《非开挖施工与修复技术、新设备、新材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《非开挖施工与修复技术、新设备、新材料（25页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、非开挖管道施工与修复技术及新设备、新材料探究针对过去几年频发的管线泄漏爆炸、城市暴雨内涝、路面坍塌等地下管网问题，国务院总理李克强于 2015 年 7 月在国务院常务会议上，专门对推进城市地下综合管廊建设进行了部署，长远来看，有望解决城市地下管网比较突出的“各自为政”及“马路拉链”等问题。但在短期内，甚至在未来十年到二十年间，地下老旧管线更新改造问题仍会非常突出，特别是在基础设施完备、交通压力巨大而管廊建设暂时无法全面推进的一、二线城市中心区域，则需要运用其他绿色施工技术手段进行解决。非开挖管道更新修复技术作为一项城市地下管网改造的重要手段，因其环保性也慢慢为民众所了解。该技术领域也在过去二十
2、年间不断发展提升，到目前为止已研究开发了十三种非开挖施工方法，其中 CIPP 内衬法、CIPP 点状法及螺旋缠绕法已得到广泛应用。非开挖管道施工及修复技术在上海、杭州、苏州、北京、天津、广州、宝鸡等城市得到推广应用，尤其是上海市，应用此项技术已达二十多年，在引进国外技术及设备的同时，还研究开发出一些适合本地的非开挖管线修复方法，如麻丝镶嵌法、套环法等。非开挖管道修复技术主要是研究管道内部检测和清洗、修复工艺、设备和材料的研究。1 管道内部检测技术管道内部检测技术一般分为：管道闭路电视检测技术（CCTV） 、声纳与超声波检测技术、聚焦电极渗漏定位仪与扫描电镜检测技术、潜望镜检测技术、管道检测机器
3、人与多重传感器技术。国外的先进技术主要有澳大利亚的管道检测快速评估技术（Pipeline Inspection Rapid Assessment Techniques, PIRAT） 、德国的机器人检测系统(MAKRO)和多重传感技术(Sewer Assessmentwith Multisensors,SAM) 以及日本的管道扫描和评价技术(The Sewer Scanner and Evalu-ation Technology, SSET)。Balama 和 Pure Technology 公司共同研发的 P-wave(Polar Wave)和预应力混凝土（PCCP）管道检测技术，可同时结合
4、光纤监视系统、CCTV、声呐和超声波等方式以满足不同材质的管道检测。CCTV、声纳、和激光检测评价技术将是该领域今后发展的主要方向。图 1.1 管道内窥检测（CCTV）系统采用先进的 CCTV 管道内窥电视检测系统，在管道内自动爬行，对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，依据检测技术规程再进行评估，为制定修复方案或新建管道的质量评定提供重要依据。结垢性检测：检查管道的完好程度。功能性检测：检查管道的畅通情况。图 1.2 快速管道检查（QV）视频成像系统图 1.3 水平管道内部检测和清扫的机器人图 1.4 WT3090 型管道内部检测系统WT3090 型管道内部检测系统，是
5、近年来国内外市政管道重建及已有管道维护的主要检测设备，特别适用于检测管道内部是否存在破裂、变形、腐蚀、异物侵入、沉积、结垢和树根障碍物等管道病害，是施工、维护保养、定期检验的必备设备。性能特点： 采用国外引进技术，为国内非开挖地下管网管道工程特殊设计。 多自由度机器人控制，方便操作和检测。 高密封性技术措施，适合管道、管渠内部复杂环境。 三种可调焦、低照度 CCD 密封防爆探头，三种轮胎灵活选择，适合不同管径。 强大的照明系统，可按需调节和组合选择。 大功率爬行器携带防爆镜头，增加机器人爬坡能力。 加宽技术设计，确保爬行器在不同管道内可靠行进。 内置计算机对管道内部进行图像检测、编辑、记录、保
6、存、回放。 专业信号处理，确保检测保真度。 软件模块化设计，保障系统可靠运行。 管道缺陷定位实时记录，为维修提供精准位置。 操纵架导向设计，方便收放。 完善的整机热设计技术，保障工作环境温度宽泛，工作温度-10+50。 管道定位精度：0.5 米；定位分辨率：0.1 米。 探测距离：150 米。应用范围：WT3090 型管道内部检测系统用以满足管径范围 180mm 到 1500mm 的污水、雨水、石油、蒸汽、排水和供水等管道进行摄像、检查、评估和养护。标准配置：本系统主要由四部分及配件组成1)主控制器2)操纵电缆盘3)爬行器4)旋转摄像头5）标准摄像头6）小型摄像头图 1.5 管道声纳检测在管道
7、中利用水肿声波对水下环境结构进行扫描探测，检查管道内破裂、变形、淤积等缺陷。声纳图像对污泥情况能准确测量，根据声纳图像，绘制管道内污泥沉积断图面。特点清楚地扫描管道内部轮廓的变形和破裂以及沉积物的整体形状可对直径 4005000mm 的管道内部轮廓进行绘制声纳图像可同步清晰地传送到地面上的彩色 pc 监控器上，并通过软件处理声纳提供的图像计算下水道中沉积物的数量声纳可与摄像机、各种环境传感器相结合，对结构进行全面的检查声纳可顺流前进，或在牵引电缆、牵引车的牵引下前进2 管道清洗技术2.1 化学清洗化学清洗是采用化学药剂和先进的清洗工艺对工业设备、管道、容器等进行油污、锈蚀、结垢、焦碳等进行清洗
8、的过程。公司研制出的抑制剂、缓蚀剂和原油清洗剂等清洗产品，已广泛应用于市政供排水管线、工业排灰管线和各种储管，达到良好的清洗效果。2.2PIG 清洗图 2.1PIG 清洗技术优点：适用范围广，适合于对超长管道的清洗，采用多层清洗方式；设备简单、需用人员少、经济效益高。2.3 高压水射流清洗图 2.2 高压水射流清洗图 2.3 新型高压水射流技术高压脉冲水射流高压水射流是经高压泵将动力源的机械能转换为压力能，具有高强度压力的水通过高压喷嘴的小孔，再将压力能转换为动能，从而形成的高速水射流。而脉冲射流是将常规的连续射流改变成打击力阵发的断续射流，因而极大地提高了作业效率，以高压工况达到超高压工况的
9、作业目标，极大地降低了机组功率。3 非开挖管道修复工艺管道的非开挖修复技术总体上可分为整体修复和局部修复两大类。整体修复通常指对某一段管进行整体的加固和修复,采用整体修复可以达到防腐、防渗、增加结构强度甚至整旧如新的目的。局部修复也称点状修复,通常指只对管道接口等损坏点进行防渗堵漏修理的一种做法。点状修理针对性强,可以降低维修费用,但其无法提高管道的整体结构强度。具体分类方法见表 3.1表 3.1 非开挖修复技术分类表修复技术 具体方法辅助修复 地基处理局部修复 穿插法、折叠变形法、缩径法、缠绕法、原位固化法、喷涂法、爆管衬装修复技术整体修复 补丁法、灌胶修补套管法、机器人法、注浆法3.1 辅
10、助修复常用的是土体注浆法。土体注浆法是较早应用的一种排水管道防渗堵漏和填充的方法。它是通过钻孔或者预留的孔洞对管道四周的土体、联接部位、检查井周围的土体注入浆液，待浆液凝固后和周围的土体形成一体。注浆可以增加地基承载力，增大变形模量，有效阻断地下水。它是排水管道修复的基础，一般为各种非开挖修复的前期工艺处理，一般不单独使用，与其它修复技术配合使用。3.2 局部修复目前常用的管道局部修复方法主要有内衬法、原位固化法、喷涂法等。3.2.1 内衬法传统的内衬法是使用得最早的一种非开挖地下管道修复方法，适用于各种地下管道的修复。新管可以是由聚乙烯管预先对焊而成的连续长管，也可以是一节一节的短塑料管、玻
11、璃管等，在工作坑连接后分别送入旧管道内。管内人工对口焊接，管顶钻孔注浆。在管径 800mm 以下小管可采用“列车推进法” ，这种施工推力随着长度增加而增加;在管径 800mm 以上大管道可采用“单管推进法” ，这种工艺每次只推进一节短管。如这种方法可用于旧管中无障碍、管道无明显变形的情况下。当修复的管道对坡度有一定的要求时，如污水管道，则需要有塑料或钢制的定位器或间隔器。灌浆时，间隔器还可保证新管居于旧管的中间，形成均匀的环形间隙。传统的内衬法的优点是: (1) 施工简单，对工作人员的技术要求低; (2) 施工速度快; (3) 不需要用专用的设备，投资少、施工成本低;(4) 可适应大曲率半径的
12、的弯管。传统内衬法的缺点是: (1) 过流断面受损失较大，但管径较大时影响较小; (2) 环形间隙要求灌浆，小管注浆时有可能造成内衬管上浮;(3) 需开挖一条导向槽(连续管法) ; (4) 分支管的连接点需开挖进行;(5) 一般只适用于圆形断面的管道。改进的内衬法包括包括冷轧法、热拔法和变形法。利用 PE 或 PVC 管的性能，将管的直径在插入旧管之前暂时变小或改变形状，插入后新管膨胀，与旧管贴合在一起形成紧密连结，避免了传统内衬法在新旧管的环空内灌浆的需要。冷轧法和热拔法的暂时缩径，既可通过机械轧制( 冷轧法) ，也可在一个已缩径的模具上拉拔得到( 热拔法) 。对变形法，管在挤压后很快变形和
13、折叠，并缠绕在一滚筒上，插入旧管内，在蒸汽的作用下膨胀而与旧管形成紧密结合。改进的内衬法适用于管径为 751200mm、管线长度为 1000m 左右的各类管道的修复。改进的内衬法的优点是: ( 1) 不需要灌浆，施工速度快; ( 2) 过流断面的损失很小; ( 3) 可适应于大曲率半径的弯管; ( 4) 可长距离修复。改进的内衬法的缺点是: ( 1) 分支管的连接需要开挖进行; ( 2) 旧管的结构性破坏会导致施工困难; ( 3) 只适用于修复直圆形管道。近几年来随着工艺的改进，可以带水作业的螺旋管内衬法应用得越来越多，它从材料上入手，也有边施工边做管，也有可用于相当于直径 5 米的矩形管。使
14、修复的材料根据施工情况而定，带来了更大的便利。如扩胀螺旋管内衬( 衬管扩张后紧贴母管，断面损失小) 、钢衬螺旋管内衬( 螺旋管外包钢带，增加环刚度) 、自行式螺旋管内衬( 制管机在前，管径可随时变化，制管长度不受限制，可用于矩形、拱形管道) 、塑包钢热熔螺旋管内衬( 钢带被包裹在 PE 材料中，接缝用同质材料热熔连接) 。图 3.1HDPE 管“U ”型穿插工艺图片图 3.2 改进内衬法施工示意图3.2.2 CIPP 原位固化法CIPP 原位固化法，是非开挖行业一种地下管道修复工艺，起源于上世纪七十年代的英国，迄今为止是世界范围内最广泛使用的地下管道非开挖修复技术。原位固化法（CIPP）施工工
15、艺一般采用翻转式或牵引式。翻转安装方式就是将树脂浸润的软管内侧向外不断翻转以完成安装。开始阶段，软管内侧朝外，与一个顶环相连，并固定在管口。之后，往管中不断注以提供适宜的静水压力，从而推动软管不断翻转。在翻转过程中，翻过来的软衬管在膨胀力的作用下紧紧地贴在主管内壁上，形成新的致密的保护层，牵引内衬方式是把灌浸有热硬化性树脂的软管材料运到施工现场后，采用牵引的方式将材料插入旧管内部，然后加压使之膨胀并紧贴于管道内壁。其加热固化的方式和翻转式类似，一般也采用热水、蒸气喷淋或紫外线加热的方法进行加热固化。目前，国外 CIPP 修复施工中牵拉内衬方式的市场占有率已超过翻转式。翻转式与牵引式施工示意见图
16、 3.3（a）翻转式 （b）牵引式图 3.3 翻转式与牵引式施工示意图（1）技术特点1）施工时间短。现场施工从准备、内衬、加压、固化一般只需约 8 h 就可完成，可以十分方便地解决施工时的临时排水问题。2）设备占地面积小。该工法设备只需小型紫外线照射灯和小型空气压缩机，施工时占用道路面积小、噪声低，对道路交通影响小。3）内衬管耐久实用。采用玻璃纤维和不饱和树脂作为内衬修复材料，具有材料强度大、耐腐蚀、耐磨损的优点，耐久性最大可达 50 年，可彻底解决管道的地下水渗入问题，做到一劳永逸；管道断面面积损失小、表面光滑，提高了管道的过流能力。4）保护环境，节省资源。修复工作不需做任何开挖，只是利用原有检查井作为物料的拉入孔，不开挖路面、不产生垃圾、不堵塞交通，使管道开挖施工的形象大为改观，总体社会效益和经济效益较好。原位管线修复工艺的适用范围和使用条件见表 3.2表 3.2
