PE内衬技术在给水管网修复的可行分析

1、供水管内衬 HDPE管修复可行性报告编制单位：东营益丰管道修复技术有限责任公司编制日期 :2011 年 12 月 31 日PE内衬技术在给水管网修复的可行分析中国的城市配水管网随着城市的发展，已经走过了上百年的历程。城市长期发展的不可预见性、给水管网及道路的自身特点、管材质量、施工中的技术水平、接头处的管件连接方式、管网的腐蚀、当地的地质活动等诸多因素，使得目前城市的给水管网除了不断新建外还必须对原有管道进行持续的更新、改造。但由于种种客观因素，更新改造原有管网异常棘手，在有些地区重新铺设管道几乎是不可能的；有些地区即便可以重新铺设，但巨大的协调压力及高昂的费用也是难以承受的，而且主干管网多不

2、允许长时间停水。针对这一问题我们进行了市场开发与技术研究，认为 PE内衬技术是解决这一问题的最佳途径。1 PE内衬技术应用在给水管网维修方面的必要性和可行性以胶南市配水管网现状来看，老、旧管道仍占有一定比例，维修率和漏失率都非常高，是形成巨大的供、配水产销差率的主要原因，造成水公司运行成本的大幅上涨，资金和资源的浪费。近年来，公司投入巨资进行管网维修改造，但有些地区由于交通、道路、房屋占压等原因使得旧管道的更新异常困难，甚至是不可能的。因此开发管道更新技术市场十分必要。为彻底改变以上局面，胶南市自来水总公司采用我公司的PE管道内衬修复技术，通过实践应用证明了PE内衬技术在给水管网维修方面是可行

3、的。1.1内衬修复的结果：（1）减少爆管事故的发生，提高供水安全性（2）杜绝漏水损失的继续存在，降低漏耗（3）改善管网水质（4）恢复管道输水能力，降低能耗等。2 PE内衬技术的工艺特点、理化指标及水力特征2.1PE内衬技术具有以下工艺特点（ 1）同原有管路相比，管阻（沿程水头损失）大大降低。（ 2）使用寿命较长，水质条件好。 PE内衬管为高密度聚乙烯高分子材料，无任何添加剂和挥发物质，可保证水质，并可保证50年使用寿命。（ 3）耐压力相对较高。 PE管自身可抗 3kg/cm2，加上原有管道可承受较大压力。（ 4）良好的抗弯、抗剪、抗拉伸率，可适用于地质结构复杂的环境中。（ 5）一次性施工段长，

4、可达 1000m。（ 6）防腐蚀性强，可用于特殊环境中。（ 7）适应性强，对钢管、铸铁管、铅管、水泥管、 PVC管等均适用。（8）耐磨力强，输送矿渣、固体物料的耐磨性是钢管的4 倍以上。2.2HDPE衬管的理化性能指标HDPE衬管的理化性能指标见表1。表 1理化性能指标序号理化指标1 密度2 熔体流动速率3 拉伸屈服强度4 断裂伸长率5 耐环境应力开裂6 氧化诱导时间7 热胀系数8 弹性模量9 脆化温度10 泊松比11 介电强度12 长期静压强度单位典型值测定标准g/cm30.958ISO18721g/10min0.12ISO1133cond.4Mpa23ISO52750mm/min%350I

5、SO52750mm/minH1000ASTMD1693BMin20ISOTR108371051116Mpa552758-700.45KV/mm20Mpa10.020， 50a2.3PE管的水力特性根据流体力学原理可知，管道中水的流量同管道的压力、管径及管道壁摩擦阻力和管件的局部阻力等均相关。不同材质管道的摩擦损失及局部损失均不同，同一材质（尤其是钢、铸铁管）由于内壁表面腐蚀、结垢等因素，沿程水头损失增加，摩擦阻力随年限的增加而大大增加，过水断面流量则随之逐步减少。对衬管前后水阻及流量变化进行计算如下：（ 1）水力坡降达西威斯巴赤公式： i= i 水力坡降v平均流速（摩阻系数g（D管内径（ =0

6、.11(K/d +K管内壁绝对粗糙度（聚乙烯管取 =0.01mm；球墨铸铁管新管取 K=0.06mm；铸铁管道运行 20 年后 K 值将增大到 510 倍（本次计取中取 6 倍），聚乙烯管由于无腐蚀，其 K 值不随时间变化而变化。Re雷诺数d 管内径（我们设定管内水流速v=1m/s，（水温10），铸铁管内径D=300mm，聚乙烯内衬管径D=286mm，套用公式（1）（2）（3）可推算出铸铁管新管、运行20 年后旧管及经 HDPE衬管后内衬管的水力坡降分别为：球墨铸铁新管：运行 20 年后铸铁管：HDPE内衬管：由此可见， HDPE内衬管虽然内径较铸铁新管小 14mm，但其沿程阻力损失却小于铸铁

7、新管，同旧管相比沿程阻力损失更是下降了30%。（2）流量变化测定管网的流量同管径、阻力损失、流速有关。我们在上面水力坡降测算的基础上，继续推算流量变化情况。海登威廉公式：2.63i0.54Q=0.2785CDQ管流量（C海登威廉摩阻值。假设 v=1.2m/s ，PE管 C=155（不随时间变化），球墨铸铁管新管 C=130，运行 30a 后 C=90。将前面计算中 i 值代入（ 4）中，则可以得出下面结果：球墨铸铁管新管运行 30 年后铸铁管HDPE内衬管以上结果表明，经 HDPE内衬修复后，修复段输水能力不仅完全可以做到新铺铸铁管的输水能力，而且可保持 50 年输水能力无大变化，比旧管输水能

8、力增加 20%。因衬管后水阻力损失减小，还可提高末端的管网运行压力。此外内衬管提高原有管道的耐压值，在可能的情况下还可以提高管网运行压力，增加管路输水能力。综上，PE内衬管可降低管网沿程水头损失30%，同时提高输水能力20%，综合水力特性优于新铺管道，同时可保持50 年不变，造价又可以较新建管路下降 40%以上，具有极高的经济效益和社会效益。3 PE内衬修复技术的实际应用选定胶南市城区供水管道漏水严重并已多次维修的管线进行内衬修复。3.1管道现状修复段管道为铸铁管道，其直径400mm，长 500m。经现场观测管道内壁结垢较为严重，运行压力低于0.3MPa，管内情况不详、承压能力不详。3.2施工

9、工艺流程管线勘察定位作业区划分作业坑开挖管线切割清管及检测问题区段处理内衬修复、 U型预制、管段焊接检测试压连接补口工程验收回填作业坑砌井室。3.3现场施工过程（ 1）确定作业坑 4m1.5m1.5m 两个，整个管道 500m划分为一个作业段。（ 2）在作业段首、末端加一个闸阀，用 DN200PE管做临时跨越管线，保证不间断供水。（ 3）采用菊花型刮刀将管道内壁的锈垢刮除干净。（ 4）先将内衬管焊接成整管，用专用压 U机将预焊好的内衬PE管压成 U型，然后使用专用绷带缠绕，利用牵引机导入原有管道中，待穿越完成后，两面封堵，用水压使 PE管复原，最后使其完全贴附在原有管道上，形成钢塑复合管线。（

10、 5）修复后管道内部情况用 CCTV系统（管道内窥镜）进行检测，达到表面状态基本光滑平整、紧密，与原管道内壁粘合较好。（6）管道修 复后的水压试验符合现行行业标准城镇给水输配工程施工及验收规范之水压试验的规定，强度试验符合现行行业标准给水用聚乙烯管材（GBH136632008）的有关规定，内衬材料符合国家有关卫生标准（ GB/T17219）。（ 7）工期 7d，比重新铺设管路大大的缩短工期。（ 8）本工程造价 26 万元，若按传统维修方法工程造价为 51 万元（不含关系协调费用），节约工程资金近 50%。结论经实践证明， PE内衬技术具有以下特点：（ 1）避免大面积开挖和避开不利地段施工；（ 2）衬管使用寿命长；（ 3）投资较小，据我们测算及国内有关施工项目核算， 60%以上内衬修复工艺的费用为新铺管道综合费用的 40%60%；（ 4）施工周期短；（ 5）对周边环境和交通影响较小；（ 6）翻新管道长期漏水机率低；（ 7）抗