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管道翻转内衬修复技术的探讨
更新日期:2012-08-09  浏览:3055
 

随着现代工业的发展,管道无论是在人们日常的生活中还是在现代城市建设的建设中都显得越来越重要。而大量的城市燃气管道和埋地工业管道在投入运营15-20年后,就进入了事故高发期,都会发生不同程度的损坏。所以有计划的开展对旧管道的修复已是刻不容缓。而对这些故障管道采用何种修复技术,是管道管理者特别是城市管道管理者无法回避的问题,正是在这样的背景下,管道的非开挖修复技术便营运而生。因为同传统的开挖修复管道或是更换管道相比,非开挖修复技术有着很多的优势[2]:(1)减少了开挖施工对居民正常生活的干扰,以及对环境、交通和周边建筑基础的破坏和不良影响。 (2)在开挖施工无法进行或不允许开挖施工的场合(如穿越河流、湖泊、重要交通干线、重要建筑物的地下管线),可用非开挖技术从其下方穿越铺设,提高了管道的修复范围。(3)具有较好的经济和社会效益,在可比性相同的情况下,非开挖管线铺设、更换、修复的综合技术经济和社会效益均低于开挖施工。而且据有关资料统计[3],发达国家对故障管道采用全部更新的比倒不足5%,大多是采用修复更新的方法。并且从实用角度,因管道的局部损坏而废弃或更换大部分管段,显然是不经济的。正是在这种大的国际环境下,非开挖修复技术得到了快速发展,尤其是其中的管道翻转内衬修复技术应用更是得到了迅猛发展,被目前世界上公认成最为简便和经济的方法。

2、翻转内衬法管道修复的原理
旧管道非开挖修复技术是指在用管道所处环境无法采用开挖更新、修理或开挖管道很不经济的情况,经综合经济分析而又不应废弃,或为了提高输送量、充分利用管材的腐蚀余量、盐延长使用寿命而采取的一种在线维修方式。经过半个多世纪的开发实践,形成了多种工艺技术。而对管道实施翻转内衬进行修复则最早是由英国工程师于20世纪70年代为修复下水管道开发而来,随着其技术的成熟,最近在全球范围内得到了广泛的推广和应用,尤其是在80年代后期,该项技术遍及欧洲、美洲、东南亚等40多个国家和地区,并且已经形成了专门的公司和产业,像世界著名的跨国公司Insitutorm 公司就是这样一家专业性的管道修复公司。目前国内这项技术尚处于起步阶段,许多方面的相关应用都是依赖于进口。
翻转内村法修复管道的原理是以浸透热固性树脂的纤维增强软管或编织软管作为管道的衬里材料,采用气压或液压法将此软管翻转进管道内,并使浸透热固性树脂的一面贴附在钢管内壁表面并压紧,然后采用热水或蒸汽使软管上的热固性树脂固化,形成一层坚硬的“管中管”结构,从而使已发生破损或失去输送功能的城市燃气和埋地管道在原地原位得到重建和更新。
3、翻转内衬法管道修复技术的主要工序、技术特点[1]
3.1 翻衬法管道修复技术主要工序软管制作、基料配制及合成:采用具有知识产权的机电一体化翻衬机组实现高分子材料配比和软管输送速度自动化,保证软管厚度均匀且各项机械性能和技术指标达到设计要求。
清管:采用机械工艺和水性清洗液,清洗管内原油、结蜡结垢和除锈,达到管内壁60%见到金属为止。
CCTV检查:采用CCTV管内摄录器检查清管和内衬层质量。
固化:采用加热或常温固化措施,使软管成为表面光滑而又坚硬的紧密贴在管内壁的“管中管”。
端口处理:采用“套袖式”连管,保证端口的可靠性又不至于对内衬材料造成伤害。
试压连管:待完全固化后分段按管道施工规范进行试压,业主验收后连管和投产。
3.2 主要特点
1)施工仅需开挖工作坑路面、避免了全线大开槽,从而减小了对城市交通、环境和人民生活的干扰,具有定点开挖且开挖量小,无污染,对周边环境影响小的特点。
2)施工设备简单,修复技术可靠,便于实施,速度快捷,而且还不受季节的影响。
3)适用范围广,可适用于不同材质、不同类型和不同管径大小的城市燃气和埋地管道的修复。
4)修复质量可靠,其内衬层光精连续,具有优异的机械性能和耐化学性能;
5)修复工艺已配套并经实际工程检验,且已建立了系列相关的质量保障体系,可以保证提高管线的整体性能。
4、其它管道非开挖修复技术方法
对管道实施非开挖修复,除了翻转内衬法,大体还有以下方法:即内衬管滑入衬装法、无缝衬装法、管道喷涂衬装法、爆管衬装法[4]
4.1、内衬管滑入衬装法
该法是将一条新的塑料管插入旧的原管道内,在新旧管道之间的环形间隙灌浆,予以固结,形成一种管中管的管道结构,从而使塑料管道的防腐性能和金属材料的机械性能合二为一,改进管道的工作性能。一般内衬塑料管的管径小于原有管道的管径,衬入塑料管后,虽然管道的摩擦系数减小,但其横截面积也变小,所以衬管后管道的过水能力会有所下降,其最大可下降30%。
4.2、无缝衬装法
该法是将直径大于或等于原管道管径的塑料管衬入管道,衬装后塑料管变形复原并与原有管道内壁紧紧贴在一起而无需灌入砂浆固定。该法的关键是要在衬装前将内衬管的截面积减小,截面的变形可以是弹性的或半永久塑性的,变形管的复原可以是自然的或是通过注入外界的高压或高温介质(如压力水、高温水、高压蒸汽)而屈服复原。无缝衬装法需要较高的技术水平,要精确计算内衬塑料管的横截面变化情况,同时还需要特制的内衬管缩径钢模。
4.3、管道喷涂衬装法
该方法将水泥砂浆或环氧树脂作为喷涂材料,通过在卷扬机拉力作用下的旋转喷头或者人工方法将材料直接喷涂在原管道内壁以进行翻新,有很好的抗腐蚀性能。水泥灰浆用于直径75mm 以上的自来水管衬里已有50多年历史了,它可防止管道结层、水变色和水力损失。最近,环氧树脂的使用更是使施工的管道直径达到600mm。虽然由于设备和聚合物配方的发展,结构喷涂内衬用于修复排水管道已成为一种新的方法。但喷涂衬装前必须将原管道清拭干净并用专用的探察设备进行探视以保证管内壁没有残留物和附着水。需要注意的是,喷涂材料有时会对水质产生影响,所以在对给水管道进行喷涂衬装时,材料的选择就尤为重要。
4.4、爆管衬装法
该方法主要适用于原有管为易碎管材且管道老化严重的情况。新管的管径可以比原有管道管径大,具体施工方法是将碎管设备放入旧管中,由卷扬机或冲压杆拉动并沿途将旧管破碎,在碎管设备后连有扩管头,一方面负责将破碎的旧管压入到周围的土壤中,另一方面将内衬的塑料管拖入原管位。爆管衬装完全摆脱了塑料管内衬时减小过水能力的缺点,其施工工期较短,一次安装的长度可达几百米,在支管、消火栓、阀门等处需要局部开挖。对于埋深较浅的管线,碎管设备的震动可能会对地面造成影响。
表1 常用非开挖管道修复方法性能比较[4]
5、管道翻转内衬修复技术的应用及发展趋势
从上述讨论对比中可知,翻转内衬修复技术作为管道非开挖修复技术的一种,可以实现仅需开挖工作坑路面就可以在原地原位使旧管道得到重建和更新,且其施工原理先进,选材合理,适用范围广,并将随着城市建设的现代化发展,愈来愈显示出其特有的魅力和巨大的市场潜力[5]。目前,国外利用此项技术在油、气、水管道的修复方面已经取得了很大的突破。但在我国才刚刚开始起步,与国外的工业化、专业化技术水平相比,差距甚大。但是只要我们在内衬管的选材、设计、翻转工艺、树脂配方以及施工工艺和设备研究等诸多方面再做进一步的改善和提高工作,相信在我国同样会具有广阔的发展和应用前景,并且同时推动着管道修复技术也会更上一层楼。
参考文献
[1]胡俊等,不开挖翻衬法管道内衬修复技术,给水排水,2003.4,73-77
[2]王欢等,非开挖管道修复技术的探讨,非开挖技术,2007年第1期
[3] 米琪等,采用翻转内衬技术修复管道,油气储运,2001.1,58-59
[4]方勇等,给水管道在线不开挖更新技术,中国给水排水,2004 .3,51-54
[5]米琪,管道翻转内衬修复技术的开发与应用,岩土钻凿工程,1999年第2期,107-110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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