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国内管道非开挖修复技术的现状与发展摘要:本文主要综述了U型HDPE管内衬修复法、原位固化法、内衬不锈钢法、涂敷内衬法等非开挖修复技术在国内管道修复工程中的发展现状,以及简要分析了非开挖修复技术在管道修复中的发展前景。关键词:管道,非开挖修复,现状,前景1. 前言随着我国城市化、工业化不断发展,早期建设的供水、排水、燃气、石油化工管线等在投入运行1530年后,常因管道裂缝、破损、管接头错位或管内腐蚀等原因造成不同程度的泄漏,轻则导致道路塌陷,交通瘫痪,重则导致污染事故,给居民生活和工业生产带来极大安全隐患。全面开挖更换新管,工程量巨大,显然不能短时间内全面解决问题,尤其是开挖带来的城市道路破坏,环境的污染,交通的堵塞,巨大的投资,都是社会各方面很难接受的,特别是近年来随着社会经济的发展,地下各类管线密布,地下资源很紧张,许多城市开挖埋新管已无管位。采取传统修复技术对旧管道进行修复,在漏点多、地下管线复杂等特殊条件下,施工难度较大,很难完全恢复原管道生产效能,无法从根本上解决“跑冒滴漏”等问题。于是,在上世纪90年代,国内先后引入和开发了一系列非开挖修复技术,为旧管道修复提供了有效途径,并迅速将之推广应用。非开挖修复技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管线进行修复的工程技术,具有综合成本低、施工周期短、环境影响小、不影响交通、施工安全性好等优势,特别适用于穿越河流、铁路、公路、建筑物以及闹市区、环境保护区、古迹保护区、农作物和植被保护区等条件下的管道修复1。目前,国内使用的管道非开挖修复技术主要有,U型HDPE管内衬修复法、原位固化法、内衬不锈钢法、涂敷内衬法等。2. 管道非开挖修复技术在国内的现状与发展2.1 U型HDPE管内衬修复法U型HDPE管内衬修复法是将HDPE管折叠成U型,缩径后穿入原管道中,然后再用热蒸汽或空气使其恢复圆形,内衬管和原管道紧贴形成复合结构管。由于内衬HDPE管是无极性高分子有机塑料管,它具有内壁光滑、不易结垢、无毒、不滋生细菌等优点,起到了堵漏、防腐、降阻、提压的作用。该技术属于微开挖施工,基本不影响管道上方的交通、道路、构筑物等,被广泛用于燃气、供水、石油化工管道等的修复。目前,该技术在国内发展较为成熟完善,是管道非开挖修复市场的主要技术,在工程应用中已得到了业主方的广泛认可。国内,具有该项技术施工能力主要有:河南中拓管道工程有限公司、河北肃安实业集团有限公司、天津开发区新新管道修复工程有限公司等十余家的施工企业。其中,中拓公司是国内最早利用穿插HDPE管内衬修复旧管道的专业化公司之一,多年来,中拓公司一直致力于该技术的完善、创新及拓展应用,并不断取得突破。2001年,中拓公司“U”型HDPE内衬修复技术通过国家建设部科技成果评估鉴定(建评2001035),被列入国家科技成果转化指南、推荐作为国家“非开挖管道技术”推广应用项目(证书号:2001114)。2002年,对深圳市燃气公司穿越公路的一段1596天然气管道进行了修复,为国内城镇燃气管道非开挖修复创造了先例2。2007年,成功对株洲市自来水公司过湘江DN800管线进行了穿插修复,该工程采取有效抗浮施工措施,在国内首次实现大口径、长距离水下管道的非开挖修复3。此外,中拓公司还保持着穿插内衬修复管径最大1400mm和大管径(720)一次穿插1520m两项国内纪录。工程施工中,U型HDPE管内衬修复法具有施工速度快、一次修复距离长等特点,可适用于大曲率半径的弯管(不大于15弯头)穿插修复。但施工中遇支管或大弯头必须开挖、旧管道变形或结构性破坏时施工难度大、只适用于圆形管道的修复,又在一定程度上限制了该技术的应用。为了突破发展限制,必须打破传统思维,不应仅局限于单一修复技术进行施工。在工程中,可与其他非开挖修复技术结合以共同完成管道的修复。如,在旧管道支管和弯头不便开挖时,可采用涂敷内衬法或原位固化法完成该段施工,也可采用“取直”或“改造”的方法对原管线进行预处理,避开施工障碍,减小施工难度。不过,这对施工企业的综合施工能力提出了更高的要求,同时可能引起施工成本的增加。图1-过江穿插修复工程现场 图2- DN1400管道修复工程处理好的端口2.2 原位固化法(CIPP)原位固化法,是以浸透树脂的纤维增强软管或编织软管作为管道的内衬材料,通过加热加压使其固化,形成与旧管道紧密配合的薄壁管。管道修复后表面光滑、连续,管道断面几乎没有损失,水流动性大大提高,同时避免了管道泄漏造成的损害。CIPP法修复管道时,通常采用翻转法和拉入法施工。从国外旧管修复情况来看,由于这项技术适应性强,质量可靠,利用检查井作业,可以做到一揪土不动,是真正意义上的非开挖,已在排污管道上得到的广泛的应用。国内,CIPP修复技术起步较晚,在管道修复工程中尚未广泛应用,工程规模一般较小。目前,国内有能力实施CIPP修复技术的专业公司也较少,主要有河南中拓管道工程有限公司、管丽环境技术(上海)有限公司、上海阿思列夫非开挖工程有限公司、河北肃安实业集团有限公司等。但随着该技术的不断总结完善,其在国内管道修复市场正逐渐引起人们的关注,工程量和工程规模呈逐年上升的趋势。以中拓公司为例,1998至2009年间,利用CIPP修复技术,在13个省市自治区完成了近30项CIPP管道修复工程。2010年, “杭州市中东河河道综合整治与保护开发工程二污管道修复工程” 二到七标段,10.1 km排污管道修复工程中主要采用了CIPP技术,该工程是国内首次大规模使用该技术的典型案例。CIPP法可用于不大于90弯头和有变形部位的管道修复4,以及非圆形断面管道修复5,克服了“U型HDPE管内衬修复法”在较大弯头、管道变形、非圆形断面下无法施工的不足,具有较强的工程环境适应性。但该技术施工工艺相对复杂,影响施工质量因素相对较多,需要特殊的施工设备,对工人的技术水平和施工经验要求较高;施工过程中,可能相伴与聚酯树脂而存在苯乙烯,影响施工环境和施工人员的安全健康。为克服CIPP技术在施工中的不利因素,保证施工质量,保护环境和工人的安全健康,我们还从工艺改进和新材料研发方面取得突破,以利于该技术的长期发展应用。图3-苏州DN1200管道翻转法修复施工2.3 内衬不锈钢法内衬不锈钢修复技术,是在旧管道内部穿插内衬薄壁不锈钢管,或将不锈钢板采用卷板形式在管道内部进行焊接,整体成型,从而达到防渗漏、防腐蚀的目的,也提高原管道耐压水平6。内衬不锈钢修复管道多采用等径衬里和偏心衬里两种方法。等径衬里,不锈钢管外径与旧管道内径相近,壁厚一般为0.41.0mm,缩径、穿插、涨管后衬入旧管道内。偏心衬里,不锈钢外径小于旧管道内径,壁厚一般为0.62.0mm,直接插入旧管道内,在不锈钢管外侧诸如粘接剂、填充材料、混合改性树脂液等。目前,该技术已在我国供水、排污管道修复方面得到应用。图4-内衬不锈钢后的管道国内,大庆油化焊接研究所在管道内衬不锈钢方面做了大量工作,取得了一系列的专利。其他具有内衬不锈钢施工能力的单位主要有,保定金迪双维管道内衬技术有限公司、河南中拓管道工程有限公司、天津开发区新新管道修复工程有限公司、上海上水自来水特种工程有限公司等。由于国内不锈钢内衬技术开发的较晚,目前在管道修复市场处于初期发展应用阶段,总体来讲,在管道修复工程中所占份额较少。但不锈钢作为管道内衬材料,比其他材料具有独特的优势,正在逐渐引起人们的兴趣,在未来管道修复市场中内衬不锈钢技术将具有广阔的发展前景。2.4 涂敷内衬法涂敷内衬法通过内挤涂或内喷涂对旧管道进行内衬修复。挤涂内衬法是以空气为动力源推动挤涂器以完成涂层的涂敷,经过多次挤涂以达到设计的涂层厚度,尤其适合长距离管线的修复及内防腐。喷涂内衬是通过一个快速旋转的喷涂头将内衬浆液喷涂到管道内壁,固化后形成修复内衬层。中拓公司较早开发应用涂敷内衬法进行管道修复的专业公司之一,其开发的挤涂聚合物水泥砂浆复合衬里技术是利用聚合物水泥砂浆、环氧胶泥、环氧玻璃鳞片三种涂层的最佳性能组合而成的管线内壁覆盖层来封隔金属管线与输送介质之间离子交换界面,使金属管线与输送介质不直接接触,阻止腐蚀体系的形成,从而达到防腐目的。目前该技术已成功的应用于油田输油管道的内防腐施工工程,如吉林油田乾大输油管线挤涂聚合物水泥砂浆复合衬里修复工程 、中原油田采油二厂东一复线挤涂聚合物水泥砂浆复合衬里修复工程等。国内,涂敷内衬法开发应用较晚,具有施工能力的单位较少,施工工艺也有待进一步完善,目前为止该技术在管道修复市场尚未引起人们的足够重视。不过,由于该技术独特的施工工艺,尤其适用于弯头、三通较多的管道修复,可配合其他管道修复技术完成特殊条件下的管道修复。例如,中拓公司在吉林石化供水管线U型HDPE管内衬修复工程中,针对部分管段下翻多、地下障碍物纵横交错、穿插HDPE内衬难度大的问题,设计了挤涂聚合物水泥砂浆复合衬里技术与U型HDPE管内衬修复技术配合使用的施工措施,该工程的顺利完工,为我们在非开挖修复技术联合施工方面积累了经验。图5-涂敷内衬法施工3. 展望近年,随着我国非开挖修复技术的发展完善,国内管道修复市场正在日趋成熟,已在全国各地燃气、自来水、排水、石油化工行业广泛应用,充分显示了其巨大的经济和社会效益。但我国在非开挖修复技术领域起步晚,施工经验丰富和实力雄厚的大公司较少,技术水平和施工能力参差不齐,与国外的工业化、专业化技术水平相比仍有较大差距。我们应积极借鉴国外先进技术,加速发展国内技术,并做好管道非开挖修复技术的相应标准的配套工作,规范国内修复市场,以推进管道非开挖修复技术的研究与进一步推广应用。可以预见,随着管道非开挖修复技术的不断完善与创新,修复技术交叉施工的探索应用,相关标准的相继出台,以及国家对管道修复市场的规范化管理,我国的管道非开挖修复技术将进入全新的发展阶段。4. 参考文献1 马保松,非开挖工程学,人民交通出版社,2008年2 葛延超,徐效华,等,用穿插HDPE管衬里技术修复城市埋地燃气旧

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