1、内衬 HDPE 管修复供水管在许昌市管网改造中的应用摘要：简要介绍了内衬 HDPE 管修复供水压力管道的原理、工艺、主要工序、优缺点等。在许昌市的首次运用证明，该技术修复老化城市供水管道可减少投资、省时省工、工法环境友好、施工期间纠纷较少，在城市供水管网改造工程中有很大的应用空间。 关键词： HDPE 管；内衬修复；供水管网改造 中图分类号： TU731 文献标识码： A 文章编号： 周庄水厂位于许昌市区西部，制水能力 10 万吨/天，出厂输水管道有三路，其中一路输水管口径 DN600，出厂至许继大道部分为灰口铸铁管，建成于 1980 年。由于老化锈蚀，近年不断有渗漏事故，同时该管线南北段穿越
2、许扶铁路，部分位于违章建筑及村办企业下方。一旦这些部位出现爆管事故，必然导致严重后果。若更新该管段，采用传统开挖方式敷设新管道，规划部门不会新批规划路由位置，工期长且穿越铁路、违章建筑及村办企业协调难度太大。通过多方论证比较，决定采用内衬 HDPE管修复技术，将南北向 425 米存在重大安全隐患的管道首先予以修补完善。这也是内衬 HDPE 管修复技术在许昌地区的首次应用。 一、内衬 HDPE 管修复技术工艺、工序 1.1 内衬 HDPE 管修复方法确定 管道内穿插高密度聚乙烯(High Density Polyethylene，HDPE)管道修复技术，是利用原管道的外能抗冲击、内能承压力，以及
3、内衬管耐腐蚀、耐磨损、寿命长等特点，形成“管中管”复合结构，使得修复后的管道具有原管和内衬管的综合特性。根据缩径方法的区别可分为两种不同的方法： “U”型法。用缩径机对等于或略大于原管径的 HDPE 衬管进行缩径，并定型为“U”型，然后将其缓慢拉入清洗处理好的目标管道，借助于气压或水压帮助衬管恢复。 等径压缩法。对等于或略大于原管内径的 HDPE 衬管经多级等径压缩，然后将其缓慢拉入清洗处理好的目标管道，24 小时后 HDPE 管缓慢自行恢复。据现场实际情况，通过方案比较，确定采用等径压缩法。 1.2 工艺流程 具体工艺见图 1 图 1 工艺流程图 1.3 主要工序 管线定位。先用探地雷达对管
4、线走向进行探测，第一个节点开挖后用自动爬行的摄像头机器人（CCTV）从第一个节点开始，从管道内部确定其位置、内径及在地面上难以查找的弯头等节点的准确性位置。 管道清洗。采用 PIG 物理清洗技术对原管道进行清洗，对于少量坚固的积垢和障碍物，则可用皮碗刮管法继续清洗。管道清洗后用 CCTV成像系统检查清洗效果，这道工序是内穿插 HDPE 管修复技术的一个重要环节，清洗效果是决定 HDPE 管能否在衬入过程中不被划伤，保证修复后管道安全运行的关键因素之一。 HDPE 管焊接。用专用设备热熔焊机对衬管进行对接并检查质量，对接过程应严格把握对接温度、压力、时间等参数，焊接时各参数的合理选取是决定对接质
5、量的重要因素之一。 穿插实验。管道清洗的效果将直接影响 HDPE 管的穿插质量，因此在正式穿插前进行穿插实验。穿插试验段划痕深度1mm、穿插阻力150kN/km 时，清洗合格。 衬管穿插。用缩径机对衬管进行四级等径均匀缩径，缩径范围控制在 5?12?，将牵引头固定在完成缩径的 HDPE 管首端，用绞车通过缆绳将 HDPE 管缓慢拉入原管道，牵引速度控制在 1518 m/min，牵引力小于 HDPE 管屈服强度的 50?。管道穿插完毕后，再次用 CCTV 检查衬管的恢复情况，保证穿插的质量。 接头处理。在进行衬管穿插时，每个穿插段 HDPE 管的长度应有一定的余量（穿入端和出口端的余量均为 12
6、 m） ，衬管衬贴完毕后在端口处焊接复合法兰，相邻管段或管件用活套法兰以螺栓连接。 各管段修复完成后，在按给水排水管道工程施工及验收规范（GB50268）分段进行强度与严密性实验。 1.4 穿插段长度的确定 一般以两个配件之间的长度作为一个穿插段，但当弯头角度较小且间距不长时，可考虑直接传过弯头而不用分段，但一般不能连续穿越两个弯头。对于直管段，据查相关资料结合施工经验，DN600 管道一次性可穿插 800 米。故实际情况，确定施工管道共分为 3 个穿插段，最小穿插段为 44 米，最长穿插段为 291 米。穿插分段情况见表下表。 1.5 内衬 HDPE 管壁厚及管径的确定 DN600 离心铸造
7、灰铁管内径为 599.6mm，考虑到原 DN600 灰铁管与穿插的 HDPE 管寿命不同步，且原管各管段内径有差别，衬管内径按 580 mm定制，但在内径稍大管段内，衬管与原管无法紧贴。为解决上述问题，该工程采用衬管上限壁厚，以提高 HDPE 管承压耐压能力，即使作为支撑骨架的灰铁管局部破裂后，HDPE 管也能安全运行。内衬 HDPE 管壁厚计算公式为：；其中，K经验系数；P要求试验压力；De 外径；管材最低屈服强度。通过计算，此次 DN600 的灰铁管的修复采用厚为 712 mm 的内衬 HDPE 管即可满足要求。经分析，确定该工程采用壁厚为 10 mm的 HDPE 管。 二、工艺特点 2.
8、1 优点 1）施工费用低。内衬 HDPE 管修复技术开挖土方量少(仅需开挖工作坑)；HDPE 管定制可在管道冲洗期间制作，不需另占用时间， HDPE 管热熔连接较快捷，工艺施工时间短；故该工艺施工费用较传统开槽埋管工艺低。按照现行材料价格、河南省市政工程预算定额测算，重新敷设一条等长度 DN600 球墨铸铁管施工费用约为 95 万元(含市政设施拆除恢复费用)；采用内衬 HDPE 管修复技术合同价为 52 万元。本次工程为首次采用内衬 HDPE 管修复技术的试验段，距离较短导致相对不经济，管线距离越长，折算费用越低，比较经济。 2）外协工作少，不扰民。管道改造工艺采用传统“大开挖”作业方式，不但
9、需大量拆除市政设施、排水、对土、运土等工序，同时对城市环境、交通、商业产生不利影响，对人们的日常生活产生极大的干扰，特别是在闹市区内的施工。采用内衬 HDPE 管修复技在原有管线内施工，无需拆迁管线上方违章物，外部协调工作较少，无拆迁费用，且能减少对市民正常生活的干扰。 3）原管线位置实施管道改造，无需另行审批新的管线规划路由位置，节省城市地下空间。 4）HDPE 管优良的抗冲击性能、耐磨性能，使用寿命较长，且水力条件较好。HDPE 管具有较好的承压能力，水中掺沙耐磨实验结果显示，HDPE 管的耐磨能力约为钢管的 4 倍；其粗糙系数（0.01）较低而使输送能力有较大提高；具有较好的化学稳定性，
10、不宜腐蚀和结垢，其使用寿命一般可达 50 年。 2.2 缺点 (1)衬管存在卡管的风险。由于等径压缩量较小，在原管错口严重或穿插段内有弯头未被发现时，衬管可能因阻力过大而卡关。 (2)在原管内径差别较大时，因选用较小管径衬管，在原管内经较大处衬管与原管无法紧贴。 (3)衬管损坏后，水流沿夹层流动，难以发现损坏点，且维修不方便。三、运行效果 该试验段工程于 2012 年 3 月 23 日开工，同年 4 月 7 日竣工；4 月10 日正式并网运行。至今一年多的时间未曾出现渗漏、爆管事故，极大提高了在复杂地区管线的安全运行系数，为以后在主城区内供水管网改造工作探索出了一些可行、经济、安全的新工法、新经验。
