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大型管道清洗、非開挖管道修復工藝

發布時間:2024-06-10 點擊:78
大型管道清洗、大型管道的非開挖修復技術總體上可分為整體修復和局部修復兩大類。整體修復通常指對某一段管進行整體的加固和修復,采用整體修復可以達到防腐、防滲、增加結構強度甚至整舊如新的目的。局部修復也稱點狀修復,通常指指對管道接口等損壞點進行防滲堵漏修理的一種做法。點狀修理針對性強,可以降低維修費用,但其無法提高管道的整體結構強度。具體分類方法見下表:
一、輔助修復
常見的是土體注漿法。土體注漿法是較早應用的一種排水管道防滲堵漏和填充的方法。它是通過鉆孔或者預留的孔洞對管道四周的土體、聯接部位、檢查井周圍的土體、連接部位、檢查井周圍的土體注入漿液,待漿液凝固后和周圍的土體形成一體。注漿可以增加地基承載力,增大變形模量,有效阻斷地下水。它是排水管道修復的基礎,一般為各種非開挖修復的前期工藝處理,一般不單獨使用,與其他修復技術配合使用。
二、局部修復
目前常用的管道局部修復方法主要有內襯法、原位固化法、噴涂法等。
1、內襯法
傳統的內襯法是使用得最早的一種非開挖地下管道修復方法,適用于各種地下管道的修復。新管可以是由聚乙烯管預先對焊而成的連續長管,也可以是一節一節的短塑料管、玻璃管等,在工作坑連接后分別送人舊管道內。管內人工對口焊接,管頂鉆孔注漿。在管徑800mm以下小管可采用“列車推進法”,這種施工推力隨著長度增加而增加;在管徑800mm以上大管道可采用“單管推進法”,這種工藝每次只推進一節短管。如這種方法可用于舊管中無障礙、管道無明顯變形的情況下。當修復的管道對坡度有一定的要求,如污水管道,則需要有塑料或鋼制的定位器或間隔器。灌漿時,間隔器還可保證新管居于舊管的中間,形成均勻地環形間隙。
傳統的內襯法的優點是:1、施工簡單,對工作人員的技術要求低;2、施工速度快;3、不需要用專用的設備,投資少、施工成本低;4、可適應大曲率半徑的彎管。
傳統內襯法的缺點是:1、過流斷面受損失較大,但管徑較大時影響較小;2、環形間隙要求灌漿,小管注漿時有可能造成內襯管上浮;3、需開挖一條導向槽(連接管法);4、分支管的連接點需開挖進行;5、一般只適用于圓形斷面的管道。
改進的內襯法包括冷軋法、熱拔法和變形法。利用pe或pvc管的性能,將管的直徑在插入舊管之前暫時變小或改變形狀,插入后新管膨脹,與舊管貼合在一起形成緊密連結,避免了傳統內襯法在新舊管的環空內灌漿的需要。冷軋法和熱拔法的暫時縮徑,既可通過機械軋制(冷軋法),也可在一個已縮徑的模具上拉拔得到(熱拔法)。對變形法,管在擠壓后很快變形和折疊,并纏繞在一滾筒上,插入舊管內,在蒸汽的作用下膨脹而與舊管形成緊密結合。改進的內襯法適用于管徑為75~1200mm、管線長度為1000m左右的各類管道的修復。
改進的內襯法的優點是:1、不需要灌漿,施工速度快;2、過流斷面的損失很小;3、可適應于大曲率半徑的彎管;4、可長距離修復。
改進的內襯法的缺點是:1、分支管的連接需要開挖進行;2、舊管的結構性破壞會導致施工困難;3、只適用于修復直圓形管道。
近幾年來隨著工藝的改進,可以帶水作業的螺旋管內襯法應用得越來越多,它從材料上入手,也有邊施工邊做管,也有可有于相當于直徑5米的矩形管。使修復的材料根據施工情況而定,帶來了更大的便利。如擴脹螺旋管內襯(襯管擴張后緊貼母管,斷面損失小)、襯螺旋管內襯(螺旋管外包鋼帶,增加環剛度)、自行式螺旋管內襯(制管機在前,管徑可隨時變化,制管長度不受限制,可用于矩形、拱形管道)、塑包鋼熱熔螺旋管內襯(鋼帶被包裹在pe材料中,接縫用同質材料熱熔連接)。
二、cipp原位固化法
cipp原位固化法,是非開挖行業一種地下管道修復工藝,起源于上世紀七十年代的英國,迄今為止是世界范圍內最廣泛使用的地下管道非開挖修復技術。原位固化法(cipp)施工工藝一般采用翻轉式或牽引式。
翻轉安裝方式就是將樹脂浸潤的軟管內側向外不斷翻轉以完成安裝。開始階段,軟管內側朝外,與一個頂環相連,并固定在管口。之后,往管中不斷以提供適宜的靜水壓力,從而推動軟管不斷翻轉。在翻轉過程中,翻過來的軟襯管在膨脹力的作用下緊緊地貼在主管內壁上,形成新的致密的保護層,牽引內襯方式是把灌浸有熱硬化性樹脂的軟管材料運到施工現場后,采用牽引的方式將材料插入舊管內部,然后加壓使之膨脹并緊貼于管道內壁。其加熱固化的方式和翻轉式類似,一般也采用熱水、蒸汽噴淋或紫外線加熱的方式進行加熱固化。
目前,國外cipp修復施工中牽拉內襯方式的市場占有率已超過翻轉式。翻轉式與牽引式施工示意見下圖:
翻轉式與牽引式施工示意圖
1、技術特點
(1)施工時間短。現場施工從準備、內襯、加壓、固化一般只需約8h就可完成,可以十分方便地解讀施工時的臨時排水問題。
(2)設備占地面積小。該工法設備只需小型紫外線照射燈和小型空氣壓縮機,施工時占用道路面積小、噪聲低,對道路交通影響小。
(3)內襯管耐久實用。采用玻璃纖維和不飽和樹脂作為內襯修復材料,具有材料強度大、耐腐蝕、耐磨損的優點,耐久性最大可達50年,可徹底解決管道的地下水滲入問題,做到一勞永逸;管道斷面面積損失小、表面光滑,提高了管道的過流能力。
(4)保護環境,節省資源。修復工作不需做任何開挖,只是利用原有檢查井作為物料的拉入孔,不開挖路面、不產生垃圾、不堵塞交通,使管道開挖施工的形象大為改觀,總體社會效益和經濟效益較好。
2、cipp牽引內襯修復設計與施工設計原則:
(1)滿足管道的承載負荷要求;
(2)管道流量應達到原有的設計流量;
(3)滿足管道所在地疏通技術對管道的要求;
(4)同一管段的點狀修復超過3處的,宜采用整體修復。
牽引內襯修復法工藝流程為:
(1)對舊管道進行堵水,清洗管道,cctv(管道內窺攝像)勘察舊管道;
(2)安裝防劃傷墊層;
(3)安裝滑輪和打包機;
(4)拉入內襯主物料;
(5)內襯兩端封堵,連接充氣設備,空壓機吹脹軟管;
(6)紫外線固化內襯;
(7)端頭處理;
(8)抽出內膜;
(9)cctv檢查驗收;
(10)拆堵通水,完成修復。
目前,國內該項技術在污水管道修復中的應用還剛剛起步,應用實例還不多。武漢市某污水干管非開挖修復采用cipp牽引內襯修復法,對施工工作面狹窄、橫穿路口的現狀d=1200mmfrpp污水管道采用cipp牽引內襯修復,修復長度約559m。內襯厚度10.3mm。內襯固化后承受壓力8kn/m2,翻襯方向為順管道坡度方向,從上游往下游施工,施工過程全程采取cctv視頻監控確保了內襯施工質量。該工程竣工一年多來,污水管道運行正常,修復效果良好。該工程設計和施工經驗可為我國城市舊城區、重要地段及交通要道處的地下管道的原位修復提供參考。
除了翻轉法和牽拉法外,紫外線光固化cipp技術也是非開挖修復原位固化法的一種,目前國內使用的紫外線光固化設備及材料基本來自德國公司。該公司使用的全內襯修復材料相對于其他采用翻轉式原位固化法中的內襯材料而言,其內襯管固化后的長期彈性模量相對要大,因此在相同荷載情況下所用內襯管壁厚較小。此外,采用紫外線固化內襯修復時內襯管所需要的固化時間短,隨著紫外線光源逐漸向前移動,內襯的冷卻也隨后連續發生,降低了固化收縮在內襯管內引起的內應力;紫外光固化設備上可以安裝攝像頭,以便實時檢測內襯管固化情況;紫外光固化工藝中不用考慮排水管道端口斷面高低引起的固化起始端的問題;固化工藝中不產生廢水。
三、噴涂法
噴涂法是指通過在管道內部噴涂一層膜而對舊管道內部進行修復的方法。由于噴涂層較薄,通常只用于防腐處理。根據噴涂材料的不同,可分為水泥砂漿噴涂和有機化學噴涂。噴涂材料主要有水泥砂漿噴涂和有機化學噴涂。噴涂材料主要有水泥砂漿、環氧樹脂及聚醋樹脂。可應用在自來水及排水管道的修復。環氧樹脂噴涂適用于管徑75mm~1600mm。
噴涂法的優點:
(1)不存在支管的連接問題;
(2)施工速度快;
(3)過流斷面的損失小;
(4)可適應管徑、斷面形狀、彎曲度的變化;
(5)經濟性好。
與內存、爆管法、軟襯法等相比,水泥砂漿噴涂是其中最為經濟的一種修復方式。噴涂法的缺點是要求原管道有一定的結構完整性。
1、管道內水泥砂漿襯里的修復技術
利用噴涂法或擠涂法依次在舊管道內涂覆改良性水泥砂漿,經自然養護,在被修復的管道內形成成襯里復合管。
這種管道修復技術的主要優點有:1、價格相對便宜,材料隨處可以買到;2、抗腐蝕性強,使用壽命長、耐久、管道水泥砂漿襯里可使用30~50a。3、施工簡便,對管道內表面清理要求比較低。
主要缺點有:1、水泥需養護時間不少于24h;2、表面粗糙,摩阻系數大。
水泥砂漿在養護過程中具有從金屬表面清除全部鐵銹痕的特殊功能,這些銹粒能被溶解和生成鐵鹽,而這些鐵鹽散入砂漿并最終沉淀下去,這一點對舊管線的修復來說特別重要。另外水泥砂漿的防腐機理比較獨特,它不像管道內襯hdpe那樣簡單地將水與舊管壁隔開從而減少腐蝕,它是可滲透性襯里。當管道輸送水時,砂漿襯里被水浸透,進而浸濕整個管道內壁。水在浸透砂漿襯里的同時,吸收其中的ca(oh)2使管壁附近的ph>12.在這樣高的ph值條件下,其表面上的氧化鐵充分起到了防止金屬管壁產生銹蝕的作用。如果某些原因使水泥砂漿襯里產生許多細小的裂縫,它還有自愈性,這些細小裂縫在管道開始輸送水后,由于襯里的二次水化作用會自動愈合和復原。
工程施工要求
(1)管道檢測。對所確定的需要采用水泥砂漿涂襯的過路管,采用cctv(內窺鏡)進行檢測,發現內壁腐蝕、結垢有0.5~2cm不等。
(2)挖修復操作坑。在管道兩端挖操作坑,并在兩端人工截下長0.75~2m的短管,以便內壁清理及涂敷作業。
(3)管道內壁清理。采用牽引刮清理法對管道內壁的銹垢進行刮清,最后再用啞鈴形的柱塞在管道中牽引多次直至無結垢帶出。
(4)現場水泥砂漿襯施工。施工方法采用擠涂法,襯里厚度確定在4~6mm。
(5)襯里固化。采用自然養護法,管道兩端密封,養護24h。
(6)質量檢測。采用360度內窺鏡檢測襯里情況,無漏襯現象。
2、環氧樹脂噴涂修復技術
在我國,第一次正式采用環氧樹脂噴涂技術修復供水管道是在2003年的上海,目前在北京和常州等地也有應用,環氧樹脂噴涂的施工步驟如下:
(1)開挖部分管道,用以放置必要的噴涂設備;
(2)清洗管道,采用拖刮技術和齒條齒輪鉆機技術進行機械清洗;
(3)管道噴涂,環氧樹脂和催化劑通過不同的軟管進入噴霧器,充分混合后噴出,美國水利工程協會(awwa)給出的最小噴涂厚度為1mm;
(4)壓力測試、消毒和細菌檢測,合格后恢復供水。
存在問題及解決措施:
在進行環氧樹脂噴涂修復過程中,噴涂膜會出現一些問題:
(1)噴涂層出現空白、不連貫和厚薄不均;
(2)噴涂層出現氣泡;
(3)噴涂層出現脫落;
(4)噴涂層未完全固化。
解決措施:
有著幾年噴涂修復經驗的專家指出,許多問題時由于噴涂前管道清洗不徹底而造成的,也有一些為噴涂設備出現故障造成的。因此在施工過程中要規范操作過程,特別是保障噴涂前管道要清洗干凈。目前環氧樹脂噴涂技術對管道結構的修復還不是很理想,如要保障一定的結構性修復,則需要噴涂一定厚度的噴涂膜,而噴涂較厚的環氧樹脂膜一方面會增加工程的造價,另一方面也對施工技術提出了較高的要求,如果施工后較厚的噴涂膜不能完全固化,會造成噴涂膜物質的析出,影響后期的供水水質。因此一方面可以對環氧樹脂進行改性,如采用納米技術來增加其抗彎和抗張強度來改善其結構性修復功效,另一方面也可以改良施工工藝使固化時間縮短來減少噴涂膜物質的析出。
采用哪一種修復工藝要注意幾個方面的問題:1、考慮損壞的類型。根據損壞的程度以及相關管線的影響程度,比如只是少量接口損壞可用點狀修理,這些都需要細致的巡查;2、考慮施工質量的穩定性。了解不同工藝的特點以及施工地點的地形結構,選擇適宜的工藝,比如嵌補、注漿法有時穩定性較差;3、考慮對水流的影響。比如套環法、短管內襯法對水流有一定影響;4、考慮工期長短、施工環境的要求、考慮對周圍管線的影響。如嵌補涂層注漿法工期較長,螺旋內襯可以適當帶水作業,而裂管法對周圍管線存在影響的可能;5、考慮造價。在考慮了各種工藝的技術優缺點后,造價經常影響了選擇,比如cipp的質量較好,螺旋內襯可帶水作業,但價格較貴。


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