天津自來水集團(tuán)有限公司
徐景翼 賈霞珍 李逸民 竇大謀 孫劍明

　　簡介

　　通常，只要地下管網(wǎng)在工作，供水干管的維護(hù)常常被人們“看不見，想不到”，除非出現(xiàn)緊急情況如爆管、泄漏出現(xiàn)嚴(yán)重的水質(zhì)問題才能引起人們注意。然而，不難看出，為緊急情況所付出的花費(fèi)要比有計劃地維護(hù)所需費(fèi)用多的多，而且這種緊急情況會嚴(yán)重影響環(huán)境以及人民生活。
　　從管道材料應(yīng)用的歷史看，在帶襯里的管道和一些新型的管材使用之前，地下管網(wǎng)的主要構(gòu)成是不帶襯里的鑄鐵管與鋼管，這些管道在使用若干年之后，內(nèi)壁均會出現(xiàn)不同程度的銹蝕，有時500mm的管中銹蝕瘤厚達(dá)13cm，使實際的過水?dāng)嗝娲蟠鬁p少，同時摩阻增大，極大地削弱了輸水能力，而且銹蝕瘤的形成嚴(yán)重地影響供水水質(zhì)，很多地區(qū)出現(xiàn)“赤水”，這些問題是一個全球普遍存在的問題，由此，管道內(nèi)防腐越來越引起世界各國的注意。在過去的幾十年里，無論是發(fā)展中國家還是發(fā)達(dá)國家的公用部門，水公司均將此作為研究重點(diǎn)，產(chǎn)生了許多新型的管材以及許多新型的管道修復(fù)技術(shù)。
　旋轉(zhuǎn)噴涂技術(shù)尤其是水泥砂漿涂襯用于地下管網(wǎng)的修復(fù)在國外已有多年歷史，這種技術(shù)用來改善水質(zhì)和管道水力特性，防止管道進(jìn)一步腐蝕與削弱，而不是根除管道局部物理缺陷。管內(nèi)旋轉(zhuǎn)噴頭用軟管同地面噴涂車相連，噴涂車上裝有料斗、攪拌設(shè)備和泵用于輸送砂漿到氣動噴頭，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的噴頭以一定的速度被牽引著通過干管時，水泥砂漿被均勻地噴到管壁上然后用抹子抹平。此系統(tǒng)可用于75mm以上的管道。24小時后可恢復(fù)通水。
　　近年來，環(huán)氧樹脂涂襯技術(shù)得到了迅速發(fā)展，這種技術(shù)主要是利用基料樹脂和固化劑兩組分混合物進(jìn)行噴涂。涂襯車上有分別用于兩種樹脂的儲料箱、供料泵和軟管。噴涂部分包括旋轉(zhuǎn)噴頭和靜態(tài)混合器，當(dāng)高速旋轉(zhuǎn)的噴頭以一定的速度被牽引著通過干管時，以一定比例正確混合好的混合物均勻地被噴到管壁上。養(yǎng)護(hù)時間需16小時。
　　天津自來水集團(tuán)有限公司引進(jìn)了具有九十年代先進(jìn)水平的英國Tate Engineering 公司的清管、水泥砂漿涂襯及環(huán)氧樹脂涂襯設(shè)備，經(jīng)過近兩年的消化吸收與實際應(yīng)用，取得了很好的工程效果，具有較大的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。

　　工作原理

　　對于不開挖進(jìn)行已使用管道的地下涂襯作業(yè)，無論是水泥砂漿還是環(huán)氧樹脂，都是作為一種非結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)用于給水干管而設(shè)計的。這種涂襯技術(shù)，能保證供水水質(zhì)并防止管道的進(jìn)一步腐蝕和削弱，對鑄鐵和鋼管可提供有效保護(hù)。由于它提供了比結(jié)垢管道光滑的表面，因而改善了輸水能力。進(jìn)行已使用管道涂襯工作的主要工藝過程如下：

工作管段兩頭斷管→CCTV移動電視檢查銹蝕及管內(nèi)情況→清管除銹→CCTV檢查除銹效果→管道內(nèi)部涂襯→CCTV檢查涂襯情況（24小時后〕→將斷管處接通恢復(fù)通水

　　對于一條需要修復(fù)的管道，首先要了解該干管的銹蝕情況及產(chǎn)生缺陷的位置，CCTV小車探查是確定管道內(nèi)部情況和特殊位置的有效方法。我們使用的是英國Pearpoint Ltd.的CCTV技術(shù)。
　　必須要使用合適的清管方法，用來清除管子內(nèi)的所有結(jié)瘤和沉積物、和原涂層的疏松或變質(zhì)的殘留物以及其它外界異物。因為非結(jié)構(gòu)涂襯相對來說都是比較薄的，所以所使用的方法必須要使管子內(nèi)壁達(dá)到光滑，為此，噴砂法和水射流法都是不適合的。英國水研究中心（WRC〕在水泥砂漿及環(huán)氧樹脂地下作業(yè)指南及規(guī)范中指出了幾種清理方法。如：動力鏜孔 拖刮法，清管器磨削，壓力刮削。我們主要用的是拖刮法?，F(xiàn)介紹如下：

　　1 拖刮式清管過程

　　拖刮式清管是指把清管器（刮鏟）于管內(nèi)反復(fù)用絞車在管內(nèi)拖拉，再用柱塞器清除用刮鏟鏟下來的管中松散雜物與水。此方法可用于直徑為75mm以上的管道，一次清管長度為100至250米。主要設(shè)備有：
　　拖刮式清管器（刮鏟〕－－刮掉管內(nèi)的銹垢，鏟刀布置交錯排列，沿管軸方向看完全覆蓋整個管子。
　　管端導(dǎo)輪－－保護(hù)管子端部及其設(shè)備在清管或襯里工作中不受損壞。
　　柱塞清管器－－用其在做襯里之前清除用刮鏟鏟下來的管中松散雜物與水。它是由夾在鋼板中的兩個橡膠圓盤組成，中間由鋼棒分隔開。
　　卷揚(yáng)機(jī)－－使用刮鏟與柱塞器時，需要有兩個卷揚(yáng)機(jī)。800mm以下管道是使用裝在拖拉機(jī)上的卷揚(yáng)機(jī)；直徑大于800mm以上的大管使用卷揚(yáng)機(jī)。

　　2 水泥砂漿涂襯作業(yè)

　　管內(nèi)刮拉清除干凈之后，可進(jìn)行管內(nèi)壁的水泥砂漿涂襯作業(yè)，以使內(nèi)壁襯 上有一定厚度的水泥砂漿，以保護(hù)管內(nèi)壁防止再產(chǎn)生銹垢。
　現(xiàn)場水泥砂漿涂襯的作業(yè)過程，包括在攪拌器內(nèi)拌合砂漿，把它輸送到容積式泵，由此泵送到氣動旋轉(zhuǎn)噴頭進(jìn)行離心涂襯，根據(jù)管徑及所需涂襯厚度確定噴涂速度，由氣動襯里機(jī)從管子遠(yuǎn)端開始進(jìn)行，以此速度牽引襯里機(jī)在管內(nèi)倒退運(yùn)動時，就在管壁上涂上一層厚度正確，均勻的涂襯層。一般情況下是用裝在旋轉(zhuǎn)噴頭后面的旋轉(zhuǎn)抹灰頭將噴的過程在管壁上的水泥砂漿抹成平整光滑的襯里表面。
　　水泥砂漿材料：
　　水泥－－高質(zhì)量的普通600＃硅酸鹽水泥。
　　砂子－－合格的砂子對襯里工作是很重要的，對其粒度，形狀，干燥程度及組成等有一定的要求。應(yīng)該用河石英砂，不能用破碎過的砂子粒度為 目，因為這種砂子是棱角形的，會引起很高的輸送壓力。
　　水－－－普通自來水
　　水泥砂漿－－水泥砂漿中砂子和水泥的重量比為1：1，水灰比約為0.3。最終的水灰比應(yīng)由現(xiàn)場塌落度實驗確定。
　　涂襯設(shè)備：
　　涂襯車－－用于制備和輸送水泥砂漿到涂襯管道。由以下部分組成：裝配式鋼底盤，四缸柴油發(fā)動機(jī)、料斗、攪拌器、砂漿泵、軟管卷盤、液壓油箱、高壓水噴射單元、氣動回路、液壓控制閥。
　　砂漿輸送軟管、空氣軟管和鋼絲繩－－這三者綁在一起繞在軟管卷盤上，其中高壓軟管將砂漿送到襯里機(jī)?？諝廛浌転闅鈩右r里機(jī)提供壓縮空氣，鋼絲繩用于拉著襯里機(jī)行進(jìn)。
　　氣動襯里機(jī)－－用于在管內(nèi)噴制襯里層，水泥砂漿通過旋轉(zhuǎn)噴頭靠離心力均勻地噴濺到管壁上。
　　拖曳式抹灰頭－－拖曳式抹灰頭用來將噴在管壁上的水泥砂漿抹成平整光滑的襯里表面。
　　3 環(huán)氧樹脂涂襯現(xiàn)場作業(yè)
　　對于小口徑管道，有時為了避免在水泥砂漿涂襯后使管徑減小的原因，或其他原因，而在管道拖刮干凈之后，在內(nèi)壁噴涂環(huán)氧樹脂襯層達(dá)到防止銹垢和內(nèi)壁光滑輸水條件好的要求。

　

　　環(huán)氧樹脂涂襯工藝主要是在管道內(nèi)表面涂一層1mm厚的環(huán)氧樹脂層，該樹脂層是基料樹脂與固化劑兩組分正確比例的混合物。噴涂由空壓機(jī)驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)噴頭完成，旋轉(zhuǎn)噴頭放在慢速移動小車上，該機(jī)器一開始定位于管子的遠(yuǎn)端，當(dāng)此涂襯機(jī)沿著管道向回拖時，它按所控制的速度將環(huán)氧樹脂噴涂到管壁。涂襯車通過專用高壓軟管供應(yīng)環(huán)氧樹脂，樹脂和固化劑在進(jìn)入旋轉(zhuǎn)噴頭前由一個“靜態(tài)混合器”混合。
　　樹脂和固化劑分別儲存在涂襯車上儲料箱里，儲料箱裝在一個普通的油套里，油套利用接受發(fā)電機(jī)廢熱量的熱水進(jìn)行加熱，恒溫控制。對于環(huán)氧樹脂涂襯而言，非常重要的是只有當(dāng)樹脂被加熱到正確溫度時，才能進(jìn)行涂襯，因此預(yù)熱過程非常重要。
　　一般說來，樹脂首先可由液箱周圍的油套加熱，然后通過短路循環(huán)（見圖4〕即液箱→過濾器→管式加熱器→主泵→放泄閥→液箱 繼續(xù)對樹脂加熱。軟管和卷軸及軟管內(nèi)的物質(zhì)，通過風(fēng)扇加熱器和發(fā)動機(jī)輻射體的熱空氣進(jìn)行加熱，最后還需經(jīng)過長路循環(huán)（見圖4〕即液箱→過濾器→管式加熱器→主泵→卷軸軟管（放泄閥關(guān)閉〕→回程管→液箱 對整個系統(tǒng)進(jìn)行最后加熱，直到溫度適合。
　　只有正確組分的基料與固化劑混合物才符合涂襯標(biāo)準(zhǔn)，因此在涂襯前需要進(jìn)行重量檢查以確認(rèn)系統(tǒng)配比正確。

　　清管涂襯技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)越性

　　此套設(shè)備與技術(shù)是目前世界上清管涂襯的先進(jìn)技術(shù)，兩年來我們先后在天津市區(qū)和塘沽區(qū)成功地完成了供水干管地下就地修復(fù)工程和地面修復(fù)工程（見下表〕，通過這些工程的完成，我們更加體會到這種技術(shù)的優(yōu)越性：
　　1. 施工簡便
　　不用全部開挖，不擾民，不影響交通，節(jié)省拆遷費(fèi)用的完成更新原有管道能力。特別適用于不允許開挖地段的管道。例如塘沽工程中的500、600mm管道，分別跨越鐵路和自由市場，若更換新管，需要大面積開挖，將嚴(yán)重影響交通和人民生活，這種施工方式避免了這些問題，受到了當(dāng)?shù)厮镜姆Q贊。
　　2. 施工費(fèi)用低
　　通過工程實例，可以看出用涂襯法修復(fù)舊有管道比重新鋪設(shè)管道大大節(jié)約投資，一般說來，對于400mm以上的管道，水泥砂漿涂襯費(fèi)用是重新鋪設(shè)新管投資的30％－40％。對于400mm以下的管道，采用環(huán)氧樹脂涂襯更有利于輸水能力的提高，這時由于涂襯厚度僅為1mm。尤其適用于200mm換300mm，300mm換400mm管的工程。
　　3. 改善水質(zhì)
　　無論哪種涂襯修復(fù)方式修完之后，都可以改善因銹蝕而造成自來水放出的“赤水”現(xiàn)象，并可防止銹蝕問題帶來的其它水質(zhì)指標(biāo)不合格的問題。
　　4. 恢復(fù)通水能力，改善管網(wǎng)壓力
　　由于管道的銹蝕，導(dǎo)致過水?dāng)嗝鏈p少，輸水能力下降，影響到管網(wǎng)用戶壓力。清管涂襯后的管道的摩阻系數(shù)可同新管，極大程度地恢復(fù)供水能力。
　　5. 施工中對用戶影響小
　　涂襯后24小時即可恢復(fù)通水，是一種對用戶影響小的施工方式。
　　地下就地修復(fù)工程

管徑（mm〕 長度（m〕 ∮800 700米 ∮600 1000米 ∮500 500米

在地面完成舊管道的修復(fù)工程：

管徑（mm〕 長度（m〕 ∮800 50 ∮ 500 300 ∮ 400 2400 ∮300 280