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非开挖管道修复

    “非开挖水泥基特种浆料喷涂法”翻修地下供水管网技术,是众多非开挖翻修技术中最经济和最有效的方法之一,由于该方法独特的技术特性和较低的施工费用,目前在欧美发达国家应用十分广泛。

    伴随着中国的城市化进程,地下供水管网也在迅猛的扩展和延伸,原有供水管道在保障供水,服务社会方面仍然承担着越来越重要的任务。但大批上世纪九十年代前建设的地下供水管网,由于铺设年代久远,管道内外腐蚀严重,内壁结垢导致过水面积减少,影响输配能力并造成水质污染;有的渗漏超量,破坏道路、影响市容,增加运行和维修成本。因此,对原有管道进行有计划地、分批分段地更新改造势在必行。对国家,社会,供水企业而言,如何以相对低的费用,高效率的施工方法,优良的修复质量完成管道翻修,成为摆在面前的重大课题。

    地下供水管网不开挖翻新技术在欧美等经济发达国家的应用已十分成熟,常用的地下供水管网不开挖翻新技术主要有以下几种:

    (1)内衬管法(Slip Lining)

    即将一条新的管径略小于旧管道的铸铁管DIP,聚乙烯管PE,或钢管拉入到原有旧管道中。也可通过专用设备将直径大于或等于原管道管径的高密度聚乙烯管 (HDPE管)横截面变为“ U ”形拉人管道,然后利用水压、高温水或高压蒸汽的作用将变形的管道复原并与原有管道内壁紧紧贴在一起。

    (2)管内壁喷涂(Spray Lining)

    即为供水管道做衬里,在原有管道内壁涂上一层环氧树脂或水泥沙浆,以达到避免结垢、减少输水阻力、提高供水能力、增强管内防腐、减少管道漏水的目的。

    “非开挖水泥基特种浆料喷涂法”翻修地下供水管网技术,是众多非开挖翻修技术中最经济和最有效的方法之一,由于该方法独特的技术特性和较低的施工费用,目前在欧美发达国家应用十分广泛。

    (3)管道翻衬法或称原位内膛法(Cure In Place Pipe)

    管道翻衬是将由聚合物,玻璃纤维布或无纺纤维材料做骨架,浸渍树脂材料而成,利用水压、气压或卷扬机拉力的作用,将内衬材料反转进入管道的内壁,并在热水气的作用下,使树脂固化,形成坚硬的内壁。

    (4)爆(碎)管衬装(Pipe Bursting)

    该方法主要适用与新管直径大於原有管道的翻新。碎管机将旧管破碎并压人周围的土壤中,并将新管拖入到原有管道的管位。

    对於其他几种方法,因国内介绍文章较多,就不再赘述。现将着重介绍“非开挖水泥基特种浆料喷涂法”现场翻修地下供水管网,不但是因为它是经过长时间考验的成熟技术,是实践证明了的最经济和有效的解决办法,而且因为国内详细介绍此一技术的文章不多,特别是“非开挖水泥基特种浆料喷涂技术”独特的经济技术优点并未被广泛认识。

    非开挖管道修复 非开挖管道修复

    “非开挖水泥基特种浆料喷涂法”施工过程的简要介绍

    具体施工方法由以下几个步骤组成:

    (1)安装临时供水系统

    (2)开挖工作坑(根据管道直径和阀门弯头位置,间隔由一百米至几百米)

    (3)清洁管道

    (4)用水泥基特种浆料喷涂机在管壁上均匀喷射水泥沙浆衬里

    (5)用压缩空气为沿线的支管开口

    (6)封闭管道两端,养护水泥基特种浆料衬里

    (7)经48小时养护后,对管道灌水进行压力实验

    (8)对管道进行消毒,一般用氯气或氯的化合物

    (9)与原有系统连接恢复供水

    (10)拆除临时供水系统

    “非开挖水泥基特种浆料喷涂法”独特的技术特性

    1.“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”和“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”的性能区别:

    由於现有新的钢管和铸铁水管都在出厂时喷涂了水泥基特种浆料衬里,所以人们理所当然的认为现场非开挖喷涂的水泥基特种浆料衬里和在车间内喷涂的水泥基特种浆料衬里的技术性能没有区别。实际上,由於采用不同的工艺过程,“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”在实际应用中的性能远优于“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”。两者工艺过程的主要区别是:

    由离心法喷涂的“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”的沙和水泥比约为1:1;而由於大量生产的需要,采用旋转法生产的“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”的沙和水泥比约为 3:1。因此,“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”的强度和耐久性要远优于“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”。

    “现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”在施工后即恢复供水,一直处於最佳的养护状态。而由於储存,运输等原因,“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”经历了干湿环境变化,其性能受到影响。

    由于采用旋转法生产,在生产过程中,“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”不可避免的产生离析现象。粗骨料向贴近管壁方向聚集,细骨料和水泥向与水接触的表层聚集,实验表明,由於离析作用,水泥和沙的设计比例为1:2的“车间喷涂水泥基特种浆料衬里”的实际比例由贴近管壁的1:3.7 变化到表层的3:1。由此产生的耐久性差别是显而易见的。

    根据德国达特蒙德市在 1972 至 1980 年间对由不同方法喷涂水泥基特种浆料衬里的水管进行的跟踪检测表明,无论是钢管或是铸铁管,“车间喷涂水泥基特种浆料衬里 ” 在几年内都会产生1~1.5mm的软化层,而“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”在服务 18 年后仍完好如初。

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    2.“现场非开挖喷涂水泥基特种浆料衬里”的抗变形能力

    水泥基特种浆料衬里虽然是一种非结构翻新,但这层不足 lcm 的水泥基特种浆料衬里并非向想象的那样“弱不禁风”。我们可以参考上世纪五十年代作过的“底特律试验”。试验对象是一段 1800mm(72 英寸)直径,7mm (5/16 英寸)壁厚的钢管,内壁喷涂 6mm(1/4 英寸)水泥基特种浆料衬里并养护充分。试验持续了16个月,钢管受到了强烈的摇晃,抖动和振动,并不断从钢管边缘切下小块用于检验水泥基特种浆料衬里的情况。在试验结尾,沿截面方向从钢管顶部均匀缓慢加压,直到钢管产生了沿截面方向 325mm(13英寸)的变形,然后缓慢撤除压力使钢管恢复原型。在整个试验过程中,水泥基特种浆料衬里没有任何损坏也没有严重裂缝。

    水泥基特种浆料衬里和清除了污垢的管道内壁有很强的粘接效果,而衬里本身的“拱形结构”也增强了水泥基特种浆料衬里的抗压特性。水泥基特种浆料衬里在管道内形成闭合的“拱形结构”。在管壁的约束作用下,当受到来自管壁的变形作用力时,由於圆形是单位面积周长最小的形状,任何变形都将增加水泥基特种浆料衬里“拱形结构”的周长,而使衬里和管道内壁挤压的更加紧密。它们的力学特征是一个受压环(水泥基特种浆料衬里)被约束在一个受拉环(管道)之中的关系,有效的抵抗变形影响。

    3.喷涂水泥基特种浆料衬里的抗渗漏能力:

    绝大多数需要翻修的地下供水管线都是因为管道内外腐蚀严重,渗漏超量,内壁结垢导致过水面积减少,影响输配能力并造成水质污染;只有极少数发生结构损坏而须换管。喷涂水泥基特种浆料衬里可以有效修补细小渗漏。

    1940 年,在美国俄亥俄州的阿克隆市,水务局被城市的一条22英里长直径900MM和1200MM(36和48英寸)的主水管的渗漏所困扰。检查发现,管壁被由外向内腐蚀出大量的直径约为 6MM(1/4英寸)的小孔,在决定用喷涂水泥基特种浆料衬里大规模修复之前,先进行了一段试验段修复。结果表明,直径范围6MM(1/4 英寸)到30mm(1 1/4 英寸)的微小孔洞都可以被水泥基特种浆料衬里封闭。并在14KG/Sq Cm(200LB/SQIN)的水压力下不产生渗漏,虽然在加压初期,会有轻微的滴水现象,但在72小时后,滴水就会完全停止。

    1940 年,在底特律市进行了另一项压力试验。一段1200mm(48英寸)直径,12mm(1/2英寸)壁厚的铆接钢管,如图所示,在管壁的不同位置,转透了大量直径 25mm(1英寸)到155mm(6 1/4英寸的小孔,然后对钢管内壁喷涂水泥基特种浆料衬里,水泥基特种浆料衬里的厚度由一端的6mm(1/4 英寸)到另一端的25mm(1英寸)逐渐过渡。在对水泥基特种浆料衬里进行充分养护后,将管的两端封闭并注满水,通过不断增加水压来检测水泥基特种浆料衬里的耐压强度。最大的孔洞155mm(直径6英寸) 。

    在压力达到21.5Kg/Sq Cm(305PSl)时破裂,破裂前向外凸出了1.25mm(0.05英寸),此孔洞处的厚度是15mm(5/8英寸) 。

    由此可见,水泥基特种浆料衬里不但可以修复接头处和细微渗漏,在正常的的工作压力下,还可以防止大多数由于管壁腐蚀(由外向内)而产生的渗漏。

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