋势［J］.中国给水排水,2005,(3):35-37.［2］孙跃平.管道非开挖修复技术的分类和设计［J］.中国给水排水,2005,(9):37-39.［3］王承德,王伯华.地下顶管新技术-夹砂玻璃钢顶管施工［J］.建筑施工,2005,(5):57-59.