非開(kāi)挖HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在燃?xì)夤艿栏脑熘械膽?yīng)用

張高杰李德建劉 勇王 憲

(1.青島泰能燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，山東 青島 266000；2.中國(guó)石油規(guī)劃總院，中國(guó) 北京 100000)

非開(kāi)挖HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在燃?xì)夤艿栏脑熘械膽?yīng)用

張高杰1李德建1劉 勇2王 憲1

(1.青島泰能燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司，山東 青島 266000；2.中國(guó)石油規(guī)劃總院，中國(guó) 北京 100000)

本文介紹了非開(kāi)挖HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在燃?xì)夤艿栏脑熘械膽?yīng)用狀況，對(duì)此項(xiàng)技術(shù)的特點(diǎn)與應(yīng)用情況進(jìn)行了分析。

燃?xì)猓还艿?；修?fù)；HDPE內(nèi)穿插

1 背景

青島滄口區(qū)域人工煤氣輸配工程始建于1986年，局限于當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)燃?xì)夤懿钠贩N和管道施工技術(shù)，1999年前，共敷設(shè)灰口鑄鐵燃?xì)夤芫W(wǎng)30多公里。目前，敷設(shè)的灰口鑄鐵管道都已進(jìn)入“老齡期”，由于管道和接口老化，致使燃?xì)庑孤┦鹿暑l繁發(fā)生，造成人民群眾生命財(cái)產(chǎn)損失，嚴(yán)重影響了城市的生產(chǎn)和生活秩序。為確保燃?xì)夤芫W(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)考慮到人工煤氣用戶轉(zhuǎn)換天然氣規(guī)劃，（天然氣代替人工煤氣后，鑄鐵管的機(jī)械柔性接口漸漸無(wú)法適應(yīng)運(yùn)送天然氣的技術(shù)要求，極易受氣體成份變化即濕氣（人工煤氣）變?yōu)楦蓺猓ㄌ烊粴猓┑挠绊懚l(fā)生泄漏），我公司從2009年開(kāi)始進(jìn)行灰口鑄鐵管的改造。

在改造過(guò)程中，遇到許多問(wèn)題。一是隨著城市管線要求的不斷強(qiáng)化，在市政道路、城市重要路段大面積開(kāi)挖的占挖道路施工審批受到限制。二是大面積全線破路開(kāi)挖時(shí)間長(zhǎng)、揚(yáng)塵大、阻塞交通，對(duì)周邊環(huán)境影響大。三是異位改造因占用道路資源，規(guī)劃部門難以審批，原位換管用傳統(tǒng)施工工藝，占路時(shí)間長(zhǎng)，開(kāi)挖道路面積多。在這種背景下，深入研究探討針對(duì)燃?xì)夤艿赖姆情_(kāi)挖修復(fù)技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和長(zhǎng)遠(yuǎn)的戰(zhàn)略利益。

2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀、發(fā)展動(dòng)態(tài)

20世紀(jì)80年代，日本和歐美等國(guó)開(kāi)始系統(tǒng)研究開(kāi)發(fā)非開(kāi)挖技術(shù)，并逐步推廣應(yīng)用到地下管線的敷設(shè)和舊管更新，發(fā)展速度很快；到20世紀(jì)90年代，日本、法國(guó)、德國(guó)、美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家的非開(kāi)挖技術(shù)用于地下管線已占全部管線工程的10%，在德國(guó)柏林已高達(dá)40%。目前非開(kāi)挖管線修復(fù)技術(shù)現(xiàn)已在西方發(fā)達(dá)國(guó)家成為一項(xiàng)政府支持、社會(huì)提倡、企業(yè)參與的新的技術(shù)產(chǎn)業(yè)，成為城市現(xiàn)代化進(jìn)程中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)開(kāi)始出現(xiàn)的非開(kāi)挖修復(fù)地下管線的管中管技術(shù)是在借鑒國(guó)外技術(shù)的基礎(chǔ)上在工程中不斷總結(jié)提高，使這一非開(kāi)挖技術(shù)逐步走向成熟，并開(kāi)始被人們廣泛接受。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)。近幾年全國(guó)各地燃?xì)?、自?lái)水、排水、石油化工行業(yè)每年非開(kāi)挖管中管修復(fù)地下管線的工程總造價(jià)均在1億元人民幣以上。非開(kāi)挖修復(fù)地下管線的方法被更多的業(yè)內(nèi)人士看好。

3 非開(kāi)挖HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)在燃?xì)夤艿栏脑熘械膽?yīng)用

2012年，我公司在滄口區(qū)域四流北路中壓灰口鑄鐵管改造中應(yīng)用了HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)。

3.1 HDPE內(nèi)穿插技術(shù)介紹

3.1.1 原理

將圓形HDPE管壓成U形，使其截面積減少約40%，在牽引作用下將PE管插入原管道內(nèi)部，而后將具記憶特性的HDPE管經(jīng)加壓再恢復(fù)到圓形并與原管道緊密貼合，最終形成內(nèi)壁光滑、無(wú)污染、高強(qiáng)度的全新管道。

3.1.2 技術(shù)特點(diǎn)

對(duì)原有管徑損失小，工作段距離長(zhǎng)，施工時(shí)間短，材料質(zhì)量有保障，施工受外界因素干擾小等優(yōu)點(diǎn)。

修復(fù)管徑：DN300-DN1000；

修復(fù)后的管線運(yùn)行壓力：0.4Mpa。

3.2 HDPE內(nèi)穿插技術(shù)在四流北路灰口鑄鐵管改造中的應(yīng)用情況

3.2.1 工程概況

滄口區(qū)域四流北路DN300中壓人工煤氣灰口鑄鐵管道非開(kāi)挖穿PE管改造工程全長(zhǎng)1108米，施工方式是在原DN300的灰口鑄鐵管穿插Φ290SDR26的HDPE管。

3.2.2 施工流程

操作坑開(kāi)挖、管道斷口、排水→HDPE的地面對(duì)接、檢查→管道檢測(cè)、清垢→PE管穿插施工→分段進(jìn)行試壓驗(yàn)收→施工管段間的連接及管件的安裝→PE管裸露部分保護(hù)→試壓→回填工作坑→全線進(jìn)行投產(chǎn)運(yùn)行。

1）工作坑開(kāi)挖

由于涉及4個(gè)凝水缸、1個(gè)閥井及8個(gè)“S”彎，因此，本改造工程共開(kāi)挖了15個(gè)作業(yè)坑。工作坑采用人工開(kāi)挖或機(jī)械開(kāi)挖，其開(kāi)挖尺寸及斷口尺寸見(jiàn)下圖（在開(kāi)挖中要適當(dāng)放坡）。

圖1

2）PE管焊接

在施工現(xiàn)場(chǎng)用“HDPE管道熱熔焊機(jī)”，將單根HDPE管(12m/根)，根據(jù)管線測(cè)量的實(shí)際長(zhǎng)度和現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)情況焊接適當(dāng)?shù)拈L(zhǎng)度。將單根的HDPE管的兩個(gè)端面用銑刀銑平，用衡溫的電加熱板對(duì)兩個(gè)端面進(jìn)行加熱至HDPE材料的熔化溫度，迅速將兩個(gè)端面在一定的壓力下，進(jìn)行對(duì)接，保溫、保壓規(guī)定時(shí)間后兩根HDPE管會(huì)牢固地對(duì)接在一起。

3）舊管道檢測(cè)、清理

用管道機(jī)器人及CCTV內(nèi)窺檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)管道機(jī)器人將鋼絲繩帶入待修復(fù)管道內(nèi)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，逐次采用鋼絲刷清管器、皮碗清管器等，在鋼絲繩的拉動(dòng)下在管內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，將管道內(nèi)的結(jié)垢及異物剝離并清出管外。最后經(jīng)CCTV內(nèi)窺檢測(cè)滿足內(nèi)襯要求后結(jié)束清洗。

4）HDPE管穿插

（1）機(jī)械壓U

HDPE圓管由液壓牽引機(jī)牽引并經(jīng)過(guò)專利壓制機(jī)壓成U形。U型壓制機(jī)要根據(jù)所壓HDPE管的直徑進(jìn)行調(diào)整并復(fù)核。

（2）高強(qiáng)度膠帶纏繞定型

壓制成型的PE管用高強(qiáng)度的纏繞帶連續(xù)纏繞定型。纏繞帶的纏繞速度應(yīng)與PE管行進(jìn)速度要一致。纏繞帶的綁扎密度根據(jù)HDPE管的壁厚和穿插的距離而定。

（3）牽引PE管至舊管內(nèi)

纏繞帶定型的U-HDPE管在液壓牽引機(jī)的牽引下平穩(wěn)的穿插入要修復(fù)的管道內(nèi)。在管口安裝上、左、右三側(cè)防劃傷滾軸。

（4）管道復(fù)原

HDPE管在舊管道內(nèi)定位后，立即對(duì)管道兩端用液壓工具進(jìn)行管口復(fù)圓。兩端用盲板封死，充入壓縮空氣。HDPE管在壓縮空氣的作用下，可以自動(dòng)崩斷纏繞帶而恢復(fù)成圓形與原管道內(nèi)壁緊密貼合，從而形成完整、光滑的內(nèi)襯管。

5)工作坑管段連接

（1）直管段采用電熔套筒和PE管短節(jié)進(jìn)行連接。

（2）彎頭及三通部位采用PE100級(jí)燃?xì)鈱Ｓ肞E彎頭及三通。三通支線及閥門井工作坑管段采用鋼塑過(guò)渡接頭與鋼管連接。

（3）裸露的PE管采用比原管道大2號(hào)的鋼套管進(jìn)行外保護(hù)，管口與舊管道的縫隙用干麻填充。

6)HDPE管外保護(hù)

對(duì)裸露在原管道外部的內(nèi)插SRD26PE管進(jìn)行外保護(hù)，具體的方法是在裸露PE管四周砌磚墻，在管道上下左右個(gè)填充不小于15cm厚度的混凝土。

7）收尾工作

試壓，回填，試運(yùn)行，驗(yàn)收合格后結(jié)束。

4 技術(shù)特點(diǎn)與經(jīng)濟(jì)效益

4.1 技術(shù)特點(diǎn)

（1）HDPE管材具有極好的化學(xué)穩(wěn)定性、超低的摩擦阻力系數(shù)，優(yōu)異的耐磨性能和良好的抗沖擊性能以及適應(yīng)溫度范圍較寬、承壓能力好、耐老化等突出的優(yōu)點(diǎn)，滿足現(xiàn)運(yùn)行壓力下近期輸送人工煤氣遠(yuǎn)期輸送天然氣的材質(zhì)要求，管道輸送能力與原灰口鑄鐵管相比，略有降低，但能滿足兩類氣體的輸氣要求。

（2）開(kāi)挖作業(yè)面小，掘占路手續(xù)審批容易，作業(yè)工期短，對(duì)周邊環(huán)境影響小，作業(yè)的粉塵、噪音、灰塵防護(hù)大大降低。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

與通用的施工工藝相比，運(yùn)用此技術(shù)后工程造價(jià)降低了約20%，使用壽命滿足50年，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

實(shí)踐證明，非開(kāi)挖HDPE內(nèi)穿插修復(fù)技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)占用場(chǎng)地小、功效快，質(zhì)量可靠，使用期可達(dá)50年之久(與新敷管道使用期相同)。工程費(fèi)用低于傳統(tǒng)的破路、排管費(fèi)的10%～20%，在不開(kāi)挖、不影響交通的環(huán)境下完成灰口鑄鐵管的改造具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

［1］CJJ/T147-2010城鎮(zhèn)燃?xì)夤艿婪情_(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程[S].

［2］周長(zhǎng)山，張寶華，王星耀，洪浩潔.異徑HDPE管穿插法修復(fù)在線舊管道[J/ OL].

丁艷］