城市地下管道修修复技术

城市地下管道修修复技术1管道修复技术发展2静压裂管法工艺3折叠法工艺1管道修复技术的发展修复原因①管道老化，不能满足实际需要②管道腐蚀，结构损坏或老化③开槽敷设新管道影响交通且投资高发展历程管道修复技术是非开挖技术的组成部分，在20世纪70年代末在发达国家得到研究开发，目前已经发展为专门的行业；我国近年来城市地下管道不开槽修复技术发展十分迅速。管道非开挖修复概述国内外城市发展史表明，城市管网系统必然随着城市的发展而延伸，城市发展越快，地下管网设施的更新越快。传统的开挖更换技术，不仅耗费大量的财政开支，而且引起环境、交通、社会等一系列问题，其损失难以估量。城市发展到一定阶段，基础设施日趋完善，新建公共设施需求日趋萎缩，于此同时，感到日趋老化，各种问题陆续凸显。地下地上设施日益密集，整体管道局部损坏但大部分仍处于良好状态，管道非开挖修复技术自诞生以来日益受到的关注和青睐。现在北京城区各类地下管线长度约4.3万km，其中约3万km直接输送水、气、油的管道。按设计寿命50年计算，每年将有约600km的修复和更换长度，全部开挖北京将一片狼藉，因此必须大力发展非开挖管道修复技术。《北京市城市道路管理办法》（2005）第二十三条规定：新建、改建、扩建后交付使用未满5年或大修竣工后未满3年的城市道路，不得开挖。因特殊情况确需开挖的，由交通路政部门审核后报同级人民政府批准。管道修复的施工方法目前常用的管道修复的施工方法主要有以下几种：①传统的内衬法（插管法）②改进的内衬法（缩颈法和变形法）③软衬法（原位固定法）④缠绕法⑤喷涂法⑥浇筑法⑦管片法⑧化学稳定法⑨局部修复法改进的内衬法施工原理图各种非开挖管道修复的施工方法施工方法给水管污水管煤气管使用口径（mm）最大施工长度（m）传统的内衬法连续管法（长管）非连续管法（短管）√√√√100-2500100-1200300200改进的内衬法：拉拔法冷轧法变形法√√√√√√√√√75-60075-600100-12008001000500软衬法：翻转法绞拉法√√√50-270070-2700900150缠绕法√150-2500300喷涂法：水泥灰浆环氧树脂聚合物√√√√75-450075-300250-600150150100浇筑法√900-1500管片法√900化学稳定法√√100-600150局部修复法：补丁法注浆堵漏法机器人法√100-2800900200-900注：√表示适用的施工方法非开挖管线修复的优点①对环境、交通、商业区、拥挤的生活区干扰小②利用原有管线的轨迹，无需控制施工方向③可加大原有管道的过流能力④施工效率高，安全性好⑤不需排屑，减少了对路面的损坏管道开槽施工现场管道非开挖施工现场基本流程尽管各种非开挖修复方法的工艺有所差异，但总体流程基本如下：静压裂管法静压裂管法是管道原位全断面修复技术中的一项新工艺。其基本方式为：以待更新的旧管道为导向，在将其破碎的同时，将新管节拉入或顶入旧管道内，实施管道更新。折叠法折叠法管道内衬修复技术是使用一种外径与原管道内径相等或稍小的PE管，经折叠压缩装置将PE管按设计要求折叠变形暂时减少横截面积，经牵引机将变形后的PE管拉入清洗除瘤好的管道内，然后利用气压将折叠的PE管打开，稳压一段时间后，使PE管折叠处尽量充分打开，慢慢恢复并与原管道内壁贴合在一起，达到防腐和提高原管道承压能力、延长使用寿命的目的。聚乙烯（PE）管材聚乙烯管材在近年来被广泛应用于工业管道、城市给排水管道、燃气管道等地下管道系统，具有抵抗化学侵蚀和使用寿命长的特性，而且其优异的可焊性能够实现理想的连接。2静压裂管法工艺施工工艺简介以待更换的既有管道为导向，用专用裂管器将既有管道切开、挤碎达到扩径效果，拖入或顶入新管道，新管节直径比原有管径大一到二级。施工过程包括破碎旧管道、挤压碎片进入土体形成新管孔、安装连接形成新管道。施工设备系统主要由液压动力源、液压拉杆机、支撑架、相应数量的拉杆以及裂管器组成。静压裂管法施工示意图施工工艺流程在施工管段两端适当部位设置设备工作井和进管工作井，将裂管设备置于设备工作井内，首先将快装杆从旧管道推向进管工作井，在进管工作井将导向杆卸下，更换相应的胀破装置，与管道连接后回拉，在破碎旧管的同时，拉入新管道，以完成管道的替换施工。施工准备工作包括收集收集资料、现场勘查、沿线物探和编制施工组织设计、施工方案等技术准备，现在围挡、导行交通等现场准备和技术安全交底、培训等组织准备工作。施工准备工作接通临时线∕旧管道停气置换开挖工作井短管CCTV内窥仪检测旧管道清洗裂管设备安装PE管节焊接裂管器挤阔PE管试压回填井位全线试压恢复路面恢复供气竣工测量施工工艺流程工艺优缺点分析主要优点①施工简单易行、速度快、造价省②管道适用范围广③修复管道清洗要求低④在一定范围内能扩径，增加流量⑤带周边环境影响小主要缺点①破碎旧管时的挤压和振动对周边建筑物产生危害②需安装护套以保护新管③单次更换长度短（＜100m）④弯头处理较为困难施工工程简介1.工程概况某燃气集团公司在静安里中压线天然气管网改造工程中使用裂管施工工艺，取得了成功的施工实践。工程起点为既有DN200中压A天然气闸井，终点为静安里中低压调压站，沿途没有用户支线。待修复管道为DN200的无缝钢管，新管材为SDR11的直径200PE管，管段长477m；采用800G型裂管设备，共设工作井8座，工期26天。2.工程现场调查工程地质情况调查：确定各岩土层厚度、取样深度、含水量、颗粒度承载力标准值等数据，给出穿越地形和地质钻探剖面图。管道情况调查：确定待修复管道埋深、拐点、三通、阀门、凝水缸及其他管道附件的位置，附近埋地管道和其他地上地下构筑物的情况。3.施工组织与设计考虑因素①对存在三通、阀门等附件的管线连接处必须暴露开挖；②管道走向变化处（＞10°）必须暴露开挖；③根据设备能力及施工条件确定一次施工长度；④工作井的位置不应影响交通。工作井设置共设置9个工作井：6、7、8号为设备井；1、3、4、5为进管井；1-1、2为复合井，划分为8个施工段。工作井断面确定L=〔H×（4R－H）〕0.5DN式中L——工作井长度（m）H——敷设（管中距地面）深度（m）R——聚乙烯管许用弯曲半径（m）R≥25DNDN——公程直径（m）静安里中压线天然气管网改造工程施工示意图4.旧管道清洗管道内部污垢较多时，需先进行清洗。沉积物较疏松时选用机械清洗，沉积物较多且结垢坚硬时选用高压水清洗，沉积物为粘稠油状物时选用化学清洗剂清洗。该工程管道沉积物较少，只局部采用高压水进行清洗。5.裂管设备安装800G型裂管设备吊放在设备井内，以旧管道中心和所在井壁面为基准，安放平整，液压动力设备放置在设备井外，设备支撑稳固。6.设置切割刀具角度割刀角度设置以不破坏管道与管道上的回填土之间的平衡力为原则，角度已设置在“5点”或“7点”位置。割刀轮位置施工注意事项1.裂管设备操作要点裂管作业•当导向杆已到达管井口时，应停止连接块装杆；•将磁性挡块放入铰接杆两端的凹窝内；•滚刀进入旧管道管口时刀刃应在“5点”或“7点”位置上。管道就位•拉管过程中在新旧管壁之间填入柔性材料以减少摩擦；•施工时记录推拉杆连接数量以推断推拉杆位置；•PE管拉入拖动过程中记录最大压力值变化；•准备充足，施工安排合理有序，严格填写施工记录。施工注意事项回拉管过程中如遇管道突然停止不前，可能是管道被重物压住所致。应在被卡住的地点开挖，移除重物，继续回拉。回拉管过程如起点时就被卡住，可能是因为旧管周围土体密度大所引起。应取下裂管头，用割刀割裂旧管，垒坝注水，淹没管顶，蓄水一天浸软土层；抽走蓄水，继续回拉。2.回拉管注意事项工程结果与建议1.工程结果采用原位裂管法将DN200的无缝钢管置换为DN200的聚乙烯新管道，全长477m在28d预定工期内施工完毕。除工作井占用道路设置围挡外，其余部位保持路面交通，影响较小。2.改进建议•国内设备配套性差，政府应引导企业消化引进技术设备；•国内尚无管道修复前后检测评价技术和评价标准，应着手编制；•国内尚无行业标准，地方可先行编制地方标准。3折叠法工艺1.工艺原理折叠法管道内衬修复技术使用外径与原管道内径相等或稍小的PE管，经折叠压缩将PE管折叠变形，拉入清洗除瘤好的管道内，利用气压将折叠的PE管打开，慢慢恢复并与原管道内壁贴合在一起，达到防腐和提高原管道承压能力、延长使用寿命的目的。2.工艺适用范围适用管道类型为：压力管道、重力管道及石油、天然气、煤气及化工管道。内衬管管材：压力管道内衬常用PE管材，重力管道可选用PVC内衬折叠管。修复管道直径：100-1200mm，通常只用于直管段。据报道，修复直径为400mm的管道时最大施工长度大800mm，取决于滚筒容量、回拖机构的回拖力及材料的强度。内衬管修复前后变化工艺特点及流程图工艺特点①施工占用场地小，环保性好②新旧管配合紧密，无需注浆③单次修复距离长④管道过流断面损失小⑤对管道清洗要求低⑥穿插顺畅⑦施工周期短⑧使用寿命长⑨经济性好施工工艺流程图工程实例德国某供水管道修复工程曾是世界上最大直径的PE折叠法修复工程，旧管管径DN=1500mm，为承插式，每5m一节。修复前多处漏水，漏水量达35L∕s。修复长度550m并有90°慢转弯。内衬PE管外径1480mm，SDR61，重量54t，修复中停水时间72h。Subetrra折叠机插入折叠管