RibLoc螺旋缠绕管技术工艺

RibLoc螺旋缠绕管技术北京京城恒通管道维护有限公司2007-11目录TOC\o"1-2"\h\z一、RibLoc螺旋缠绕管技术简介 图17在缠绕过程中，缠绕机不停地重复以下动作：将润滑密封剂注入主锁的母扣中（这种润滑密封剂在缠管和扩张过程中起润滑作用，在扩张结束衬管成形后起密封作用）；卷入高抗拉的预埋钢线。这条钢线被拉出时将割断次锁扣使新管能够扩张。但是在新管缠绕成形过程中，钢线并不往外拉；带状型材被卷成一条圆型衬管。图18管道的扩张最后成形缠绕初步成形完成后，缠绕机停止工作。然后在终点处新管上钻两个洞并插入钢筋以防止新管在接下来的扩张中旋转。一切就绪后，启动拉钢线设备和缠绕机，随着预埋钢线的缓缓拉出，在缠绕成形过程中互锁的次扣被割断，从而在缠绕机的驱动下使型材沿着的主锁的轨迹滑动并不断地沿径向扩张，直到非固定端（缠绕机端）的新管也紧紧地贴在原管道管壁。通常，在新管扩张完成后，对新管两端进行密封（密封材料通常是与新管材料相容的聚乙烯泡沫或聚胺脂）。主锁扣主锁扣次锁扣图19扩张法（Expanda）型材锁扣被拉断情形剖面示意图图20缠绕管扩张情形固定口径法（Ribsteel）管道成形过程管道的缠绕固定口径法（Ribsteel）新管的缠绕过程与扩张法（Expanda）类似，也是当新管到达另一人孔井后，缠绕成形过程停止。图21美国加州施工现场但是，用于RibLoc螺旋缠绕固定口径管的聚氯乙稀型材可以通过电熔机进行电熔对焊，这样每次缠绕管的长度可以更长。

电熔机图22图22型材焊接装置管道的灌浆按固定尺寸缠绕新管完成后，在母管和新管之间可能会留有一定的间隙（环面），如果必要的话，这一间隙可以用水泥浆来填满。由于通过缠绕完成的新管已经设计好能承受所有的水流力、土壤、交通载荷以及外部地下水压，因此水泥浆本身并不需要用来增强新管的强度，只是起到将荷载传递到衬管上的作用。图23管道缠绕成形时间和后续处理根据以往的经验，如果所有的CCTV闭路电视检测和清洗工作已经完成，依管径、长度和施工现场情况的不同，通常一个管段（约100米）的更新过程仅需约3个小时，每天可以做2-3段。其它施工工序，如支管切割等可以在穿管后马上进行（如图例35所示）。图24扩张法（Expanda）施工顺序演示图图24扩张法（Expanda）施工顺序演示图1.开始缠绕2.缠绕完成3.扩张完成4.支管切割四、特点、优势及适用范围RibLoc螺旋缠绕管技术主要有以下特点：一般情况下无需开挖，只需利用现有人孔井；图25所需设备可固定在卡车上，便于移动，施工快；图26适合于在地理位置复杂的地方施工；图27占用路面少；图28管内有部分水流(最高达30%)亦可继续施工；图29无养护过程，用户支管可在施工后立即打通；图30在损坏严重的管道内能穿过断管处和接头断开处；图31柔韧度好，即使在地层运动的情况下新管也能正常工作；图32完全不依赖原管道的独立承载性，设计使用寿命达50年；图33（外面管道遇到洪水后被损坏，但里面的新管却能独立运行）内表面十分光滑，曼宁系数n=0.009，能提高水流能力；图34施工安静，安全（施工中没有加热过程或化学反应过程），无噪音，对周围环境环境没有污染和损害；图35抗化学腐蚀能力，材料的属性和质量不受环境影响（详见材料属性和测试）。与传统开挖方式相比，Rib-Loc螺旋缠绕管技术还具有以下无法比拟的综合优势：施工工期极短；施工对交通的影响很小；施工对周边环境的影响小；能解决繁忙的市区道路根本无法开挖的情况；能在不影响原管道正常使用的情况下进行施工（带水作业）；间歇式的施工方式等等。Rib-Loc螺旋缠绕管技术的这些优势，有些是无法用单一的经济数字来衡量，例如第2和第4项。为了更加直观的进行各项指标的对比，我们借用一个案例，分别以传统开挖方式和Rib-Loc螺旋缠绕管技术作为施工工艺，进行比较：案例分析工程状况：管径800mm，埋深5-6m，管长30m比较项目传统开挖方式Rib-Loc缠绕工艺工程间接费用管道堵水分流交通管制兴修交通临时通道交通设施的暂时迁移和复原无施工工期开挖及拆除旧管：3天换管：1天道路回填和路面修复：2天总工期：6天管道冲洗：3小时设备现场调试：2小时管道修复施工：1小时总工期：6小时施工区域以需更换的管道为中心，进行55m（长）×12m（宽）的区域围闭，而且在施工工期内围闭不能拆除和移动。以需更换管道的工作井为中心，进行15m（长）×4m（宽）的区域做交通隔离，而且可以随时根据路面交通需要移动隔离栏。对交通的影响很大，对路段繁华，路面较窄的区域，还需进行交通管制或兴修临时通道，费用庞大。很小，而且时间很短。对路段繁华，路面较窄的区域，可选择在深夜施工，白天恢复交通。对路面破坏很大利用原管道工作井，无需进行任何路面的破坏。对周边环境影响（环保、噪音等）很大微小，噪音源主要来自小功率的发电机。对原管道运行状况影响必须对原管道进行堵水分流或暂停使用。可选择在管道低水位时带水作业，对系统运行无影响。施工的连续性需连续性施工，直至工程完工。可根据具体要求进行间歇式施工，可将对外界的影响降至最低。工艺的选择在管线错综复杂的区域，特别是在开挖区域内有较多其它性质的管线存在时，此工艺可供选择性减小或不适用。越复杂的路段，越复杂的管线，此工艺的优势越明显，综合造价越低，社会效益越突出。安全隐患对交通及周边的管线都存在安全隐患。对交通的安全隐患可降至最低，对周边管线无任何影响。表1传统开挖与RibLoc缠绕管技术的比较综上所述，如果综合考虑到各种因素在内，采用Rib－Loc缠绕工艺具有无法比拟的经济和社会效益。正是由于以上诸多优点，RibLoc螺旋缠绕管技术可以应付各种管道损坏情况，包括：因地质因素（泥土松动，地表移动等）引起的管道结构性损坏（沉降，接头错位和开裂等）；因交通或地面建筑物引起的管道承载超重造成的管道破损；污水中的各种化学物质和废气引起的管道腐蚀；流体中的硬块磨擦管壁造成的管道磨损；通过接头或裂缝挤进入管道的树根造成的损害或堵塞；因地下水渗透而造成管道输送能力下降或污水泄漏对土壤的污染；差强人意的管材和施工质量，以及管道的正常老化。根据原有管道的损坏情况和运行要求，通过RibLoc螺旋缠绕技术成形的管道可以依靠设计满足三类结构要求：非结构管：当原有管道还有足够强度时，新管可以设计成只防范进一步腐蚀；半结构管：当管道渗漏是主要问题时，可以采用连续防水的扩张管来承受地下水压力；全新结构管：当原有管道丧失所有功能时，可以采用独立承重的缠绕管来代替原有管道。五、RibLoc螺旋缠绕管材料属性与测试UPVC基本材料用于生产RibLoc螺旋缠绕管带状型材的原材料是非塑性聚氯乙烯（uPVC），与用于生产普通雨污水管道的聚氯乙烯材料基本相似。其颗粒符合美国ASTMD1784标准中的第13354条。型材的生产和制作也严格遵循美国ASTMF1697标准：《用于污水管道更新的机制螺旋缠绕衬管的聚氯乙烯带状型材标准》。型材测试所有用于RibLoc缠绕管成形的聚氯乙烯型材样品均被送往以下四间独立的权威检测中心进行抗化学性、抗磨损性和测试。澳大利亚皇家墨尔本科技大学（RMIT）聚合物技术中心德国多特蒙德州北莱因威斯特伐利亚材料测试中心澳大利亚国家测试协会成员之一的邓肯检测中心南澳大利亚大学抗化学性为了确定型材材料的抗化学性能，样品被送到澳大利亚皇家墨尔本科技大学（RMIT）聚合物技术中心，严格按照美国ASTMD543标准：《有关塑料材料抗化学介质标准》进行了测试。测试方法是在23°C的温度下将型材样品连续浸泡在8种介质中7天（见下表1）。7天后，所有样品经检验后证实其各种物理化学性能都没有改变。图36测试现场介质浓度自来水100%海水100%硝酸5%磷酸10%硫酸10%植物油100%清洁剂0.1%肥皂液0.1%表2测试介质及浓度抗劳损性德国多特蒙德州北莱因威斯特伐利亚材料测试中心为了证明RibLoc螺旋缠绕管型材的抗磨损性及抗冲击性，2000年在德国多特蒙德州北莱因威斯特伐利亚材料测试中心进行了一系列试验，其中有关抗劳损性的三个试验如下：根据德国测试标准DIN1320第2部分，采用达姆施塔特法（DarmstadtMethod）用重力冲击进行测试。测试结果证明RibLoc螺旋缠绕管型材的抗磨损性同普通聚氯乙稀管相似，甚至比混凝土还强。在0°C冷水冲击压力下的表现。在外部超水压下的表现（短期荷载和长期荷载）。所有测试结果显示RibLoc螺旋缠绕管符合在不同机械力下的抗劳损要求。澳大利亚国家测试协会成员之一的邓肯检测中心为了进一步证明RibLoc螺旋缠绕管的聚氯乙稀型材在实际使用中的表现（污水管道环境下），我们于1999年8月从一条1990年安装的DN300口径的缠绕管上截取了两段样品。当时之所以选择这条管道做缠绕管，是由于该管周围是流沙土，地下水渗漏严重，泥沙不断进入管中，严重影响了管道的正常运行。目前该管道的上游管道还存在渗漏，因此管道内有大量的泥沙流过。我们在该缠绕管的顶部和底部各取一个样品。通过对样品的厚度进行测试和比较，来确定它的磨损情况。样品被送到澳大利亚国家测试协会成员之一的邓肯检测中心进行一系列的检测。检测结果显示样品的主要厚度的差别不超过0.003毫米或0.1%。由于测量的误差允许值是0.004毫米，因此测试结论为该缠绕管没有磨损。流体摩擦损失和表面粗糙度测试由于RibLoc螺旋缠绕管的内壁十分光滑，可以大大提高了流体的流量。为了得到科学的论证，我们于1994年将缠绕管样品送到南澳大利亚大学进行测试，经过测试得到该材料的流体摩擦损失系数和管壁粗糙度参数如下：有关系数数值Colebrook-WhiteK=0.015Hazen-WilliamsC=140曼宁n=0.009表3流体摩擦损失及表面粗糙度参数通过与一些常用管道材料的曼宁系数进行比较，结果显示缠绕管内表面曼宁系数优于普通混凝土管的n=0.012，据此粗略计算可提高流量约33%。如同腐蚀严重的钢管相比（假设曼宁系数n=0.015），可提高流量约67%。六、RibLoc螺旋缠绕管工艺属性、设计标准和测试缠绕管型材工艺指标用于RibLoc螺旋缠绕技术的带状型材均是根据美国ASTMF1697标准：《用于污水管道更新的机制螺旋缠绕衬管的聚氯乙烯带状型材标准》进行生产和测试的。所有出厂的产品都要经过严格的检验以确保质量，同时产品样品还要根据美国ASTMD2152标准用丙酮浸润来测试压延聚氯乙稀的抗化学侵蚀性。缠绕管扩张工艺用型材主要有5种型号，而缠绕管固定口径工艺用型材主要有2种型号。缠绕管的施工设计标准RibLoc螺旋缠绕管的施工设计是根据美国ASTMF1741标准：《用于污水管道更新的机制聚氯乙烯螺旋缠绕衬管的制作标准》，该标准提供了原管道在半损坏或全部损坏情况下的计算公式。同时我们在设计时，还结合了柔性埋设管的理念。根据相关标准，RibLoc螺旋缠绕管需要根据管道口径，埋深及地下水位等情况，通过计算来检查型材的环形强度以选择不同的缠绕管型材。计算时选用的所有材料的属性值都是长期值，以保证其设计使用寿命为50年。除以上设计标准外，RibLoc螺旋缠绕管技术还满足各种国际专业组织的标准要求：美国材料和测试协会：ASTMF1697，ASTMF1741美国公共工程协会（APWA）：公共工程施工标准（SSPWC）“绿皮书”英国水资源研究中心（WRC-UK）:污水管网更新手册（SewerageRehabilitationHandbook）国际标准化组织（ISO）：《用于污水管道更新的塑料管及管件标准》（TR11295标准）缠绕管测试为了证明RibLoc螺旋缠绕管的各种性能，除了对所用型材进行各种测试外，我们还对成形后的缠绕管进行了不同的试验。缠绕管变形试验前面描述的有关材料抗化学性能的测试都是在严格的实验室环境下进行的，没有考虑外界因素的影响。但是RibLoc螺旋缠绕管的工作介质是污水，而且地下水有时会含有很多化学成分，加上污水本身的侵蚀性，以及外界压力的影响，构成了管道恶劣的工作环境。因此有必要针对实际的工作环境对成形的缠绕管进行测试。1996年12月，皇家墨尔本科技大学（RMIT）聚合物技术中心负责该试验的专家和我们一起经过讨论决定了测试方案：在不同温度下将RibLoc螺旋缠绕管内部和外部都浸泡在污水介质中，同时施加外力，使RibLoc螺旋缠绕管的变形一直保持在5%。其目的在于确定RibLoc螺旋缠绕管在污水环境下承受外力的长期表现。10条缠绕管的测试结果如下：缠绕管外部介质内部介质温度测试小时1PH值1.1(硫酸)30ºC11522PH值1.