深圳市自來水（集團）有限公司
韓德宏 楊印臣 姜洪濤

　　深圳市自來水（集團）有限公司現(xiàn)有供配水管網(wǎng)2000s多公里,s其中DN300以上的干管800公里。由于歷史原因,1990年前埋設(shè)的金屬管道大多沒有采取內(nèi)防腐措施,經(jīng)調(diào)查，此類管道長約120KM。為保護管網(wǎng)水質(zhì)，減少漏耗，公司決定有計劃有步驟地對這些管道進行更新改造。
由于城市政的急速發(fā)展，這些敷設(shè)于80年代的管道主要位于人口稠密、商業(yè)繁榮的羅湖、上步，部分管線或在其上方騎壓著建筑物，或在其周邊充塞著污水、石油氣、熱力、電纜等其他管道和設(shè)施,更有甚者，由于交通干道拓寬，部分管段已完全被壓在道路下方，使管道的更新改造相當困難。如采用傳統(tǒng)的”大開挖”作業(yè)方式,會對周圍環(huán)境和人們的日常生活產(chǎn)生極大的干擾,并需為恢復地表付出高昂的代價,各種輔助工作量和費用將超過工程本身，對處于其他市政管網(wǎng)及道路和建筑物下方的部分管段,“大開挖”簡直不可能。
　　針對這種現(xiàn)狀,我們計劃對不具備開挖條件更新的管道采用免開挖技術(shù)。98年公司初次接觸了解有關(guān)免開挖更新技術(shù)，于99年5月派出工程技術(shù)人員先后到北京、天津、上海等地進行了走訪調(diào)查,并通過國際互聯(lián)網(wǎng)對免開挖技術(shù)的最新進展和應(yīng)用情況進行了仔細查詢。2000年，又派出工程技術(shù)人員赴天津、沈陽、大連、中原油田學習、考察。結(jié)合公司的實際情況,我們原則確定采用翻襯工藝實現(xiàn)舊管線的更新改造，99年開展了試驗階段的工作，不久將采用此項技術(shù)更新一條DN400的管道，長約1KM。
　　本文簡要介紹一下我們所收集到的資料及目前所開展的工作。

　　一. 工藝原理及特點

　　翻襯工藝的基本原理是,使用帶隔水膜的浸透熱固性樹脂的纖維增強軟管作為新管道的成型材料，將舊管道作為新管的翻轉(zhuǎn)通道和成型模板。采用水壓將此軟管翻轉(zhuǎn)并送入舊管道內(nèi),使軟管的樹脂面貼附在舊管道內(nèi)壁,隔水膜成為新管的內(nèi)壁。加熱管內(nèi)的水使襯管所含樹脂固化,形成堅硬的剛性管道,從而取代舊管道,實現(xiàn)地下管道免開挖原位更新。舊管道成為新管的外保護層，新舊管道共同承壓，其性能和使用壽命都較“大開挖”更換新鋼管提高50%以上。同時工程費用和擾民程度都明顯降低。

　　據(jù)資料介紹，與傳統(tǒng)的“大開挖”更換工藝相比,翻襯工藝在經(jīng)濟和社會效益上都具有顯著的優(yōu)勢。

　　二．施工過程

　　1． 工作坑開挖
　　根據(jù)管道埋深、口徑、彎頭、管件等情況，結(jié)合沿線地表、其他市政管網(wǎng)和設(shè)施的分布，確定工作坑的數(shù)量和具體位置。每兩個工作坑之間為一個工作段，工作段內(nèi)可以有三通和大于3D的彎頭，但不能有變徑和閥門，每個工作段長度通常不宜超過400M。
　　工作坑選址時應(yīng)盡量選在閥門或三通等管件處，不要使彎頭集中在同一工作段內(nèi)，避開其他市政管網(wǎng)交匯處和人口稠密區(qū)，避開交通干道，地表開闊便于施工機具進出和展開。
　　工作坑選址確定后，就可以組織開挖和斷管。
　　2． 工作段清理
　　工作段清理包含兩部分工作內(nèi)容，其一是去除舊管內(nèi)壁上的垢層、腐蝕產(chǎn)物和沉積物，以保持盡可能大的過水截面，其二是平整舊管內(nèi)壁上的尖銳凸出物，如焊瘤及尖角棱邊等。相比而言后者更為重要，襯管固化前很軟，這些凸出點會壓入襯管，使該部位減薄甚至被穿透，嚴重影響襯管的質(zhì)量和完整性。采用各種有效手段將這些部位處理平滑是必須的，對早期敷設(shè)的直縫焊管尤其如此。
　　管道清理有機械、化學和電磁等多種方法，適合本工藝的主要有機械刮削和高壓水射流兩種方式。通常采用機械刮削，對柔性垢層則用高壓水將之從內(nèi)壁上剝離后用機械刮削把污垢拖出工作段。較大的焊瘤和毛刺的去除采用砂輪機打磨，打磨下的廢渣必須完全清除出工作段。
　　3． 翻襯準備
　　在入口工作坑搭建腳手架，固定翻襯導入管。導入管下端對準工作段入口，上端位于腳手架中部，腳手架頂部與軟管輸送平臺相銜接。
　　在工作段兩端焊接法蘭，分別連接導向端頭。
　　4． 翻襯管制備
　　翻襯管為復合軟管，其材料結(jié)構(gòu)如圖所示。

　　制備時先將軟管材料按舊管口徑和工作段長度預制成筒狀，隔水層向外。而后將混合好的樹脂灌入其中，經(jīng)碾壓機具搟平。往返折疊放置在冷凍箱內(nèi)，運送到施工現(xiàn)場。
　　5． 翻襯作業(yè)
　　襯管首端經(jīng)輸送平臺和腳手架上端的定位輥垂直穿過導入管，在導入管出口處將首端外翻，用卡箍固定在導入管出口外壁上。經(jīng)檢查無誤后開啟注水閥門，向?qū)牍苤凶⑺？刂屏髁亢鸵r管輸送速度使水位液面恒定，襯管就會勻速地經(jīng)導向端頭進入工作段，并沿工作段邊外翻邊前進。翻轉(zhuǎn)使襯管飽含樹脂的無紡氈面向外，朝向舊管內(nèi)壁。
　　當襯管翻轉(zhuǎn)到工作段的一半時，其尾端將進入導入管。此時用收尾卡箍將尾端緊緊鎖死，并在卡箍上扎一條粗纜繩，用以控制襯管輸送速度。最終襯管尾端自出口坑內(nèi)的導向端頭引回地面。
　　6． 加熱固化
　　靠纜繩牽引，將接在車載鍋爐上的加熱管穿過工作段，其出口位于出口工作坑處，回水管則位于導入管出口。開啟循環(huán)水泵，加熱工作段中的水，使之達到65～75℃，在此溫度下保溫6～7小時，襯管中的樹脂就會固化，使襯管成為剛性承壓管道。
　　停止加熱，待管中的水自然冷卻到30～45℃左右，用泵抽出放掉。
　　7．端頭處理拆除導向端頭
　　沿工作段兩端法蘭外緣切掉多余的襯管，用快速密封膠封閉襯管和舊管內(nèi)壁的結(jié)合面。．驗收
　　用內(nèi)窺儀器檢查襯管質(zhì)量并錄象，在工作段兩端連接測壓盲板，進行承壓測試。

　　三. 工藝發(fā)展概況及施工實例

　　翻襯工藝最早由英國工程師Eric Wood于1973年開發(fā)的，以拉丁文”In situs form”的縮寫”Insituform”命名。以此技術(shù)為基礎(chǔ)成立的Insituform公司經(jīng)過二十多年的發(fā)展，目前已成為專業(yè)化的跨國企業(yè)集團，僅該公司迄今就已更新各類管線1萬余公里，口徑100mm～1200mm,最大運行壓力超過1MPa。該技術(shù)已通過ISO9000國際認證，并派生出許多相關(guān)技術(shù)，如美國的Inliner和Superliner,比利時的Nordline,丹麥的Multiling,德國的AMEXR等，國際免開挖協(xié)會將此類技術(shù)統(tǒng)稱為CIPP（即Curd-in-place Pipe）。目前該技術(shù)已在世界40多個國家和地區(qū)得到廣泛的應(yīng)用,尤其在日、英、法、德等工業(yè)國家應(yīng)用更為普及。
　　我國最早開發(fā)該項技術(shù)是石油部門，1994年在中原油田小口徑輸油管線上首次應(yīng)用，取得了理想的結(jié)果，之后在油田、燃汽、污水管道更新上逐步推廣應(yīng)用，1995年開始在供水管線上使用，天津自來水公司更新了位于馬家口的穿海河給水管線，該管因腐蝕穿孔使管內(nèi)充水，內(nèi)壁結(jié)有30mm厚針狀和蘑菇狀碳酸鈣垢體，口徑760mm,長116m高差11m,管線上有45°和55°彎頭各2個。m。

　　四．管道更新試驗

　　1． 試驗條件和操作過程
　　試驗管段總長20.04米，口徑DN400，材質(zhì)為A3。為充分考察翻襯工藝在不同管況下的效果，管段由9個不同短管節(jié)組焊而成。這些管節(jié)上焊道極多（共16個，加上8個組焊口，總計24個）。（見表）

　　管節(jié)上焊道間距60～1640mm不等，且焊道錯口嚴重，最大達10mm之多。各管節(jié)腐蝕和防護情況相差很大，投用時間有85年前的，也有尚未用過的?？梢哉f，這些管節(jié)基本囊括了深圳自來水管道的各種工況。
　　組焊口均采用間斷焊，在焊口處形成的條狀通縫模擬地下管道的腐蝕孔?？讓?mm,長100mm左右，共12個，沿圓周隨機均布。另外在管道兩端用氣割開了兩個試壓天窗，分別為50X100mm的方孔和直徑50mm的圓孔。管段中部有兩個45°自制蝦米彎頭正反串接。（見圖）

　　試驗設(shè)備有：清管機具1套，翻轉(zhuǎn)裝置1套，燃油鍋爐1臺，試壓泵及附件1套。
　　試驗于1999年10月8日下午～9日下午進行，地點在公司基地露天庭院內(nèi)，管段被固定在地面上。試驗時氣溫為32℃，天氣為多云間晴，偏北風3～4級，相對濕度60%～85%，8日有9914號臺風的一號風球。樹脂混配時下了約10分鐘零星小雨，隨后即放晴，直至試驗結(jié)束。
　　準備工作耗時75分鐘，翻轉(zhuǎn)作業(yè)耗時6～7分鐘，點火準備耗時20分鐘，加熱耗時65分鐘（水溫從30℃升到75℃），恒溫6小時（水溫65～75℃）后停止加熱和循環(huán)。約16小時后（氣溫為24～30℃），水溫自然降至44℃開始放水。端口處理耗時1小時，裝上盲板和試壓泵進行試壓。
　　2． 試驗結(jié)果
　　● 經(jīng)清管機具刮削，管內(nèi)表面浮銹、腐蝕瘤及殘留混凝土襯層均得到較好清理，清出的雜質(zhì)有最大粒徑20mm的混凝土塊、粒徑8mm以下的焊渣及浮銹粉末，清理后內(nèi)表面達到St2～St3級。
　　●襯管樹脂浸漬均勻、飽滿、充實，無空白區(qū)。
　　●翻轉(zhuǎn)裝置安裝簡便，燃油鍋爐升溫迅速，控溫可靠。
　　●復合軟管均勻光滑地貼在鋼管內(nèi)壁，直管段無任何皺折，在錯口處形成圓滑過度。蝦米彎頭內(nèi)側(cè)皺折均勻分布在約100mm范圍內(nèi)，最高處約10mm，外側(cè)無減薄或破裂。
　　● 隔水膜及其接縫嚴密可靠，無漏水現(xiàn)象。
　　● 對管段進行承壓、密封性及滲水量測試。承壓1.1Mpa(自來水公司對鋼質(zhì)管道的規(guī)定為1.1Mpa)。密封性測試，恒壓30分鐘壓降未超過0.5Mpa(自來水公司對鋼質(zhì)管道的規(guī)定為10分鐘),滲水量測試也完全符合自來水公司對鋼質(zhì)管道的規(guī)定。
　　● 取襯管樣片進行浸漬水質(zhì)化驗，結(jié)果表明，試驗所采用的無紡氈材料對個別水質(zhì)指標有一定影響。
　　3． 試驗結(jié)論
　　● 翻襯工藝的實質(zhì)為更換，對舊管內(nèi)壁的清理無須苛求，只要清理掉浮銹和大而尖銳的凸起物即可。
　　●腐蝕孔在翻襯過程中會被樹脂所填塞，自然形成補強，無須事先另加處理。
　　●翻襯軟管的長度剪裁要準確，太短無法完成整個管段的更新，太長則造成加熱管出口距尾端太遠而影響尾端加熱固化。
　　● 翻襯軟管的口徑可等于或略小于舊管，這樣在翻襯壓力的作用下，軟管被延展貼附在舊管內(nèi)壁。而如果略大，則可能產(chǎn)生大量皺折，從而影響過流截面，增加輸送阻力。