目前国内各种非开挖修复技术对比分

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1、目前国各种非开挖修复技术对比分城建学院 郭一飞1 前言采用非开挖修复技术对老管道进行大面积修复， 因非开挖修复施工速度快、 造价低，从根本上解决管道运行安全隐患的同时，还保护了道路环境，深受各地 管网管理部门的欢迎。因非开挖技术种类较多，性能特点也不尽相同，怎么样科 学选用非开挖修复技术就成了各地管道维护部门非常关注的问题。2 埋地管道采用非开挖衬技术整体修复的社会原因全面开挖更换新管，工程量巨大，显然不能短时间全面解决问题，尤其是开挖 带来的城市道路破坏，环境的污染，交通的堵塞，巨大的投资，都是社会各方面 很难接受的，特别是近年来随着社会经济的发展，地下各类管线密布，地下资源 很紧，许多城市

2、开挖埋新管已无管位。 于是国外便率先开发出来了一系列的非开 挖管中管衬修复的工艺技术， 并在社会上迅速推广应用。 较好的解决了天然气置 换后垢层的清理，密封圈及蚀点泄漏问题，消除了不安全隐患，增加了管道的输 气量和承压能力， 这种技术并且得到了我们国家管理部门的认可， 建设部主持编 写的燃气管道采用衬修复技术的相关规草稿也已经完稿。目前社会上管中管衬的相类似的工艺技术有多种， 它们的技术特点是什么？需 要注意的问题是什么？如何选用？便成为了各级管网管理部门最想了解的问题。 3 目前国非开挖衬修复技术现状近年来，国开始出现的非开挖修复地下管线的管中管技术是在借鉴国外技术的 基础上在工程中不断总结

3、提高， 使这一非开挖技术逐步走向成熟， 并开始被人们 广泛接受。据不完全统计。近几年全国各地燃气、自来水、排水、石油化工行业 每年非开挖管中管修复地下管线的工程总造价均在 1 亿元人民币以上。今年，非 开挖修复地下管线的方法更是被更多的业人士看好。 究其原因主要是因为， 非开 挖管中管技术修复地下管线可以不用大面积全线破路开挖， 保护了原有道路环境 免遭大规模破坏，无机械和粉尘污染，不阻塞交通，特别是其独特的技术方法， 可以使因无管位或其它管线占压等原因无法开挖更新的管线的修复难题迎刃而 解。由于非开挖技术没有路面恢复时间，大幅缩短了管网改造修复的时间。非开挖管中管技术修复后的管线壁光滑，摩擦

4、阻力小，不易结垢，阻止了管线 的再腐蚀，达到了堵漏、提压、减阻的目的，相对增加了输送量20%以上。由于其材性缓结构的特性， 有些地区在直饮水工程中也尝试使用了此项技术。 今年初， 中石化系统的宏福公司新铺 47km 工艺水回收管道，边安装边衬，大大延长了管 道的使用寿命。使用管中管技术修复后的管线使用寿命，理论上认为，无论是翻 转法使用的树脂还是穿插法使用的 PE 材料，只要不是外力破坏，在无光氧老化 的地下，其寿命应该在 30年-50 年以上。任何技术都有它的两个方面， 非开挖管中管技术也有它的缺陷， 与开挖换新管 比，技术工艺相对复杂，工程风险较大，需停气停水修复，对不能停输管线只能 采取

5、导输方法施工。 因此增加了修复费用。 管中管技术修复后的管线因外力破坏 或人为增加装置的修复有技术难点，至少需要有经过专门培训的人员进行修复。需要说明的是， 非开挖修复地下管线并不是一点也不开挖， 这种工艺需要在埋 地管线的三通处、 阀门等装置处和拐点处开挖作业坑， 进行专业技术修复及装置 的更新与维护。 目前各类管中管非开挖修复技术一次作业长度视管线状况不同在 50m至1000m之间。作业管径在100mm至1500mm之间，而且均能满足各类管 线的承压要求。近年来， 更是由于非开挖技术从机械设备加工， 材料的制造到配方的研发等全 面实现了国产化， 工程成本已大大低于换新管的成本， 加速了非开

6、挖修复地下管 线的管中管技术普及推广的速度。这项技术必将在应用中不断获得完善和提高。4 国非开挖衬工艺中相似工艺的技术对比分析 衬法修复技术是非开挖修复各类埋地管道的重要工艺技术。衬 PE 管技术与衬 环氧树脂或不饱和树脂技术是国际上非开挖衬修复各类埋地管道使用最多技术 中的主流技术。这两大类技术在实际应用中，由于施工队伍技术水平不同，对要 点的理解也有差异， 以至于施工工艺完全不同。 正确分析衬技术中的不同工艺在 技术特点上的区别， 对于保证各类埋地管道的工程修复质量， 延长管道使用寿命 是非常重要的。4.1 衬等径 PE 管不同工艺的技术对比分析非开挖等径衬PE管技术是将外径与被修埋地管道

7、径相等或相匹配的PE管衬入被修管道中，形成有一定外承压能力的 PE管中管，此种技术可根据被修管的 质量情况与管道压力要求重新设计衬 PE管的承压能力，甚至可以衬完全独立自 承压的厚壁PE管。由于此种技术工艺风险小，施工速度快，很快便成为了衬工 艺中的主流技术。但是，衬 PE管技术又因施工工艺的不同，技术特点也不同， 因此，工程质量工艺难度和被修管道的使用寿命也不同。衬等径PE管的挤缩工艺与拉缩工艺的技术对比分析衬等径 PE 管技术源于人们发现 PE 材料在一定围有变形后恢复的记忆功能。于是人们便设计出了一系列方法，使 PE管材缩径后穿插进被修管道中，然后利 用其记忆功能或辅以打压，使之涨紧在被

8、修管的壁上，完成衬修复工作。由于工 艺不同，技术特点也有差异。等径PE衬横向挤缩工艺的技术特点分析纯物理挤缩衬法是将PE管横向分子挤压缩径，缩径比例不超过 10%，拉入被 修管道中，然后利用其记忆放松恢复原管径。工艺是纯物理方法，不影响管材的 强度，此工艺可适用PE100级以上管材，由于PE材料有预应力龟裂特性。PE管 穿插中难免会有划伤，而国外规规定划痕超过 10%，衬管报废。因此，由于挤缩 工艺缩径比例小，穿插磨损大，国外规定只能衬自承压标准管。等径PE衬拉缩工艺的技术特点分析拉缩工艺是将PE管通过滑模孔或定径滑轮口将管材纵向分子结构拉长变细后 拉入被修管道中，容易对管材结构强度有伤害，造

9、成管材应力损耗，影响原结构 强度。拉缩法工艺中为减少摩阻，要加润滑剂，使用中衬管一但有破损，夹层中 润滑剂对管输送介质是一个长期的污染源。拉缩工艺不能用材质较硬的PE100级以上管材，只能拉缩结构较软的 PE8 0级以下薄壁管。使用拉缩工艺衬 PE管， 应充分考虑到PE穿插中的预应力龟裂及磨损问题，提高机械清管质量，完全去 除管毛刺。此法对拉力要求过大，因此不能拉缩自承压标准管和大口径管材。以上两种工艺，有个共同优点，就是一次穿插距离长，只要处理好牵引力和速 度的关系，一次穿插距离可在 1km 以上。但是，此两种工艺由于机械施工能力 的限制，只能修复直径500mm以下管道。衬等径PE管的冷U型

10、工艺与热定型U型工艺的技术对比分析为了减少PE管在穿插施工过程中的划伤机率，加大 PE管在穿插过程的缩径 比例，人们又发明了 U型穿插工艺，也就是将PE衬管先压成U型，使PE管缩 径比例一下便达到了 40%，然后再穿进被修复的管道中，打压使 U 型管复原涨 紧在被修复的管壁上，完成衬工作。目前市场上有两种U型衬工艺，它们技术特点的区别是：衬等径PE管的冷U型工艺的技术特点分析冷U型工艺的技术特点是：机械压U后，用高强度胶带将压U后的PE管缠绕 定型，胶带同时还起到了穿插过程中保护 PE管减少磨损的作用。衬 PE管穿插 到位后，封堵两端，打压1kg涨断胶带。由于胶带很薄且韧，并不影响衬PE管完全

11、复原。需要注意的是，压 U缠绕胶带之前，最好应将PE管外壁尘土擦净， 保证胶带与PE管的良好粘接性，以减少胶带在穿插中磨损后，使PE管松开的机率，保证穿插施工的顺利进行。其次，由于PE管压U变型后，整体硬度提高， 遇有被修管道起伏超过 22时应谨慎操作，或采取减少一次穿插长度来保证施 工安全可靠。衬等径PE管的热定型U型法工艺的技术特点分析热定型U型法工艺特点是：压U前，用锅炉蒸气将PE管加温使之整体软化后 压U，PE管压U缩径后立即用冷水使之冷却定型，穿插到位后用热蒸气使PE管再次软化，然后打压复原，完成整体 PE衬。此工艺对压U机械要求不高。压 U 机械不需要有很强的机械压 U 能力和自动

12、缠带功能， 但是，此工艺最不可取之 处便是不均匀加温使 PE 管分子结构发生变化，冷却后 PE 管材弹性降低，两次 加温冷却严重缩短了 PE管的使用寿命。国家建设部正在起草编写的PE衬施工规中已将热定型工艺排除在外。衬等径PE管技术综述一次穿插作业距离可长达 1km 多，减少了作业坑的开挖量，是衬树脂技术不 能比拟的。工艺风险小，修复埋地管道合格率高，是衬等径PE管技术的重要优点。工期短，穿插速度快，造价低是衬等径 PE管技术广受欢迎的重要因素。使用衬等径PE管技术需要注意：(1) 衬PE管材等级与质量是决不能忽视的重要问题，为了延长被修管道的使用 寿命和承压能力，应选择PE100级材料生产的

13、管材，而生产出的管材，也应符合 100级质量标准，不允许在管材生产中添加 PE100级料以外成份，如为降低生产 成本使用再生料或低等级原料。(2) 修复燃气管道。应使用符合输气标准的专用 PE100级管材，衬PE管壁厚不 应低于 SDR26 标准。但是，如果输送的是煤焦油气，还需加大管壁厚度，因煤焦油气对PE材料有溶涨作用，应用时应慎重。(3) 由于PE管材容易磨损划伤，清净被修管道壁各种毛刺非常重要， 对金属毛 刺需采用机械强刮削去除毛刺， 清除燃气管道壁毛刺前， 一定要先将管积存的燃 气残留吹扫置换干净，否则机械刮削产生的火花易引发爆燃事故。(4) 如果衬施工前各工序之间因故相隔时间超过

14、5h以上时，每道工序开工前， 仍然要重新进行管道吹扫工作后，方可进行下一工序的施工，因为，旧管道在过 去生产运行中，泄露点会将燃气导入地层中，旧管道在断开维修施工时。管压力 降低为零， 地层中的残留燃气便会从旧管道泄露点回流聚集在被修管道， 极易发 生事故。(5) 此外，因气体是可压缩的，过去有些地区采取大管穿小管的缩径穿插技术， 但是此工艺对地下管道资源浪费较大， 不符合城市发展扩大， 能源需求也同步增 长的发展趋势， 此外，穿管道固定不好， 运行中管道会上下抖动。 易使接口损坏， 造成事故。也不符合近年来管道贮气理念，大口径管道供气，有利于调峰。等地 区政府已明令限制使用缩径穿插工艺。4.

15、2 衬树脂技术不同工艺的技术对比分析非开挖衬树脂管修复埋地管道的基本原理是： 将尼龙纤维毡或玻璃纤维毡与聚 胺脂薄膜复合做成软管，浸入树脂，在水或气的压力作用下固化在被修管壁上， 形成树脂管中管。4.2.1 翻转法树脂衬技术与拉入打压衬技术对比分析同样都是衬入树脂管，由于采用的衬入工艺不同，技术特点也不尽相同。4.2.2 翻转法树脂衬工艺的技术分析翻转法树脂衬工艺的工艺方法是将毡与工艺薄膜复合成软管时。工艺膜在外 面，软管装入树脂，赶压使树脂均匀浸入软管毡体中。然后通过导向弯头在水或 气的压力下将浸入树脂的毡体翻转进入被修管道中， 并在压力作用下， 固化在被 修管壁上，形成树脂管中管。其工艺特

16、点是滚压进入被修管道中，与被修管壁结 合紧密。但一次翻转 10mm 以上厚壁软管，工艺难度较大。4.2.3 拉入法树脂衬工艺的技术分析拉入法树脂衬工艺方法与翻转法不同之处是采用不透气的高强度有纺软管或 采用双面复膜软管， 软管通过树脂槽浸入树脂， 双面复膜软管则采用真空吸入法 浸入树脂，并快速拉入清洗干净的被修管道中。然后用气或水使软管涨起，与被 修管道壁贴合， 其工艺优点是由于拉入速度快， 在气温高时使用有暴聚风险的环 氧树脂时，工艺风险小，但是，因其工艺特点是先拉入后打压涨起，而且是全线 整体同时涨起， 不容易将树脂管与被修管道之间的气体排干净而形成空鼓， 影响 管道的输送量和修复后的管道承压强度。 此工艺适用于施工距离较短的重力排污 管道的修复。4.2.4 衬树脂技术综述由于树脂在未固化前是软体材料， 因此当被修复管道在短距离出现较大起伏或