HDPE管折疊內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在供水管線中的應(yīng)用

張峰

(太原供水集團(tuán)有限公司，山西太原 030009)

HDPE管折疊內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在供水管線中的應(yīng)用

張峰

(太原供水集團(tuán)有限公司，山西太原 030009)

闡述了HDPE管折疊內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的原理、材料和主要機(jī)械設(shè)備，詳細(xì)介紹了該施工技術(shù)的具體工藝流程及各施工環(huán)節(jié)應(yīng)注意的事項(xiàng)，并對(duì)HDPE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，以供參考借鑒。

HDPE管，修復(fù)技術(shù)，原理，設(shè)備，施工工藝

0 引言

美、英、日等國(guó)對(duì)使用幾十年甚至一百年以上的排水、給水管道進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)起步較早。最初采用的是原位固化修復(fù)技術(shù)，隨著材料和電子技術(shù)的發(fā)展，PE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)被推廣使用，逐漸形成了專業(yè)化的管道內(nèi)襯修復(fù)公司。20世紀(jì)90年代初該施工技術(shù)被引入我國(guó)，經(jīng)過(guò)在石油系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究，逐步成熟并形成完整的技術(shù)體系，在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展。目前涉及給水、排水、化工、熱力和天然氣等管道修復(fù)工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1 修復(fù)背景和目的

我公司西張水源地二期DN900輸水管線，修建于1973年，材質(zhì)為水泥承插口管道，經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，管材陳舊落后，部分接口漏水，存在極大供水安全隱患并且漏損嚴(yán)重。由于敷設(shè)年代久遠(yuǎn)，埋設(shè)深度和地形地貌也發(fā)生了很大的變化，原先鋪設(shè)在農(nóng)田和荒地的管線，幾經(jīng)變遷，現(xiàn)在已被農(nóng)田、道路、廠區(qū)所覆蓋，若采取開(kāi)挖施工方式更換新管，需重新辦理規(guī)劃手續(xù)、重新設(shè)計(jì)耗時(shí)較長(zhǎng)，并且征地、拆遷量大，且受施工場(chǎng)地所限，部分位置須斷路施工，影響交通，開(kāi)挖難度大，費(fèi)用較高。

為加快城市供水管網(wǎng)改造步伐，保障城市供水安全，降低城市供水管網(wǎng)漏損率，節(jié)約城市水資源，盡量縮短施工時(shí)間和減少停水次數(shù)。根據(jù)管網(wǎng)運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，技術(shù)部門(mén)商定首次采用非開(kāi)挖HDPE管折疊內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù)對(duì)該輸水管線進(jìn)行修復(fù)改造，修復(fù)管線全長(zhǎng)22 000 m，管徑為900，工程計(jì)劃分兩期完成，首期為6 600 m。

2 主要原理

HDPE管折疊內(nèi)襯法采用牽拉的方法，通過(guò)變形設(shè)備將HDPE管壓成“U”型并用纖維膠帶綁扎，通過(guò)牽引機(jī)將HDPE管穿入被修復(fù)管道中，然后通過(guò)加壓將其打開(kāi)并恢復(fù)到原來(lái)的管徑，使HDPE管漲到被修復(fù)管道的內(nèi)壁上，與舊管道壁緊貼，形成防腐性能與被修復(fù)管道的機(jī)械性能相結(jié)合的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料。

3 材料和主要機(jī)械設(shè)備

3.1 材料

本工程選用PE100的高密度聚乙烯(HDPE)管道，屈服強(qiáng)度大于22 MPa，彎曲模量900 MPa。

3.2 主要機(jī)械設(shè)備

1)變形機(jī)(折疊機(jī)或縮徑機(jī))，靠牽引機(jī)帶動(dòng)，由多級(jí)滾輪將HDPE管壓制成U型進(jìn)行縮徑的主要設(shè)備。2)熱熔焊機(jī)，將每根12長(zhǎng)的HDPE管，熱熔焊接成連續(xù)長(zhǎng)度的HDPE管，每個(gè)焊口都要經(jīng)過(guò)探傷實(shí)驗(yàn)。3)刨刀盤(pán)，HDPE管焊接前利用刨刀將管口進(jìn)行修正對(duì)齊的設(shè)備。4)液壓臺(tái)車，焊接管道時(shí)利用液壓裝置對(duì)管道進(jìn)行固定和擠壓以達(dá)到焊接壓力的設(shè)備。5)牽引機(jī)裝置，用于牽引HDPE管的動(dòng)力設(shè)備，由電機(jī)、鋼絲繩、啟動(dòng)調(diào)速和制動(dòng)開(kāi)關(guān)及絞盤(pán)組成。6)工作機(jī)器人，通過(guò)攝像頭檢查舊管內(nèi)部情況，HDPE管修復(fù)情況和傳遞牽引鋼絲繩的設(shè)備。7)法蘭盤(pán)壓邊模具，通過(guò)加熱設(shè)備加熱HDPE管管端，利用模具將HDPE管做翻邊處理與法蘭制成復(fù)合法蘭，從而實(shí)現(xiàn)管道與管道、管道與閥門(mén)的連接。

4 施工工藝及要求

1)按批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)、施工方案和安全應(yīng)急預(yù)案，進(jìn)行施工前準(zhǔn)備。2)定位放線。3)開(kāi)挖工作坑并根據(jù)土質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行支護(hù)。4)斷管排水，利用工作機(jī)器人攝像頭對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行查看，清除舊管道中大于5%D的硬垢(D為管徑)。5)拖入口工作坑位置對(duì)要焊接的HDPE管進(jìn)行布管、對(duì)口，將要焊接的管口進(jìn)行修口切削，保證焊口平整，防止焊接不勻。6)將焊口用清潔液進(jìn)行清潔處理，保證焊口無(wú)灰塵和油漬等雜質(zhì)后進(jìn)行焊接作業(yè)，調(diào)節(jié)液壓泵達(dá)到7 kg～8 kg的焊接壓力，熱熔焊機(jī)溫度保持在200℃±5℃，穩(wěn)壓30 s左右，待焊口出現(xiàn)3mm～5mm均勻的翻邊后，保持壓力冷卻30 min～40 min，泄壓后完成焊接。7)出口工作坑處固定牽引機(jī)，地錨要進(jìn)行安全計(jì)算，將牽引機(jī)固定牢固，利用工作機(jī)器人將牽引鋼絲繩傳遞至入口處。8)已焊接好的HDPE管端部做成彈頭狀，將牽引端鋼絲繩與其牢固連接。9)牽引機(jī)通過(guò)鋼絲繩牽引HDPE管穿過(guò)縮徑機(jī)，將HDPE管壓成U型進(jìn)行縮徑處理，縮徑量控制在30%～35%，嚴(yán)禁出現(xiàn)死角或皺折現(xiàn)象。10)將縮徑后的HDPE管用纖維膠帶綁扎固定，要求綁扎間距合理，保證在牽引過(guò)程中U型管不會(huì)因綁扎力不夠而崩開(kāi)。11)慢慢將HDPE管拖入要修復(fù)的管道中，牽引力不得大于HDPE管屈服強(qiáng)度的50%，注意HDPE管不被坑壁、舊管端口劃傷。12)牽引到位后，兩端超出管口80 mm以上，將HDPE管兩端封堵，氣泵慢慢泵入氣壓并持續(xù)一定時(shí)間，使 HDPE管完全漲開(kāi)至原狀。13)利用工作機(jī)器人影像傳遞檢查HDPE管漲開(kāi)情況，保證其全部漲開(kāi)到位，與修復(fù)管壁貼緊。14)修復(fù)管端安裝鋼制管套，利用模具對(duì)HDPE管端做翻邊處理與鋼法蘭制作成復(fù)合法蘭，同閥門(mén)或管道進(jìn)行連接，進(jìn)行翻邊時(shí)控制好加熱溫度，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成HDPE管碳化發(fā)脆，影響質(zhì)量。15)打壓、沖洗消毒后完成修復(fù)工作。

5 HDPE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)分析

1)HDPE管材質(zhì)耐腐蝕性強(qiáng)，與鋼管比較不易生銹，使用壽命長(zhǎng)。2)該技術(shù)與開(kāi)挖施工相比較具有土方量少，不破壞道路和建筑物、拆遷量小，不影響交通，工程造價(jià)較低的優(yōu)點(diǎn)。3)修復(fù)距離長(zhǎng)，環(huán)境破壞小，減小對(duì)地下相鄰管線損壞的風(fēng)險(xiǎn)。4)HDPE管不僅可承受較高的壓力，而且可以防止污水或有毒物質(zhì)的滲透。5)相關(guān)施工手續(xù)少，施工速度快、停水次數(shù)少、時(shí)間短，社會(huì)效益好。6)適用于200mm～1 200 mm管徑范圍的管道修復(fù)。7)涉及專業(yè)領(lǐng)域廣泛，可適用于石油、天然氣、給水、化工、熱力和排水行業(yè)等多種專業(yè)管道的修復(fù)工作。施工中也有一些局限性存在: 1)HDPE管折疊內(nèi)襯法，受轉(zhuǎn)角限制，最大允許轉(zhuǎn)角為15°，遇到大于15°的彎頭時(shí)需用其他方法處理。2)氣溫低時(shí)(5℃左右)，折疊難度加大，需搭設(shè)保溫棚，冬季不能施工。3)施工單位良莠不齊，對(duì)于熱熔焊接人員技術(shù)水平要求高，焊接人員需有上崗證，焊口質(zhì)量要求嚴(yán)格，每道焊口必須進(jìn)行探傷試驗(yàn)。4)適合支線和節(jié)點(diǎn)較少的輸水管線，不適用于管徑變化多、轉(zhuǎn)角大，節(jié)點(diǎn)、支線和用戶多的配水線，存在一定局限性。

6 結(jié)語(yǔ)

HDPE管折疊內(nèi)襯法技術(shù)是我公司首次在輸水管線修復(fù)中采用的新方法，該技術(shù)對(duì)于我公司進(jìn)行后續(xù)大規(guī)模老化輸水管線的修復(fù)積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)，推廣的空間很大，也給公司帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，意義重大。雖然在施工中還存在一些技術(shù)、材料、配合和管理等方面的問(wèn)題，作為參與施工管理的一員，我也在積極地同其他技術(shù)人員進(jìn)行改進(jìn)和規(guī)范，充分發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，更好的為公司服務(wù)。

［1］ GJJ/T 201—2014，城鎮(zhèn)排水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程［S］.

The app lication of HDPE pipe folded lining repair technology in water supply line

Zhang Feng

(Taiyuan Water Supply Group Co．，Ltd，Taiyuan 030009，China)

This paper elaborated the principle，materials and main mechanical equipment of HDPE pipe folded lining repair technology，introduced in detail the specific technological process of this construction technology and thematters should be paid attention to in construction link，and system analyzed the characteristics of HDPE pipe lining repair technology，for reference.

HDPE pipe，repair technology，principle，equipment，construction technology

TU990.3

A

1009-6825(2015)29-0131-02

2015-08-04

張 峰(1974-)，男，工程師