0   引言

美、英、日等國(guó)對(duì)使用幾十年甚至一百年以上的排水、給水管道進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)起步較早。最初采用的是原位固化修復(fù)技術(shù)，隨著材料和電子技術(shù)的發(fā)展，PE管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)被推廣使用，逐漸形成了專業(yè)化的管道內(nèi)襯修復(fù)公司。20世紀(jì)90年代初該施工技術(shù)被引入我國(guó)，經(jīng)過(guò)在石油系統(tǒng)開(kāi)發(fā)研究，逐步成熟并形成完整的技術(shù)體系，在國(guó)內(nèi)迅速發(fā)展。目前涉及給水、排水、化工、熱力和天然氣等管道修復(fù)工程，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1  修復(fù)背景和目的

西張水源地二期 DN900 輸水管線 ，修建于 1973 年，材 質(zhì)為水泥承插口管道，經(jīng)過(guò)幾十年運(yùn)行，管材陳舊落后 ，部分接口 漏水 ，存在極大供水安全隱患并且漏損嚴(yán)重 。由于敷設(shè)年代久 遠(yuǎn)，埋設(shè)深度和地形地貌也發(fā)生了很大的變化 ，原先鋪設(shè)在農(nóng)田 和荒地的管線，幾經(jīng)變遷 ，現(xiàn)在已被農(nóng)田 、道路 、廠區(qū)所覆蓋 ，若采 取開(kāi)挖施工方式更換新管 ，需重新辦理規(guī)劃手續(xù) 、重新設(shè)計(jì)耗時(shí) 較長(zhǎng) ，并且征地 、拆遷量大 ，且受施工場(chǎng)地所限，部分位置須斷路 施工，影響交通 ，開(kāi)挖難度大 ，費(fèi)用較高 。

為加快城市供水管網(wǎng)改造步伐，保障城市供水安全 ，降低城 市供水管網(wǎng)漏損率 ，節(jié)約城市水資源 ，盡量縮短施工時(shí)間和減少 停水次數(shù)。根據(jù)管網(wǎng)運(yùn)行和現(xiàn)場(chǎng)踏勘情況，經(jīng)過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比 較，技術(shù)部門商定首次采用非開(kāi)挖 HDPE 管折疊內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù) 對(duì)該輸水管線進(jìn)行修復(fù)改造 ，修復(fù)管線全長(zhǎng) 22 000  m ，管徑為900 ，工程計(jì)劃分兩期完成，首期為 6 600 m0

2    主要原理

HDPE管折疊內(nèi)襯法采用牽拉的方法  ，通過(guò)變形設(shè)備將 HDPE 管壓成“ U” 型并用纖維膠帶綁扎 ，通過(guò)牽引機(jī)將 HDPE 管 穿入被修復(fù)管道中，然后通過(guò)加壓將其打開(kāi)并恢復(fù)到原來(lái)的管徑，使 HDPE  管漲到被修復(fù)管道的內(nèi)壁上，與舊管道壁緊貼 ，形成 防腐性能與被修復(fù)管道的機(jī)械性能相結(jié)合的一種復(fù)合結(jié)構(gòu)材料 。

3   材料和主要機(jī)械設(shè)備

3. 1    材料

本工程選用 PElOO  的高密度聚乙烯（ HDPE ） 管道 ，屈服強(qiáng)度 大于 22  MPa ，彎曲模量 900  MPa0

3. 2    主要機(jī)械設(shè)備

1） 變形機(jī)（ 折疊機(jī)或縮徑機(jī)） ，靠牽引機(jī)帶動(dòng) ，由多級(jí)滾輪將 HDPE 管壓制成 U 型進(jìn)行縮徑的主要設(shè)備 。2 ） 熱熔焊機(jī) ，將每根 12 長(zhǎng)的 HDPE 管，熱熔焊接成連續(xù)長(zhǎng)度的 HDPE 管，每個(gè)焊口都 要經(jīng)過(guò)探傷實(shí)驗(yàn) 。3 ） 刨刀盤 ，HDPE管焊接前利用刨刀將管口進(jìn)行修正對(duì)齊的設(shè)備。4)液壓臺(tái)車，焊接管道時(shí)利用液壓裝置對(duì)管道進(jìn)行固定和擠壓以達(dá)到焊接壓力的設(shè)備。5)牽引機(jī)裝置，用于牽引HDPE管的動(dòng)力設(shè)備，由電機(jī)、鋼絲繩、啟動(dòng)調(diào)速和制動(dòng)開(kāi)關(guān)及絞盤組成。6)工作機(jī)器人，通過(guò)攝像頭檢查舊管內(nèi)部情況，HDPE管修復(fù)情況和傳遞牽引鋼絲繩的設(shè)備。7） 法蘭盤壓邊模 具，通過(guò)加熱設(shè)備加熱 HDPE 管管端 ，利用模具將 HDPE 管做翻 邊處理與法蘭制成復(fù)合法蘭 ，從而實(shí)現(xiàn)管道與管道 、管道與閥門 的連接。

4   施工工藝及要求

1） 按批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)、施工方案和安全應(yīng)急預(yù)案 ，進(jìn)行 施工前準(zhǔn)備。2 ） 定位放線。3 ）開(kāi)挖工作坑并根據(jù)土質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)情 況進(jìn)行支護(hù) 。4 ） 斷管排水，利用工作機(jī)器人攝像頭對(duì)管道內(nèi)部進(jìn) 行查看，清除舊管道中大于 5% D 的硬垢（ D 為管徑）。 5 ） 拖入口 工作坑位置對(duì)要焊接的 HDPE 管進(jìn)行布管 、對(duì)口 ，將要焊接的管口進(jìn)行修口切削，保證焊口平整 ，防止焊接不勻。6 ） 將焊口用清 潔液進(jìn)行清潔處理 ，保證焊口無(wú)灰塵和油漬等雜質(zhì)后進(jìn)行焊接作 業(yè) ，調(diào)節(jié)液壓泵達(dá)到 7 kg  8 kg 的焊接壓力 ，熱熔焊機(jī)溫度保持在 200 ℃ 士 5 ℃，穩(wěn)壓 30 s 左右，待焊口出現(xiàn) 3 mm 5 mm 均勻的翻 邊后，保持壓力冷卻 30 min 40 min ，泄壓后完成焊接 。7 ） 出口工作坑處固定牽引機(jī) ，地錨要進(jìn)行安全計(jì)算 ，將牽引機(jī)固定牢固 ，利 用工作機(jī)器人將牽引鋼絲繩傳遞至入口處 。8 ）己焊接好的 HDPE 管端部做成彈頭狀 ，將牽引端鋼絲繩與其牢固連接 。9 ）牽引機(jī)通 過(guò)鋼絲繩牽引 HDPE  管穿過(guò)縮徑機(jī)，將 HDPE  管壓成 U 型進(jìn)行縮徑處理 ，縮徑量控制在 30%   35'7毛，嚴(yán)禁出現(xiàn)死角或皺折現(xiàn)象 。10） 將縮徑后的 HDPE 管用纖維膠帶綁扎固定，要求綁扎間距合 理，保證在牽引過(guò)程中 U 型管不會(huì)因綁扎力不夠而崩開(kāi) 。11）慢 慢將 HDPE 管拖入要修復(fù)的管道中 ，牽引力不得大于 HDPE 管屈服強(qiáng)度的 50% ，注意 HDPE 管不被坑壁 、舊管端口劃傷。12） 牽引 到位后 ，兩端超出管口 80 mm 以上，將 HDPE 管兩端封堵 ，氣泵慢慢泵入氣壓并持續(xù)一定時(shí)間 ，使  HDPE     管完全漲開(kāi)至原狀。 13） 利用工作機(jī)器人影像傳遞檢查 HDPE 管漲開(kāi)’情況，保證其全部 漲開(kāi)到位 ，與修復(fù)管壁貼緊 。14） 修復(fù)管端安裝鋼制管套 ，利用模具對(duì) HDPE 管端做翻邊處理與鋼法蘭制作成復(fù)合法蘭 ，同間門或管道 進(jìn)行連接，進(jìn)行翻邊時(shí)控制好加熱溫度 ，時(shí)間過(guò)長(zhǎng)容易造成 HDPE 管碳化發(fā)脆，影響質(zhì)量。15） 打壓 、沖洗消毒后完成修復(fù)工作 。

5   HDPE 管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)分析