■淄博市博山区津源供水有限责任公司　杨国峰

摘要：结合淄博市博山区津源供水有限责任公司DN600水泥管内衬修复实例，介绍了HDPE管内衬修复技术的工作原理、修复技术的优点、说明，事实证明HDPE管内衬技术修复大口径输水管道具有较大推广空间和应用前景。随着管道修复技术的不断发展和完善，将更好的为供水行业服务。

关键词：大口径老旧供水管道；HDPE管; 内衬修复技术；

淄博市博山区津源供水有限责任公司沿河东路DN600供水管道建于1976年，管材为预应力水泥承插口管道，因使用年限较长，管身和密封橡胶圈老化严重。另外由于紧靠孝妇河及城区主干道，受上涨河水和过往车辆载重等因素影响，管道基础也发生变化。近年来发生大小爆管及橡胶圈漏水60余次，频繁的停水造成巨大经济损失的同时，严重影响了当地居民的正常生活。该管顶覆土为2m，紧邻城市热电联产管道，情况非常复杂。如果铺设新管道，将面临施工难度大、工程投资高、施工工期长等困难，并且对周边环境也带来不同程度影响。为了加快城市供水官网改造步伐，保障城市供水安全，降低供水管网漏损率，启动了博山区城市供水项目工程。为了缩短施工工期和减少停水次数，根据管网运行和现场踏勘实际情况，经过技术经济分析比较，对该管道实施非开挖HDPE管内衬修复，并新铺设DN600钢管替换原有部分管道。采用非开挖HDPE管内衬技术修复DN600水泥管道2000m,施工工期 40 天。现结合工程实际浅谈一下HDPE管内衬技术在修复大口径管道工程中的应用：

一、HDPE管内衬修复技术的工作原理

HDPE管内衬修复技术，是利用原管道的外能抗冲击、内能抗压力，以及内衬管耐腐蚀、耐磨损、耐高温、寿命长等特点，形成“管中管”复合结构，使得修复后的管道具备原管和内衬管的综合特性。其工作方式是指使用一种外径与原管道内径相等的PE管，通过变形设备将HDPE管压成“U”型并用纤维绑扎定型，通过牵引机将成型的HDPE管拉入提前清洗除瘤的被修复管道中，然后利用气压将变形的HDPE管打开并恢复到原来的口径，将HDPE管紧紧的涨到被修复管道内壁上，通过两种管道紧密的贴合，形成防腐性能与原管道机械性能相结合的一种复合结构材料。

二、HDPE管内衬修复技术的优点

（一）减少工程施工对市政路面及周边环境的影响。

    非开挖施工避免了沿管道大面积开挖，尽可能的减少路面的破除面积。根据原有管道走向、埋深情况，确认弯头、三通、阀门等附属设施的准确位置，合理确定工作坑的位置和数量，有效避免了大面积开挖，极大限度减少了对市区公共设施的破坏，适用于公路、铁路、河畔以及有大型建筑物等地段的施工。

（二）HDPE管化学稳定性较强，具有良好的抗震、抗冲击、耐磨和耐腐蚀等性能，可以广泛应用于各类规格、材质管道的修复。

 HDPE管具有较强的化学稳定性，不易腐蚀结垢，不容易滋生细菌、微生物或藻类。HDPE管具有较好的承压能力，经内衬修复后的管道承压能力大大提高。工程实验证明衬有14 mm壁厚HDPE管的DN600水泥管可以承受的压力可达原运行压力的1-1.5倍。据有关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，证明其具有优良的耐磨性。此种施工工艺，可以应用于给水、排水、燃气等适宜HDPE管道输送介质的各类管道。对于待修复管道自身材质也限制较小，钢管、球墨铸铁管、PCCP管、混凝土管等材质都能适用。

（三）HDPE管内衬施工具有开挖土方少、工期短、费用低等特点。

采用HDPE管内衬修复施工只需开挖工作坑，工作坑数量取决于穿插段的数量，每个工作坑的开挖量约为90m³，而传统开挖作业方式，需开挖土方量在6600m³/km以上。因为避免了“大开挖”作业方式，施工中避免或减少了协调、借地、围堰、排水、运土等工序时间，施工工期将大大缩短。由于地面开挖面积较小，降低了土方工程、占地、破路、绿化恢复等费用，同时节省部分材料，有效降低了工程成本。本技术适用于DN200-DN1600之间的各种材质的管道,工程造价是新上管线综合造价的70%-90%，更新后的管线使用寿命可达50年。

三、HDPE管内衬修复技术的说明

(一)施工工艺

首先进行DN600水泥管道的管线定位，然后根据工程现场实际情况制定科学合理的施工方案：

工作坑定位→工作坑开挖及支护→断管→原管道穿绳→原管道清洗和除障→内壁涂层→HDPE管U型穿越→气压恢复→工作坑内相关设施安装及管道连接→全线试压→工作坑回填

（二）主要工序

1．工作坑定位。施工前了解管线的走向，确认阀门、三通、弯头、排气阀等附属设施的位置，确定开挖牵引坑和托管坑准确位置。在确定牵引坑时，首先要考虑一次性牵引长度，然后再考虑条件不能满足，需要牵引作业与PE管道热熔焊接作业交替进行。牵引坑还要充分考虑相邻附属设施的距离和HDPE管的实际穿越能力。公司施工工程根据现场实际分为两个施工段、八个工作坑位：1#坑为阀门井，作为第一施工段起点；2#坑为泄水三通，需要保留，作为双向穿插坑； 3#坑为DN500主阀门、泄水、三通，更换为DN600主阀门，保留泄水和三通；4#坑为三通，作为双向穿插坑；5#坑为阀门、排气井，作为牵引坑，位于中心路南侧，是第一施工段终点。6#坑为DN500阀门井，并采用DN500钢管与DN600水泥管连接，需内窥检测具体位置后开挖，作为第二施工段牵引坑；7#坑暂定为双向穿插坑，位置经内窥检测后确定； 8#坑为DN600主阀门、泄水、三通，井室内较为复杂，作为牵引坑，是第二施工段终点。

2．工作坑开挖及支护。工作坑开挖的宽度一般为2m左右，深度和长度根据待修复管道深度和长度决定，工作坑深度一般比待修复管道深0.3m左右。工作坑开挖前，操作坑外防护采用彩钢瓦防护栏进行周圈密闭防护，护栏高度不低于1.5m。同时操作坑外摆放警示标志防止无关人员进入。操作坑外夜间设立警示标志，防护板上张贴反光贴。因为工作坑紧邻公路车辆频繁通过，必须考虑进行相应措施，避免车辆碾压震动对工作坑造成的损坏。采用红砖砌墙的方式对操作坑内壁进行防护，防止操作坑塌方。工作坑开挖处的地表情况多是绿化和人行道花砖路面。实施开挖施工前到市政园林、河道、交通等部门办理相关手续。地下情况也较为复杂，在现场勘探中发现地下存在各种通讯光缆、燃气管道、污水管等，开挖前必须要到各部门落实地下情况、做好地下咨询工作，并办理相关的开挖手续。同时施工期间正遇汛期，紧邻河道河水汹涌，对工作坑土质结构和整体稳定性产生影响。容易塌方的工作坑，在下雨时采用防雨布等材料对操作坑的护坡进行防护，操作坑底部设小型潜水泵在积水多时及时排水，防止因雨水过多将操作坑浸泡。对地下水丰沛的坑位增加降水设施，降水施工根据现场情况确定采用深井降水还是采用轻型井点降水。开挖施工采用由点到面的方式进行。操作坑开挖采用机械与人工结合的方式进行开挖，开挖至管底50cm后人工开挖进行操作坑底部的清理。开挖过程中防止出现塌方提前采取防护措施，地面上距离操作坑2m范围内不得堆放土方，防止因地面压力大造成二次塌方。

3．原管道检测、清洗和除障。施工的目的是确定管道内结垢情况，是否有异物，管道详细的走向和起伏状况，管道错口和泄露情况，缺陷点的具体位置及确定对缺陷点采取的修复方式。将管道内结垢及异物清出，为内衬穿插做好准备。用管道机器人及CCTV内窥检测系统对管道进行检测，同时管道机器人将钢丝绳带入待修复管道内。在施工段的两端分别固定一牵引机。根据检测结果，逐次采用钢丝刷清管器、皮碗清管器等，在钢丝绳的拉动下在管内往复运动，将管道内的结垢及异物剥离并清出管外。最后经CCTV内窥检测满足内衬要求后结束清洗。清垢过程中钢丝绳拉力如果超过预定的拉力时停止施工，分析原因后方可处理。施工中所用管道机器人及CCTV内窥系统规格为DNWJ600N-G3,在施工前必须检查试运转，图像传输质量符合规定要求，并对检测情况进行录像存档。施工中为了安全，施工过程中设置防护带，禁止行人围观。清垢过程中，操作人员不得跨越牵引机上的钢丝绳。

4．HDPE管热熔焊接。HDPE管热熔焊接是内衬技术中最重要的质量控制点之一。热熔焊接是将HDPE管两端口与加热板紧密接触并使其达到熔化温度，待均匀熔化后将两端面压紧贴合至完全冷却。在施工现场用“HDPE管道热熔对接机”，将单根的HDPE衬管（最大12.5米），根据管线测量的实际长度和现场环境情况焊接适当的长度。HDPE管只能通过专用设备“DN600 HDPE管道热熔对接机”进行热熔对接。将单根的HDPE管的两个端面用铣刀铣平，用衡温的电加热板对两个端面进行加热至HDPE材料的熔化温度（200±5℃），迅速将两个端面在一定的压力下（0.7-0.8MPa），进行对接，保温、保压20-30s后两根HDPE管会牢固地对接在一起。在热熔对接施工中，每道口焊接时必须用测温仪对电加热板的温度进行测量，至少测量“上、中、左、右”4个点，各点的温度之差不能超过5－10℃，确保“加热板”对HDPE衬管的端面加热是均匀的。在施工现场对HDPE管进行热熔对接，对口的错位率不能超过HDPE管壁厚的10%，切削面应齐整，并用酒精对切削面进行擦拭，保证无灰尘、毛刺。

5．HDPE管U型穿越原管道。穿越原管道前将HDPE管热熔焊接连接，在工作坑一端放置压U机。将牵引绳与HDPE管道一端固定，启动牵引机将HDPE管拉入并通过压U机。压U机原理是把管道随压U随绑缠缠绕带固定。施工中根据管道规格、材质及施工外界温度，考虑缠绕带的缠绕层数及密度，为了保证HDPE管道在穿越原管道时不会出现由于缠绕带崩裂造成管道穿越压力增大，可以适当增加缠绕层数。

要在HDPE衬管的底部安放滚轮支架，防止衬管受到地面利物的划伤，最大的局部划痕不能超过1.5mm。钢丝绳要有足够的强度，和HDPE管的牵引头等设备的连接要安全可靠，避免在施工过程中，出现钢丝绳断裂及脱扣。同时保持牵引设备可靠、稳定的性能，在内衬施工的过程中，不能出现停机等情况，牵引速度控制在8－12m/min缓缓拉入原管道。内衬施工时，牵引机的牵引力不能大于HDPE管的屈服极限20.0Mpa的50%。根据安全规定操作人员不能站在两台固定设备之间，以防出现意外。施工现场，沿HDPE衬管的走向及管道两端等岗位，必须用对讲机保持通讯联络畅通，防止配合出现问题。

6．HDPE管气压恢复。在内衬后施工管段的两端，现场制作HDPE法兰，形成“钢塑复合法兰”，为压变成U形的HDPE管打开后保压提供盲板密封的接口。以便施工段间及同各种管件的连接。在DN600的砼管道的断口端，安装承口钢法兰(通过承插方式)，并进行填料密封。如断口部分为钢管道时，在DN600的钢管道的断口端焊接钢法兰。在施工现场的操作坑内，通过对PE衬管的管端加热至PE管软化，用专用PE法兰制作模具，在钢法兰的端面制作出PE法兰。钢塑复合法兰制作完毕后。用盲板密封管道两端，用空气压缩机向U形的HDPE管道内打压，在压缩空气的作用下，HDPE衬管的定型捆绑胶带断裂，HDPE衬管慢慢地恢复圆形，HDPE衬管和原管道贴合在一起，形成“复合管”。HDPE管在打开的过程中，要采取可靠的技术措施，使HDPE管和原管道间的空气排出，保证HDPE管和管道的内壁贴合在一起。HDPE管的打开压力的最高压力为0.15Mpa，保压时间不能小于12h。

7．内衬管段的强度试压。试压的目的是检验内衬HDPE管道后的“复合管道”的承压能力。施工的方法是用法兰盲板把要试压的内衬完成管道两端封堵，进行强度试压用法兰盲板把要试压的管道密闭，在一端的盲板上安装打压泵接口和压力表。管线的试验压力为管线正常运行压力的1～1.25倍。按规定分三次进行升压，每次稳压15min。试压过程每间隔500m安排人员巡线，保持联络畅通并提前做好应急预案。试压过程中在盲板的正面严禁站人，并设立警示标志，无关人员严禁靠近。严格按《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268的有关规定进行试压验收。

8．工作坑内管道连接。施工目的是在更新后管道的预留口处、三通、弯头、阀门及其它管件的地方，按设计要求，用法兰连接形式将其连在一起，形成一条完整的管道。如断口部分为水泥管道时，在DN600的水泥管道的断口端，安装密封甲管(通过承插方式)，并进行填料密封。如断口部分为钢管道时，在DN600的钢管道的断口端焊接钢法兰。法兰的端面要平整、不能有杂物。在安装时，用力矩板手对角紧固螺栓，使个螺栓的受力均匀。以达到可靠密封。钢管内外防腐，内防腐采用IPN8710饮水无毒涂料均匀涂刷在钢管内部，外防腐采用环氧煤沥青、玻璃丝布，按照“四油三布”标准进行防腐施工。施工时应注意保证两个钢塑复合法兰在端面上的受力均匀，可靠密封，连接处的地基要平整，避免受到弯曲力。

HDPE管内衬修复大口径水泥管道技术，是我公司首次在输水管线修复中采用的新方法，为公司带来了良好的经济效益和社会效益，该技术对于今后老化输水管道的修复积累了宝贵的经验，具有较大推广空间和应用前景。相信随着管道修复技术的不断发展和完善，将会充分发挥技术优势更好的为供水行业服务。

参考文献：

[1]CJJ/T244-2016 城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程

[2]SY/T4110-2007 采用聚乙烯内衬修复管道施工技术规范