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HDPE管道修复技术

作者:彭静静     时间:2014-10-10


一、工程背景

   北京市自来水集团第四水厂DN1200供水东线(管线材质为灰铸铁),西起水源四厂院内,终点位于天坛南门,全长7.4km,是北京市南部城区的一条主要供水管道,同时是调整南部城区供水压力的干线。该管线建于上世纪60年代,已超过了使用年限,为消除隐患,保证安全供水,须将此管线换管。但施工地域交通繁杂,大多为居住区和商贸区,不具备明开挖修复的施工条件。

二、修复工艺的选择

传统的管道修复技术通常对旧的供水管道进行开挖维修或报废后取出原有旧管道,重新铺设新的管道,但本工程不适用。

地下供水管网非开挖HDPE管道穿插修复技术是将一条新的管径略小于旧管道的HDPE管,通过专用设备拉入现状管道,然后利用注浆工艺将新建管道和原有管道间隙进行加固,修复后的管道运行可靠性高。因此,选用了非开挖管道实施HDPE管道穿插修复的方案对现状四厂东线进行修复。

三、具体施工工艺过程

1、材料准备

2、操作坑位置的选择与开挖

根据施工现场的实际情况,操作坑一般选在修复管线的起点、折点、三通处及终点,两个操作坑之间的距离一般不超过700米。操作坑分为下管操作坑和接收操作坑两种,由于操作坑深度一般都在3米以上,为了确保施工安全,操作坑采用钢格栅锚喷加固如下图所示

       

3、旧管道内壁锈蚀清理

由于管道运行多年,内部管壁已锈蚀严重(如图5-2所示),所以必须先对管内壁进行清理。清理后的管道如下图所示。

                             

4、HDPE管道穿插

1 HDPE管道试穿插

为保证管道内壁顺畅,以及对穿管后PE管壁划痕的检测,正式穿管前,用一根长约10m的PE管,管径同穿管管径,从下管操作坑内穿至接收操作坑内对现况DN1200铸铁管进行试通。如试通管顺利穿过且划痕深度在规范范围内(不超过HDPE管壁厚的10%)即可组织正式穿管;如试通过程不顺利,及时人工进入障碍位置进行清除。

2 HDPE管焊接

本工程的管道焊接方式为的热熔对接连接。热熔过程如图4、5所示。

    

3 HDPE管穿插:接收操作坑作为牵引坑,该工作坑上的牵引机为PE管的衬装提供牵引力,下管操作作为进管坑,HDPE管由此处拉入旧管内,HDPE管外径小于修复段旧管内径,在牵引机的牵引下以15-20m/min的速度拉入旧管内。

4 管间注浆HDPE管拉入旧管内以后,在HDPE管与旧管间灌浆水泥砂浆(即灌浆)。灌浆时HDPE管内要充满水并且水压控制在0.3MPa,砂浆泵的工作压力与HDPE管内水压相等。灌浆的作用一方面可以固定对HDPE管,另一方面在HDPE管运输与拉入旧管过程中管外壁难免被划伤出现裂纹,而PE管材是一种塑料粘弹性材料,管材本身具有受压发生变形及裂纹快速扩展的特性。灌浆对HDPE管外壁裂纹的扩展起到抑制作用,防止HDPE管出现快开裂。首次注浆时注浆压力控制在0.3MPa左右,注浆材料采用水灰比为1:1的水泥粉煤灰浆液。为保证注浆密实,初次注浆完成后间隔1个工作日进行二次补浆,注浆压力控制在0.4MPa内,注浆时管道的一端上部留排气孔,其余孔洞封堵密实,如下图所示

                             

5 操作坑内管道连接

HDPE管道穿插修复完毕后,操作坑内切去的管道的连接方式与防护是整个工程的重点。由于HDPE管具有回缩性,HDPE管的断裂伸长率≥350%,纵向回缩率(l10)3%,其线膨胀系数约为56×10-6/℃(约为钢材的5倍),与管网中原有金属管材存在较大差异。当该管材通过法兰与原柔性连接管相结合时,由于两种管材伸缩率的不同,而柔性接口的橡胶圈与管道之间的摩擦力相对较小,HDPE管回缩的拉力极易造成接口脱落,为防止该情况发生采取拖拉墩和填料函式柔口连接方式。

四、修复效果:

1、从目前管道的运行情况来看,达到了预期的修复效果;

2、虽然HDPE管道穿插修复技术已很成熟,但应用在如此大口径、长距离的上水管道修复中在北京尚属首次;

3、此技术开挖工作量小,施工周期短;

4、此修复技术造价低,修复一条旧管线的成本约为敷设新管线综合成本的50%左右。

 

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