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            紫外光固化修復
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            內襯非開挖管道修復技術及其應用分析

            2021-06-01 02:28:53

                    非開挖管道修復技術是20世紀80年代在發達國家興起并形成的產業,該技術是對傳統的以開挖施工方式更新、修復地下管線技術的一次革命。由于其具有獨到的技術特征,對城鎮交通影響小、效率高、成本低等優勢,日益受到各國的重視和青睞,并創造出良好的社會效益和經濟效益。對現有城市管網進行改造,是城市發展過程中不可回避的問題。在城市地下管網的更新過程中如果全面采用開挖更換的手段,其龐大的開支不說,由此引起的環境問題、交通問題及對居民生活的影響都將是相當大的。采取非開挖手段解決管網改造中的問題,減少管網改造帶來的負面影響是城市建設以及現代化社會生活的強烈要求。非開挖管道修復技術是在不開挖或少開挖(僅開挖工作井)的情況下,利用原管位資源,采取相關技術在現有管道內安裝內襯(新管道)的方式使管道獲得再生,可以重新獲得3O~50年的使用壽命。非開挖內襯修復技術的主要應用領域包括燃氣管道、給排水管道、化工管道、熱力管道、石油管道及其它地下工業管道等。

            CIPP管道修復

                    1 非開挖管道修復技術的主要方法常用的地下管道非開挖修復技術主要有以下幾種。

                    1.1 內襯管法

                    即將一條新的管徑略小于舊管道的鑄鐵管(DIP)、聚乙烯管(PE)或鋼管拉人到原有舊管道中。也可通過專用設備將直徑大于或等于原管道管徑的高密度聚乙烯管(HDPE)通過縮徑或壓“U”變形后拉人舊管道中,利用其記憶性復原管徑并與舊管道緊密帖在一起。還有翻轉內襯法、PVC纏繞法等現場成內襯管的方法。

                    1.2 管內水泥砂漿噴涂法

                    主要應用在供水管道,即利用砂漿噴涂機在原有管道內壁均勻噴射水泥砂漿做襯里,以達到避免結垢、減少輸水阻力、提高供水能力、增強管道內防腐、減少管道漏水的目的。

                    1.3 爆(裂)管襯裝法

                    即利用爆(裂)管機將舊管道破碎或脹裂并壓人到周圍地層中,同時將HDPE、鋼管等材質的新管拖人到原管位。該方法不適合周圍管線復雜的環境,可能對周圍管線造成破壞。

                    以上各種方法在國內外工程實踐中均有應用,并取得了較好的效益。本文重點對幾種常用的內襯管修復技術進行介紹。

                    2 內襯非開挖修復技術的主要方法

                    2.1 短管內襯法

                    即將短管現場一邊焊接一邊拖人舊管道內,后將新舊管道之間間隙注入砂漿填滿。內襯短管可以是PE、PP、PVC、GRP等,短管的長度符合人T操作井的拖人要求。此方法費用比較低,但管道修復后斷而損火比較大,流量減小,已經很少采用。

                    2.2 內襯HDPE管法

                    管道內襯HDPE管技術是將外徑略大于主管道內徑的HDPE襯管,經多級等徑縮徑或壓“U”變形后,使其截面小于主管道的內截面,在牽引力的作用下快速插入主管道。依靠HDPE管自身記憶特性或借助壓力和溫度使HDPE襯管管徑回彈膨脹并以過盈狀態帖附于主管道內壁,形成牢固的管中管,從而達到恢復主管道使用功能,延長使用壽命的目的。本方法的管道橫截面面積減少較小,但由于HDPE管內壁光滑,水流阻力小,使得流量和流速都可能增加。

                    內襯HDPE管技術主要有壓“U”變形技術和多級等徑縮徑技術2種。

                    2.2.1 壓“U”變形技術

                    原理是利用材料的形狀記憶特性,在內襯HDPE管插入現管道之前利用專用的壓“u”設備將其截面變成U形,內襯是連續的,內襯HDPE管插入到管道后在壓力作用下恢復原來的管道形狀,終形成修復后的復合管道。本項工藝俗稱“折疊變形法”,可用于結構性和非結構性的修復。

                    以U形插入管道 特定條件下緩慢恢復 完今恢復原形狀

                    2.2.2 多級等徑縮徑技術

                    其工作原理如圖4所示。通過專用的縮徑機在常溫或加熱之后拉拔內襯HDPE管,使其分子鏈重新組合,管徑減小,在絞車的牽引力作用下快速拖人舊管道。變形就位后靠HDPE管長分子結構的記憶性,使其直徑逐漸的自然恢復,直至達到與『[]管道內徑相同的形狀和尺寸,形成緊密的內襯層。

                    2.3 翻轉內襯法(CIPP)

                    采用水壓力或氣體壓力將已經涂滿樹脂的軟管翻轉內襯到舊管道內部,通過加熱或其它措施使內襯材料固化,產生一個剛性的管道內襯層,從而達到安裝內襯修復管道的目的。該工法使得修復后管道的內截面達到小減少量,流速和輸送能力會有所增加,可以同時對管道的彎頭部位進行修復作業。內襯軟管主要有聚合物、玻璃纖維布或無紡纖維材料做骨架,浸漬樹脂材料而成?,F在瑞士已經開發出新的內襯管,將紡織物(纖維)和PE通過特殊工藝作成一體化的軟管,內層為增強紡織物,外層為光滑的PE層。在翻轉修復前,將AB膠灌人軟管內,在內層形成均勻的涂層。在氣壓或水壓作用下翻轉進入舊管道內部,保壓一定時間后AB膠固化,將內襯軟管的紡織物層與舊管道緊密粘結在一起,而光滑的PE層阻力很小,會提高管道的輸送能力。

                    2.4 螺旋內襯法

                    該工藝是將帶狀聚氯乙烯(PVC)型材放在現有的人孔井底部,通過專用的纏繞機,在原有的管道內部螺旋旋轉纏繞成一條固定口徑的新管,并在新管和舊管之問的空隙灌入水泥砂漿。所用型材外表面布滿T形肋,以增加其結構強度;而作為新管內壁的內表面則光滑平整。型材兩邊各有公母鎖扣,材邊緣的鎖扣在螺旋纏繞中互鎖,在原有管道內形

                    成一條連續無縫的結構性新管。該工藝是污水、雨水管道更新修復中的一種有效、可靠、完善的工藝。管道可在通水的情況下作業,水深30%通??烧W鳂I。螺旋纏繞法目前在市政管網的修復施工中應用比較廣泛,管道修復后內壁光滑,輸送能力比修復前的混凝土管要好,而且材料占地面積較小,適合長距離的管道修復。

                    3 非開挖管道修復技術應用的配套機具

                    除以上所述不同修復工藝所需專用設備外,在修復前管道的檢測,清理過程中還必備內窺鏡(CCTV)等輔助設備。

                    3.1良好的CCTV管道內窺檢測系統,在管道內自動爬行,對管道內的銹層、結垢、腐蝕、穿孑L、裂紋等狀況進行探測和攝像,將圖像傳輸到地面,可以即時觀察并能夠保存錄象資料。在施工過程中利用管道內窺檢測系統對管道內壁進行監控,為制定修復方案提供重要依據;對清洗、修復前管道內壁結垢、腐蝕狀況及管道清洗、修復后的效果進行直觀檢查、比較和紀錄,提供對管道施工質量進行評估的依據。

                    3.2 管道清洗設備

                    管道內襯修復前必須對原管道進行清洗,現應用多的主要有水力清洗,拉鏜清洗等。通過外壁鑲嵌合金的拉鏜頭、高壓水射流能夠輕松清除管道內硬垢、焊瘤、無機鹽沉積物等清洗難度較大的污垢。

                    4 應用前景分析

                    隨著城市建設的飛速發展,人民生活改善對用水、氣、油等需求的增加,城市管網必須提高輸送能力,隨著新建管道數量的增加,地下空間越來越小,新鋪管道的難度越來越大。而原有管道隨著時問的推移,管道的泄漏、腐蝕情況嚴重,對其進行改造成為城市發展過程中的必然。而這些管網從技術上講完全可以采取內襯修復的工藝進行解決。非開挖修復方法整體優勢在于修復的負面影響小,修復所占用場地比較少,對地面、交通、環境以及周圍地下管線的影響很小。因此推廣應用非開挖修復技術勢在必行。

                    內襯非開挖修復管道的成本現在約為新建管道的40% ~60% ,費用還是比較高的,這成為技術推廣的一大阻力,使得許多中小城市望而卻步。其實綜合考慮開挖對周圍管線的影響,市民的生活質量,交通等等因素,非開挖修復的費用是可以接受的,而且費用高的主要原因在于內襯材料完全依賴進口,使得修復費用大大提高。隨著內襯修復技術的進一步提高及推廣應用,內襯材料在國內批量生產,修復費用也會相應降低。

                    國內的管網由于歷史原因造成的許多問題都急需內襯修復技術去解決?,F在采用的開挖更換方法對老城市是不適用的,但目前由于缺少高水平的施工開發企業,造成國內的管網改造工程不得不沿用開挖更新的傳統做法。管道修復技術不論在經濟成本、社會成本還是環境成本方面都有著非常大的優勢,具有廣泛的應用空間。內襯管道修復技術在國內仍然處于起步階段,還沒有從事內襯修復設計的專業人員對管道內襯材料、方式進行研究,也沒有相應的技術標準,專業從事管道修復的施工企業也很少。國內管道修復技術發展落后于市場巨大需求形成了鮮明的對比。隨著研究人員及施工單位越來越多介入,技術越來越完善,內襯非開挖管道修復技術必將得到廣泛應用。

                    

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