非開挖HDPE內穿插修復技術在燃氣管道改造中的應用

張高杰李德建劉 勇王 憲

(1.青島泰能燃氣集團有限公司，山東 青島 266000；2.中國石油規劃總院，中國 北京 100000)

非開挖HDPE內穿插修復技術在燃氣管道改造中的應用

張高杰1李德建1劉 勇2王 憲1

(1.青島泰能燃氣集團有限公司，山東 青島 266000；2.中國石油規劃總院，中國 北京 100000)

本文介紹了非開挖HDPE內穿插修復技術在燃氣管道改造中的應用狀況，對此項技術的特點與應用情況進行了分析。

燃氣；管道；修復；HDPE內穿插

1 背景

青島滄口區域人工煤氣輸配工程始建于1986年，局限于當時國內燃氣管材品種和管道施工技術，1999年前，共敷設灰口鑄鐵燃氣管網30多公里。目前，敷設的灰口鑄鐵管道都已進入“老齡期”，由于管道和接口老化，致使燃氣泄漏事故頻繁發生，造成人民群眾生命財產損失，嚴重影響了城市的生產和生活秩序。為確保燃氣管網的穩定運行，同時考慮到人工煤氣用戶轉換天然氣規劃，（天然氣代替人工煤氣后，鑄鐵管的機械柔性接口漸漸無法適應運送天然氣的技術要求，極易受氣體成份變化即濕氣（人工煤氣）變為干氣（天然氣）的影響而發生泄漏），我公司從2009年開始進行灰口鑄鐵管的改造。

在改造過程中，遇到許多問題。一是隨著城市管線要求的不斷強化，在市政道路、城市重要路段大面積開挖的占挖道路施工審批受到限制。二是大面積全線破路開挖時間長、揚塵大、阻塞交通，對周邊環境影響大。三是異位改造因占用道路資源，規劃部門難以審批，原位換管用傳統施工工藝，占路時間長，開挖道路面積多。在這種背景下，深入研究探討針對燃氣管道的非開挖修復技術具有重要的現實意義和長遠的戰略利益。

2 國內外研究現狀、發展動態

20世紀80年代，日本和歐美等國開始系統研究開發非開挖技術，并逐步推廣應用到地下管線的敷設和舊管更新，發展速度很快；到20世紀90年代，日本、法國、德國、美國等發達國家的非開挖技術用于地下管線已占全部管線工程的10%，在德國柏林已高達40%。目前非開挖管線修復技術現已在西方發達國家成為一項政府支持、社會提倡、企業參與的新的技術產業，成為城市現代化進程中的一項關鍵技術。

近年來，國內開始出現的非開挖修復地下管線的管中管技術是在借鑒國外技術的基礎上在工程中不斷總結提高，使這一非開挖技術逐步走向成熟，并開始被人們廣泛接受。據不完全統計。近幾年全國各地燃氣、自來水、排水、石油化工行業每年非開挖管中管修復地下管線的工程總造價均在1億元人民幣以上。非開挖修復地下管線的方法被更多的業內人士看好。

3 非開挖HDPE內穿插修復技術在燃氣管道改造中的應用

2012年，我公司在滄口區域四流北路中壓灰口鑄鐵管改造中應用了HDPE內穿插修復技術。

3.1 HDPE內穿插技術介紹

3.1.1 原理

將圓形HDPE管壓成U形，使其截面積減少約40%，在牽引作用下將PE管插入原管道內部，而后將具記憶特性的HDPE管經加壓再恢復到圓形并與原管道緊密貼合，最終形成內壁光滑、無污染、高強度的全新管道。

3.1.2 技術特點

對原有管徑損失小，工作段距離長，施工時間短，材料質量有保障，施工受外界因素干擾小等優點。

修復管徑：DN300-DN1000；

修復后的管線運行壓力：0.4Mpa。

3.2 HDPE內穿插技術在四流北路灰口鑄鐵管改造中的應用情況

3.2.1 工程概況

滄口區域四流北路DN300中壓人工煤氣灰口鑄鐵管道非開挖穿PE管改造工程全長1108米，施工方式是在原DN300的灰口鑄鐵管穿插Φ290SDR26的HDPE管。

3.2.2 施工流程

操作坑開挖、管道斷口、排水→HDPE的地面對接、檢查→管道檢測、清垢→PE管穿插施工→分段進行試壓驗收→施工管段間的連接及管件的安裝→PE管裸露部分保護→試壓→回填工作坑→全線進行投產運行。

1）工作坑開挖

由于涉及4個凝水缸、1個閥井及8個“S”彎，因此，本改造工程共開挖了15個作業坑。工作坑采用人工開挖或機械開挖，其開挖尺寸及斷口尺寸見下圖（在開挖中要適當放坡）。

圖1

2）PE管焊接

在施工現場用“HDPE管道熱熔焊機”，將單根HDPE管(12m/根)，根據管線測量的實際長度和現場作業情況焊接適當的長度。將單根的HDPE管的兩個端面用銑刀銑平，用衡溫的電加熱板對兩個端面進行加熱至HDPE材料的熔化溫度，迅速將兩個端面在一定的壓力下，進行對接，保溫、保壓規定時間后兩根HDPE管會牢固地對接在一起。

3）舊管道檢測、清理

用管道機器人及CCTV內窺檢測系統對管道進行檢測，同時管道機器人將鋼絲繩帶入待修復管道內。根據檢測結果，逐次采用鋼絲刷清管器、皮碗清管器等，在鋼絲繩的拉動下在管內往復運動，將管道內的結垢及異物剝離并清出管外。最后經CCTV內窺檢測滿足內襯要求后結束清洗。

4）HDPE管穿插

（1）機械壓U

HDPE圓管由液壓牽引機牽引并經過專利壓制機壓成U形。U型壓制機要根據所壓HDPE管的直徑進行調整并復核。

（2）高強度膠帶纏繞定型

壓制成型的PE管用高強度的纏繞帶連續纏繞定型。纏繞帶的纏繞速度應與PE管行進速度要一致。纏繞帶的綁扎密度根據HDPE管的壁厚和穿插的距離而定。

（3）牽引PE管至舊管內

纏繞帶定型的U-HDPE管在液壓牽引機的牽引下平穩的穿插入要修復的管道內。在管口安裝上、左、右三側防劃傷滾軸。

（4）管道復原

HDPE管在舊管道內定位后，立即對管道兩端用液壓工具進行管口復圓。兩端用盲板封死，充入壓縮空氣。HDPE管在壓縮空氣的作用下，可以自動崩斷纏繞帶而恢復成圓形與原管道內壁緊密貼合，從而形成完整、光滑的內襯管。

5)工作坑管段連接

（1）直管段采用電熔套筒和PE管短節進行連接。

（2）彎頭及三通部位采用PE100級燃氣專用PE彎頭及三通。三通支線及閥門井工作坑管段采用鋼塑過渡接頭與鋼管連接。

（3）裸露的PE管采用比原管道大2號的鋼套管進行外保護，管口與舊管道的縫隙用干麻填充。

6)HDPE管外保護

對裸露在原管道外部的內插SRD26PE管進行外保護，具體的方法是在裸露PE管四周砌磚墻，在管道上下左右個填充不小于15cm厚度的混凝土。

7）收尾工作

試壓，回填，試運行，驗收合格后結束。

4 技術特點與經濟效益

4.1 技術特點

（1）HDPE管材具有極好的化學穩定性、超低的摩擦阻力系數，優異的耐磨性能和良好的抗沖擊性能以及適應溫度范圍較寬、承壓能力好、耐老化等突出的優點，滿足現運行壓力下近期輸送人工煤氣遠期輸送天然氣的材質要求，管道輸送能力與原灰口鑄鐵管相比，略有降低，但能滿足兩類氣體的輸氣要求。

（2）開挖作業面小，掘占路手續審批容易，作業工期短，對周邊環境影響小，作業的粉塵、噪音、灰塵防護大大降低。

4.2 經濟效益

與通用的施工工藝相比，運用此技術后工程造價降低了約20%，使用壽命滿足50年，具有顯著的經濟效益和社會效益。

5 結束語

實踐證明，非開挖HDPE內穿插修復技術現場占用場地小、功效快，質量可靠，使用期可達50年之久(與新敷管道使用期相同)。工程費用低于傳統的破路、排管費的10%～20%，在不開挖、不影響交通的環境下完成灰口鑄鐵管的改造具有顯著的社會效益和經濟效益。

［1］CJJ/T147-2010城鎮燃氣管道非開挖修復更新工程技術規程[S].

［2］周長山，張寶華，王星耀，洪浩潔.異徑HDPE管穿插法修復在線舊管道[J/ OL].

丁艷］