近日，新興鑄管股份有限公司非開挖修復(fù)技術(shù)負(fù)責(zé)人武茂紅在2023供水論壇上，從供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題、球墨鑄鐵管非開挖修復(fù)項(xiàng)目背景、技術(shù)分析、施工方案幾個(gè)方面，分享了新興鑄管新技術(shù)是如何助力供水管網(wǎng)改造并實(shí)現(xiàn)輸水安全的。

武茂紅

供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及問題

武茂紅表示，目前國內(nèi)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)長度100.7公里，其中灰口鑄鐵管和混凝土管的使用比例為19.5%，總長度為19.5萬公里，這兩種管材使用年限均超過30年。而伴隨著供水管網(wǎng)的長期使用，一些問題也日益凸顯，嚴(yán)重威脅人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。

老化問題嚴(yán)重，國內(nèi)大部分市政供水系統(tǒng)都建于20世紀(jì)末期，很多管網(wǎng)都已經(jīng)鋪設(shè)了30余年，管網(wǎng)的老化程度也變得越來越明顯，導(dǎo)致管道破裂、漏水、壓力波動等問題日益嚴(yán)重。

管網(wǎng)漏損嚴(yán)重，對于老舊管道，存在著大量的漏水問題。2021年全國城市公共供水漏損水量達(dá)到80.4億立方米，平均漏損率12.8%，縣城公共供水漏損水量達(dá)到13.6億平方米，平均漏損率12.2%，比2020年略有下降，但離十三五期末的預(yù)期性目標(biāo)10%，存在一定的差距。

水質(zhì)污染，管網(wǎng)老化存在著水質(zhì)污染問題，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染，會立即威脅到居民的健康和安全。

管網(wǎng)更新改造，開挖更新改造無管位，因阻礙交通、施工擾民、環(huán)保等問題相關(guān)部門審批難度大，非開挖更新改造修復(fù)材料價(jià)格高、剛度亟待提高，使用年限有待論證檢驗(yàn)，后續(xù)運(yùn)維難度大，現(xiàn)在修復(fù)工法無一勞永逸的解決方案。

獨(dú)創(chuàng)新技術(shù) 助力供水管網(wǎng)改造

武茂紅表示，自來水行業(yè)對管道修復(fù)的期望值和要求較高：使用年限需50年以上;水力計(jì)算滿足原設(shè)計(jì)要求;工法滿足擴(kuò)容的需求;管材機(jī)械性能優(yōu)越;管線運(yùn)行維護(hù)便捷;現(xiàn)場開挖對交通無太大影響;施工便捷不擾民;投資少、成本低。

球墨鑄鐵管性能指標(biāo)(球墨鑄鐵管使用壽命50年以上采用EPDM膠圈管線壽命70年以上)

新興鑄管獨(dú)創(chuàng)以球墨鑄鐵管為修復(fù)管材，具有鋼的性能和鑄鐵耐腐蝕的性能，在鐵水中加入鎂等稀有金屬作為催化劑，鐵水中的石墨由片狀變?yōu)榍驙睿蓽p少應(yīng)力和撕裂的能力。非鑄鐵管在受壓的情況一壓就碎，球墨鑄鐵管在受壓的情況下僅產(chǎn)生了變形，機(jī)械性能，抗拉強(qiáng)度均高于鋼管?？箯潖?qiáng)度590兆帕，與鋼管相比(鋼管是400兆帕，非鑄鐵管是200到360)有較好的延伸率和彈性。

接口型式試驗(yàn)保障

根據(jù)國家的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，新興鑄管對接口的安全性進(jìn)行了試驗(yàn)，包括四個(gè)方面的試驗(yàn)，正內(nèi)壓、負(fù)內(nèi)壓、循環(huán)壓、正外壓。根據(jù)允許壓力公式計(jì)算，球墨鑄鐵管承壓能力遠(yuǎn)高于實(shí)際工作壓力，修復(fù)后相當(dāng)于鋪設(shè)了一條新的管線。

不同內(nèi)襯滿足各種水質(zhì)輸送要求

球墨鑄鐵管有不同的內(nèi)襯，標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)襯是硅酸鹽水泥內(nèi)襯，這是大多數(shù)的原水和飲水采用的內(nèi)襯;加強(qiáng)級內(nèi)襯，分為高鋁水泥內(nèi)襯，抗硫水泥內(nèi)襯，水泥內(nèi)襯+密封層，主要適用于生活污水、工業(yè)污水，高品質(zhì)飲用水;特殊內(nèi)襯，有機(jī)涂料內(nèi)襯，適用于高品質(zhì)飲用水，強(qiáng)腐蝕性水質(zhì)、工業(yè)排水、海淡化水等，球墨鑄鐵管采用特殊內(nèi)襯之后可以輸送直飲水。

球墨鑄鐵管各種內(nèi)襯都取得了衛(wèi)生許可證批件。在設(shè)計(jì)修復(fù)管的時(shí)候，計(jì)算原則是等流量和同水力坡降。根據(jù)舊管道的水力條件，合理選擇新管內(nèi)襯材料和縮徑比例。輸水能力匹配：確定涂層選擇，針對灰鑄鐵管，推薦水泥砂漿內(nèi)襯或有機(jī)涂料內(nèi)襯，而對于混凝土管，推薦有機(jī)涂料內(nèi)襯。

通過市場調(diào)研及論證，新興鑄管球墨鑄鐵管非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)具備：1、環(huán)剛度高，抗負(fù)壓能力強(qiáng)，2、膠圈密封，施工快速，接口可偏轉(zhuǎn)。3、縮徑比小，球墨鑄鐵管內(nèi)襯光滑涂層，修復(fù)后管道過水能力和原管道過水能力等效。4、全結(jié)構(gòu)型修復(fù)，不依賴于外管使用壽命和強(qiáng)度，一勞永逸，相當(dāng)于重新鋪設(shè)一條新的管線。

修復(fù)技術(shù)工藝及應(yīng)用

武茂紅表示，球墨鑄鐵管兼具鋼管及鑄鐵管耐腐蝕的性能及特點(diǎn)，采用穿插施工修復(fù)的工法，可用于給水管網(wǎng)非結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)性修復(fù)，并獲得國家專利。

球墨鑄鐵管非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)采用穿管法和脹管法進(jìn)行修復(fù)，具體施工流程主要包括踏勘、檢測評估，修復(fù)設(shè)計(jì)，管道預(yù)處理和非開挖修復(fù)施工等四個(gè)過程。

穿管法

武茂紅以某工程為例，詳細(xì)介紹了穿管法的施工流程。

首先是現(xiàn)場踏勘、全景檢測儀、陀螺儀檢測。主要對舊管材質(zhì)、埋深，內(nèi)徑尺寸、管道偏轉(zhuǎn)引起的錯(cuò)臺、偏轉(zhuǎn)角度內(nèi)壁腐蝕情況、周邊施工環(huán)境等進(jìn)行勘測，然后進(jìn)行管道缺陷分析及定性、管段整體狀況建模分析評估，并作為軸線校正依據(jù)。

其次是對管道的預(yù)處理。就是針對管道的材質(zhì)規(guī)格、檢測出的錯(cuò)臺、接口環(huán)縫、管內(nèi)凸起異物選擇相應(yīng)的預(yù)處理工藝。

然后就是軸線矯正、擴(kuò)徑。穿管置換修復(fù)工法是一種硬管修復(fù)工法，需對原管道軸線進(jìn)行矯正和擴(kuò)徑，根據(jù)CJJ244-2016《城鎮(zhèn)給水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》6.2內(nèi)襯設(shè)計(jì)規(guī)定：穿插法內(nèi)襯管道外徑宜取原有管道內(nèi)徑的90-95%。新興鑄管球墨鑄鐵管穿管置換內(nèi)徑達(dá)到原有管道90%。

注：穿管時(shí)，兩端管口采用軟性材料防止球墨鑄鐵管進(jìn)入管道時(shí)與操作坑壁、管道端口發(fā)生摩擦。

最后就是軸線矯正、擴(kuò)徑穿管施工。穿管時(shí)采用牽引、頂推的方式進(jìn)行施工。球墨鑄鐵管進(jìn)入原管道，穿插過程中，應(yīng)勻速穿插，采取減阻措施減少管壁之間的摩擦阻力。采用牽引方案施工，且采用自錨式球墨鑄鐵管，牽引力不超過球墨鑄鐵管最大允許拖拉力。

球墨鑄鐵管穿插法的優(yōu)勢：置換后管道過水能力和原有管道水流能力等效;永除隱患，延長壽命70年，相當(dāng)于鋪設(shè)新管;水質(zhì)提升，光滑內(nèi)襯減阻，可輸送直飲水穩(wěn)定可靠;硬管結(jié)構(gòu)性修復(fù)，管網(wǎng)維護(hù)便捷;施工快速，不用焊接，膠圈接口可偏轉(zhuǎn)2.0度。

修復(fù)推薦：選用內(nèi)襯水泥環(huán)氧密封層或內(nèi)襯聚氨酯涂層，該涂層海森-威廉系數(shù)Ch推薦值145。修復(fù)管內(nèi)徑同原管道內(nèi)徑縮徑比10%，確保過水能力不受影響。

脹管法

自錨式接口允許最大拖拉力

值得注意的是，脹管法修復(fù)管選用的是柔性承插式自錨接口，牽引力不得超過自錨式接口允許得最大拖拉力。

武茂紅強(qiáng)調(diào)由于地下管線復(fù)雜，有的間距很小，脹管法在采用的時(shí)候要慎重。牽引設(shè)備安裝在牽引坑，鋼索或液壓牽引裝置穿過管道在工作坑內(nèi)與脹管頭連接，脹管頭在施工管道中通過膨脹功能將原有管道脹碎后擠壓進(jìn)周邊土壤，然后脹管頭收縮，接著在牽引系統(tǒng)的拉力作用和頂進(jìn)系統(tǒng)的推力作用下，帶動替換新管向前移動，重復(fù)此過程，完成對整段舊管道的替換。

管材的全生命周期購置成本比較

通過與其他管材全生命周期購置成本對比，可以說在使用50年的情況下，新興鑄管球墨鑄鐵管費(fèi)用最低。而對于非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)的選擇，武茂紅認(rèn)為經(jīng)濟(jì)條件建立在技術(shù)條件之上，技術(shù)條件為基礎(chǔ)，時(shí)間為衡量尺度。

編輯：陳偉浩