城市给排水管网改造与管道的非开挖修复最新版.doc

城市给排水管网改造与管道的非开挖修复宋连仲1、张喃1、王瑞2、张淑洁2、张丽2(1.中国石油集团工程技术研究院 2.天津工业大学)摘 要：本文对非开挖修复管道技术进行了归纳分类和介绍；介绍了发达国家应用管道修复技术的情况，对于国内管网的基本情况进行了分析，在此基础上结合城市的管网改造规划，阐述了非开挖管道修复技术在管网改造中的作用、意义；文章建议加强非开挖管道修复技术开发研究，规范管道修复市场、促进城市管网改造可持续发展. 关键词：管道、内衬、非开挖、修复Trenchless Renovation of Pipelines andReconstruction of City pipelineAbstract: The paper classifies and introduces the trenchless renovation technology of pipelines; analyses and answers a series of problems such as lining design、application life、flow capacity、pressure and repairing that are concerned by pipeline network reconstruction units; and introduces how to use pipeline renovation technology in developed countries, analyses civil pipeline networks, then combining with the program of pipeline network reconstrction specifies function and significance of trenchless pipeline renovation technology used in pipeline network reconstruction; the paper suggests to strengthen the developing and studying of pipeline renovation technology, standardize the market of pipeline renovation, promote extendeddevelopment of city pipeline networks reconstruction.Keyword: Pipeline Liner Trenchless Renovation 前言：对现有的城市管网进行改造，是城市发展过程中不可回避的问题；在城市地下管网设施的更新过程中如果全面采用开挖更换的手段，其庞大的财政开支暂且不说，由此引起的环境问题、交通问题、社会负面影响及对居民生活的影响都将是巨大的、造成的损失是难以估量的。

采取非开挖手段解决现代管网改造中的开挖问题，减少管网改造带来的负面影响是城市建设以及现代社会生活的强烈要求；正是在这样的背景下非开挖安装内衬管道修复技术应运而生；非开挖修复管道技术是指通过给现存管道内部安装内衬的方式使管道获得再生，可以重新获得30~50年以上的是用寿命非开挖内衬修复技术的主要应用领域:城市公用管道系统，包括：燃气管道、给排水管道、化工管道、电信管道、热力管道、石油管道、以及其他工厂地下工业管道等1非开挖修复技术综述本文主要按照管道非开挖技术所采用的内衬的形态对管道修复系统进行分类介绍1.1穿插塑料内衬修复管道工艺技术（内衬与原管道内壁紧密配合）：穿插塑料内衬修复管道工艺技术通常包括以下四种工艺技术方式：冷、热U型技术，冷、热缩径技术1.1.1冷热U型技术：原理是利用材料的形状记忆特性，在内衬塑料管插入现管道之前将其截面变成U形，内衬是连续的，内衬插入到管道内部后在特定条件下恢复原来的管道形状，最终形成修复后的复合管道本项工艺俗称：折叠变形法（含工厂预制和现场冷压）；可用于结构性和非结构性的修复1.1.2冷热、加热压缩直径法：在常温或加热之后通过一个模具或者压轮来拉拔内衬管，使内衬管的分子链接重新组合，管径减少。

对于4英寸的管直径减少约20%，对于24英寸的管直径减少约为7%，变形就位之后靠塑料长分子对其原始结构的记忆功能，使其直径逐渐的自然的恢复，直至达到与旧管道内径相同的形状和尺寸，形成紧密地内衬层总体来讲是无论以上那一种工艺都是将连续管道横截面减小以利于安装，安装完毕后恢复到管道的原始尺寸状态，形成紧贴与原管道内壁的内衬管，达到管道恢复使用功能、延长使用寿命的目的主要材料：PE、PVC-U应用类型：非压力管和压力管本项修复技术的典型尺寸范围 a) 工厂横截面减少的管子：管道内衬可以达到500mm；b) 现场横截面减少的管子：管道内衬可以达到1500mm；特点：在可接受范围的管道的横截面最小减少量；流速和流量都可能增加1.2现场成管加衬修复（CIPP）采用水压力或者气体的压力将已经涂满树脂的软管翻转内衬到现存的管道内部，通过加热或其他措施使内衬材料固化，产生一个刚性的管道内衬层，从而达到安装内衬修复管道的目的也可以采用牵引进入的方法将管道内衬材料送到管道内部，然后固化成型材料：由增强或者非增强纺织物浸渍热固性树脂合成物，可以自由选择在外层或内层涂膜典型直径范围：达到2800mm；特点：管道内部的截面达到最小减少量，流速和输送能力会有所增加，可以同时对管道的弯头部位进行作业。

应用：非压力或者压力管道1.3用离散管加衬修复在原管道内部拖入的管子比要修复的管道短，当嵌入管道时它们连接成一连续的管子，衬管的横截面积没有发生变化（见图七、离散管加衬修复示意图）.材料：PE、PP、PVC-u、GRP；—短管的长度符合已有人工操作井的拖入要求—环形缝隙经常灌薄浆—典型直径范围：达到400mm—一般意义上管道流量减少应用对象：重力流管道1.4安装内衬软管修复管道在管道内部安装软管，安装后靠输送的流体压力使软管回复原有形状，形成管道内衬材料：纺织品/纤维增强PE应用：压力管道性能：软管横向折叠进入已有管道，可以用蒸汽使之膨胀到自身原有环形；或者保持塌陷状态直至承受内部流体压力恢复自身原有的管道形状可以是带有一定间隙的内衬或者形成紧密的内衬；在端点和连接点需要特殊处理；通过已有的入口或者小的挖掘坑进行内衬安装操作缺点：低压下管道内衬软管可能塌陷典型直径范围：70-350mm如果为紧密配合，管道容量减少值在内衬修复工艺中可以达到最小1.5Trolining修复工艺[14]：内衬的外表面焊接成圆柱状的HDPE元件，在元件的外表面有很多凸起物通过现有黯井把内衬插入到破损的管线中，然后再向凸起物形成的环形空间注浆，浆液为特制的喷射混合物，用喷射器注入。

这种高强度材料可以把内衬永久的固定就位材料：水泥、PE缺点：管道截面减少，在一定程度上会影响流量典型的直径范围：200-1200mm应用对象：低压和重力流管道，尤其是管道内部出现淘空情况的管道的修复1.6螺旋缠绕安装内衬定义：带状有肋型材螺旋缠绕形成一个连续的管子，在缠绕形成管子的过程中同时插入现有的管道内部，通过注入水泥浆体将内衬与现有管道紧密结合在一起见图7）所用材料：PVC-u 性能：—通过带子螺旋缠绕形成内衬管道，通过热熔法或者机械方法连接；可能通过人工操作坑进入；台缠绕机可以生产一个范围直径的管子典型直径范围：200-1200mm管道的容积的会有所减少应用对象：重力流管道和低压管道，尤其是管道内部出现淘空情况的管道的修复1.7以防腐和避免内部结垢为主的管道修复技术在实际的管道修复过程中，修复的目的与管道输送的介质和现有管道的状况密切相关；在结构完整、基本功能没有受到破坏的前提下，管道的使用功能会由于管道内部的结垢、管道输送介质的腐蚀等情况受到影响；通过修复来提高输送能力，减少介质的二次污染这方面给水管道的应用及需求是非常明显的当然在管道结构性修复技术中，本身都具有类似的功能，但结构性的修复成本较高，多数给水管道的修复没有结构上的问题，防腐修复可以满足要求。

防腐修复一般来讲是对原有管道进行清理之后在管道内涂敷防腐层或安装较薄的内衬材料在工艺上有：涂敷技术和类似于上述的紧密内衬安装工艺技术在此不再赘述1.8管道修复配套机具技术管道修复的隐蔽性需要辅助的机器人及监测手段；所有的方法均需要遥控的闭路电视（CCTV）进行监控不同类型的遥控切削器广泛用于非开挖技术实践中，主要用于切削污水管内侵入的树根，以及用内衬施工后重新开口以便与主管道连接近几年问世的管道修复新产品包括：机器人管道割刀、机器人管道内部三通处理器、管道三通翻边法兰机器人；一般来讲机器人的工作部位可三维运动驱动可以有：压缩空气驱动、液压驱动、电机驱动等2非开挖管道修复技术在国外城市水管网改造中应用简要介绍：2.1日本应用管道修复技术情况：2.1.1日本排水管道的基本状况：到平成14年度末，日本下水管道普及率为65.2%，管渠的总长度为36万公里，现在每年新建约15000—17000km；全国超过50年以上服役的排水管道在城市中心区超过6千KM;已经有40到50年服役役龄的排水管道在日本国的中心城市约为：9千KM.根据日本管道修复协会的预计在2003年的管道修复市场目标为（管道直径150MM—5000MM）100亿日元。

2.1.2在城市管网改造中开发应用情况：根据日本下水管道再生协会的调查显示[16]，在2002年度一年的下水道修复施工长度超过279km;从昭和6年开始累计到2002施工达到：1871km; 东京都到2002年的年末修复管道约205KM2.2其他发达国家的开发应用情况据美国杂志报道[18]，美国2004年在旧管道修复中用非开挖修复的占了64%（污水管）和20%（自来水管）发达国家现有各类地下管线的估计值，总长度为约2000万KM;为更新、修复现有地下管线，每年需投资300~500亿美元[19]近年来非开挖管道施工工程量已经占全部地下管线工程量的10%左右，个别地区如柏林市已经达到40%左右2.3一些典型的管道修复实例：印度孟买砖砌大直径污水管道的修复[20]：概况：直线长度508米的卵形砖砌污水管道；有两种几乎大小等距离围绕的卵形体，第一个尺寸为3英尺4英寸×5英尺，第二个稍大一点为3英尺10英寸×5英尺9英寸每天的施工进度：50米；应用技术：PANEL LOK修复方法（即缠绕法）自来水管道应用实例[21]法国里昂自来水集团的子公司之一艾塞克斯和萨福克自来水公司（ESW）是一家承担约170万人口供水任务的英国供水公司，该公司约有75KM长的管道需要进行结构维修以便减少渗漏和提高水压；该项目1996年开工到99年4月完成，超过203公里的管道被更换、安装或重新铺设；其中90%是采用非开挖内衬聚乙烯技术完成的。

美国的排水管道应用实例[22]在美国的芝加哥市西南郊区的库克县在1998年通过对大约25000ft下水主管道（系统总量的43%）和150条下水道支管（总量的27%）进行了CIPP内衬修复，每天的渗漏量减少了59.6%.3非开挖修复在我国城市管网改造中的地位及意义[25]3.1国内管道的基本情况：截至到2003年为止估计我国排水管道的数量在19.9万公里左右，电信管道16万公里左右；自来水管道的总长度22万公里左右；表1 我国城市供水损失率统计年份。