HDPE管折疊內(nèi)襯修復技術(shù)在供水管線中的應用

張峰

(太原供水集團有限公司，山西太原 030009)

HDPE管折疊內(nèi)襯修復技術(shù)在供水管線中的應用

張峰

(太原供水集團有限公司，山西太原 030009)

闡述了HDPE管折疊內(nèi)襯修復技術(shù)的原理、材料和主要機械設備，詳細介紹了該施工技術(shù)的具體工藝流程及各施工環(huán)節(jié)應注意的事項，并對HDPE管內(nèi)襯修復技術(shù)的特點進行了系統(tǒng)分析，以供參考借鑒。

HDPE管，修復技術(shù)，原理，設備，施工工藝

0 引言

美、英、日等國對使用幾十年甚至一百年以上的排水、給水管道進行修復的技術(shù)起步較早。最初采用的是原位固化修復技術(shù)，隨著材料和電子技術(shù)的發(fā)展，PE管內(nèi)襯修復技術(shù)被推廣使用，逐漸形成了專業(yè)化的管道內(nèi)襯修復公司。20世紀90年代初該施工技術(shù)被引入我國，經(jīng)過在石油系統(tǒng)開發(fā)研究，逐步成熟并形成完整的技術(shù)體系，在國內(nèi)迅速發(fā)展。目前涉及給水、排水、化工、熱力和天然氣等管道修復工程，取得了良好的經(jīng)濟效益和社會效益。

1 修復背景和目的

我公司西張水源地二期DN900輸水管線，修建于1973年，材質(zhì)為水泥承插口管道，經(jīng)過幾十年運行，管材陳舊落后，部分接口漏水，存在極大供水安全隱患并且漏損嚴重。由于敷設年代久遠，埋設深度和地形地貌也發(fā)生了很大的變化，原先鋪設在農(nóng)田和荒地的管線，幾經(jīng)變遷，現(xiàn)在已被農(nóng)田、道路、廠區(qū)所覆蓋，若采取開挖施工方式更換新管，需重新辦理規(guī)劃手續(xù)、重新設計耗時較長，并且征地、拆遷量大，且受施工場地所限，部分位置須斷路施工，影響交通，開挖難度大，費用較高。

為加快城市供水管網(wǎng)改造步伐，保障城市供水安全，降低城市供水管網(wǎng)漏損率，節(jié)約城市水資源，盡量縮短施工時間和減少停水次數(shù)。根據(jù)管網(wǎng)運行和現(xiàn)場踏勘情況，經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析比較，技術(shù)部門商定首次采用非開挖HDPE管折疊內(nèi)襯法修復技術(shù)對該輸水管線進行修復改造，修復管線全長22 000 m，管徑為900，工程計劃分兩期完成，首期為6 600 m。

2 主要原理

HDPE管折疊內(nèi)襯法采用牽拉的方法，通過變形設備將HDPE管壓成“U”型并用纖維膠帶綁扎，通過牽引機將HDPE管穿入被修復管道中，然后通過加壓將其打開并恢復到原來的管徑，使HDPE管漲到被修復管道的內(nèi)壁上，與舊管道壁緊貼，形成防腐性能與被修復管道的機械性能相結(jié)合的一種復合結(jié)構(gòu)材料。

3 材料和主要機械設備

3.1 材料

本工程選用PE100的高密度聚乙烯(HDPE)管道，屈服強度大于22 MPa，彎曲模量900 MPa。

3.2 主要機械設備

1)變形機(折疊機或縮徑機)，靠牽引機帶動，由多級滾輪將HDPE管壓制成U型進行縮徑的主要設備。2)熱熔焊機，將每根12長的HDPE管，熱熔焊接成連續(xù)長度的HDPE管，每個焊口都要經(jīng)過探傷實驗。3)刨刀盤，HDPE管焊接前利用刨刀將管口進行修正對齊的設備。4)液壓臺車，焊接管道時利用液壓裝置對管道進行固定和擠壓以達到焊接壓力的設備。5)牽引機裝置，用于牽引HDPE管的動力設備，由電機、鋼絲繩、啟動調(diào)速和制動開關(guān)及絞盤組成。6)工作機器人，通過攝像頭檢查舊管內(nèi)部情況，HDPE管修復情況和傳遞牽引鋼絲繩的設備。7)法蘭盤壓邊模具，通過加熱設備加熱HDPE管管端，利用模具將HDPE管做翻邊處理與法蘭制成復合法蘭，從而實現(xiàn)管道與管道、管道與閥門的連接。

4 施工工藝及要求

1)按批準的施工組織設計、施工方案和安全應急預案，進行施工前準備。2)定位放線。3)開挖工作坑并根據(jù)土質(zhì)和現(xiàn)場情況進行支護。4)斷管排水，利用工作機器人攝像頭對管道內(nèi)部進行查看，清除舊管道中大于5%D的硬垢(D為管徑)。5)拖入口工作坑位置對要焊接的HDPE管進行布管、對口，將要焊接的管口進行修口切削，保證焊口平整，防止焊接不勻。6)將焊口用清潔液進行清潔處理，保證焊口無灰塵和油漬等雜質(zhì)后進行焊接作業(yè)，調(diào)節(jié)液壓泵達到7 kg～8 kg的焊接壓力，熱熔焊機溫度保持在200℃±5℃，穩(wěn)壓30 s左右，待焊口出現(xiàn)3mm～5mm均勻的翻邊后，保持壓力冷卻30 min～40 min，泄壓后完成焊接。7)出口工作坑處固定牽引機，地錨要進行安全計算，將牽引機固定牢固，利用工作機器人將牽引鋼絲繩傳遞至入口處。8)已焊接好的HDPE管端部做成彈頭狀，將牽引端鋼絲繩與其牢固連接。9)牽引機通過鋼絲繩牽引HDPE管穿過縮徑機，將HDPE管壓成U型進行縮徑處理，縮徑量控制在30%～35%，嚴禁出現(xiàn)死角或皺折現(xiàn)象。10)將縮徑后的HDPE管用纖維膠帶綁扎固定，要求綁扎間距合理，保證在牽引過程中U型管不會因綁扎力不夠而崩開。11)慢慢將HDPE管拖入要修復的管道中，牽引力不得大于HDPE管屈服強度的50%，注意HDPE管不被坑壁、舊管端口劃傷。12)牽引到位后，兩端超出管口80 mm以上，將HDPE管兩端封堵，氣泵慢慢泵入氣壓并持續(xù)一定時間，使 HDPE管完全漲開至原狀。13)利用工作機器人影像傳遞檢查HDPE管漲開情況，保證其全部漲開到位，與修復管壁貼緊。14)修復管端安裝鋼制管套，利用模具對HDPE管端做翻邊處理與鋼法蘭制作成復合法蘭，同閥門或管道進行連接，進行翻邊時控制好加熱溫度，時間過長容易造成HDPE管碳化發(fā)脆，影響質(zhì)量。15)打壓、沖洗消毒后完成修復工作。

5 HDPE管內(nèi)襯修復技術(shù)特點分析

1)HDPE管材質(zhì)耐腐蝕性強，與鋼管比較不易生銹，使用壽命長。2)該技術(shù)與開挖施工相比較具有土方量少，不破壞道路和建筑物、拆遷量小，不影響交通，工程造價較低的優(yōu)點。3)修復距離長，環(huán)境破壞小，減小對地下相鄰管線損壞的風險。4)HDPE管不僅可承受較高的壓力，而且可以防止污水或有毒物質(zhì)的滲透。5)相關(guān)施工手續(xù)少，施工速度快、停水次數(shù)少、時間短，社會效益好。6)適用于200mm～1 200 mm管徑范圍的管道修復。7)涉及專業(yè)領域廣泛，可適用于石油、天然氣、給水、化工、熱力和排水行業(yè)等多種專業(yè)管道的修復工作。施工中也有一些局限性存在: 1)HDPE管折疊內(nèi)襯法，受轉(zhuǎn)角限制，最大允許轉(zhuǎn)角為15°，遇到大于15°的彎頭時需用其他方法處理。2)氣溫低時(5℃左右)，折疊難度加大，需搭設保溫棚，冬季不能施工。3)施工單位良莠不齊，對于熱熔焊接人員技術(shù)水平要求高，焊接人員需有上崗證，焊口質(zhì)量要求嚴格，每道焊口必須進行探傷試驗。4)適合支線和節(jié)點較少的輸水管線，不適用于管徑變化多、轉(zhuǎn)角大，節(jié)點、支線和用戶多的配水線，存在一定局限性。

6 結(jié)語

HDPE管折疊內(nèi)襯法技術(shù)是我公司首次在輸水管線修復中采用的新方法，該技術(shù)對于我公司進行后續(xù)大規(guī)模老化輸水管線的修復積累了寶貴的經(jīng)驗，推廣的空間很大，也給公司帶來了良好的經(jīng)濟效益和社會效益，意義重大。雖然在施工中還存在一些技術(shù)、材料、配合和管理等方面的問題，作為參與施工管理的一員，我也在積極地同其他技術(shù)人員進行改進和規(guī)范，充分發(fā)揮出該技術(shù)的優(yōu)勢，更好的為公司服務。

［1］ GJJ/T 201—2014，城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術(shù)規(guī)程［S］.

The app lication of HDPE pipe folded lining repair technology in water supply line

Zhang Feng

(Taiyuan Water Supply Group Co．，Ltd，Taiyuan 030009，China)

This paper elaborated the principle，materials and main mechanical equipment of HDPE pipe folded lining repair technology，introduced in detail the specific technological process of this construction technology and thematters should be paid attention to in construction link，and system analyzed the characteristics of HDPE pipe lining repair technology，for reference.

HDPE pipe，repair technology，principle，equipment，construction technology

TU990.3

A

1009-6825(2015)29-0131-02

2015-08-04

張 峰(1974-)，男，工程師