IH非开挖修复技术在供水主线修复的应用分析

IH非开挖修复技术在供水主线修复的应用分析

黄世业1,戴达奇2，倪张健2，季京宣2，程晓悦2

（1 温州市公用事业发展集团有限公司，浙江温州 325000；2 温州市自来水有限公司，浙江温州 325000）

摘 要  如果管道修复采取路面开挖方式，容易造成道路堵塞、环境破坏、地面起伏和工程扰民等问题，因此可以采用非开挖修复的施工工艺，能够最大程度降低上述负面影响。通过现场勘查、成本考量与可行性探讨，确定对某涉铁De315给水管道应用IH非开挖内衬修复技术进行老旧管道破损修复，其中复合材料软管采用折“U”穿插修复方法，穿插内衬管前后利用CCTV可视化检查。该项技术实施工期短、施工方便且环境友好，修复后运行近两年状态良好，认为该工艺适用于铁路、高速公路等下穿管道的修复，具有广泛的应用空间。

关键词  供水管道  下穿铁路  非开挖施工  内衬修复  技术应用  

Application Analysis of IH Trenchless Repair Technology in Water Supply Main Line Repair

HUANG Shiye1, DAI Daqi2, NI Zhangjian2, JI Jingxuan2, CHENG Xiaoyue2

（1. Wenzhou Public Utilities Investment Group Co., Ltd, Wenzhou 325000, China；

2. Wenzhou Municipal Water Supply Co., Ltd, Wenzhou 325000, China）

AbstractIf the road excavation method is used in pipeline restoration, it is easy to cause traffic obstruction, environmental damage, ground deformation and residents' disturbance, etc. However, the construction process of trenchless restoration can minimize the above negative effects. Through site investigation, cost consideration and feasibility discussion, it is determined to apply IH non-excavation lining repair technology to repair the old pipes of an De315 water supply pipeline crosswise under the railway.The composite hose is pressed into a "U" shape and inserted into the original damaged pipe, and the Closed Circuit Television(CCTV)  is used before and after interpenetration of the lining pipe. The technology is environmentally friendly, and the construction time of the project applying this technology is short and convenient, and the pipeline repair is in good condition for two years after completion. It is considered that the technology is suitable for the repair of underpass pipelines such as railways and expressways, and has wide application space.

Keywordswater supply pipeline  underpass railway  trenchless construction  lining repair  technology application

随着时间的推移，城市供水管道的泄漏和腐蚀问题越来越严重，针对老旧管道的修复和改造在城市发展过程中不可避免。目前城市管道下穿既有高速铁路一般采用非开挖施工技术，中小管径管道施工常使用水平定向钻工艺，大管径的管道施工铺设则采取顶管法[1-2]。管道建设投用数十年后，部分管道因材料老化、腐蚀、外力破坏等原因造成管道破损亟需修复，非开挖修复技术在城市管道修复工程中重视程度加深，也逐渐成为埋地管道施工技术第一选择

[3]。横向下穿铁路的破损给水管道，其采用非开挖修复技术的优势明显，一是修复过程中工程对铁路运行干扰小，无需在临近或穿越线路区域因管道施工对铁路线路封线，二是工程受现有设施影响小，三是其现场施工工作面较小，对站区土建破坏程度小。进一步说，非开挖修复能使管道原有的路径得到利用，便于施工导向和控制，对管道扩容修复也有一定的帮助[4]。非开挖施工技术对城市交通、生态环境等影响极小[5]，修复结果完全达到输水使用要求，且施工周期较短，综合设施的成本也较低。

1 工程概况

本次所实施非开挖修复的De315 PE100给水管，管道总长约150 m（图1），下穿铁轨，上无阀门三通以及消火栓等配件，管线按1段内衬考虑，开挖工作坑2个，设置专用接头2只。原管道内径275 mm，

[作者简介]黄世业（1978-），男，本科，研究方向为给排水工程，E-mail：13957799801@139.com。

[通讯作者]戴达奇（1982-），男，本科，E-mail：qiqidai1982@163.com。

内衬管采用DN250软管，软管加压膨胀后贴合原管。

图 1 涉铁埋地管道俯瞰示意

Fig.1 Overhead View of The Buried Pipeline Crossing The Railway

2 修复工程的技术方案

De315 PE100给水管道改造采取非开挖修复，在技术方面分析，该管管线在铁路下，采用全断面开挖方式，需停运铁路运输，开挖修复成本无法预计，且由于管径过小无法人工进入进行不锈钢钢内衬修复，因此考虑采用内衬修复技。

2.1 IH管道组成及特点

2.1.1 复合软管管体组成

根据待修复管线的输送介质的要求，本项目所用内衬管材为三层结构，外层耐磨层采用专用改性材料，中间为承压层，主要采用高强度纤维材料，内层为介质输送层（专用改性材料）。内衬管道公称直径250 mm，壁厚4.5 mm，设计压力为1.0 MPa，爆破压力为3.0 MPa。

2.1.2 复合软管特点

IH管道承压能力强，承压复合软管裸管承压可根据项目情况设计，同时赋予管道柔韧性，抵抗地下断层和扰动，可以满足原管道的使用要求，管道可承受负压，耐水锤能力强，管道修复后充分发挥了各层材料的特点，为延长原管线的使用年限提供了更加可靠的保障[6]。

IH管道的一次施工距离长，由于承压复合软管单根长度较长，通常在20-5000m范围内均可按实际需求设计制造，可以实现较远距离的管道非开挖修复。同时，该内衬管道过弯头能力强，由于承压复合软管具有柔性高、可扁平的特点，管材可以一次通过R≥5D弯头，可以实现多弯头管道的非开挖修复。施工速度快，承压复合软管单根长，内衬修复施工速度可达300-400m/h，可大幅度缩短管道修复的施工周期。

同时，根据本工程特点，复合软管专用接头使用抱箍式接头。

2.2 软管内衬修复技术原理

IH软管内衬修复技术是在供水管道中将承压复合软管“U”折叠式压缩后的衬垫(图 2)形成“管中管”的复合结构，形成独立承压、防腐性能优异的复合衬管，其技术原理如图 3 所示，与原金属管道的机械性能合二为一。

图 2 IH软管压“U”折叠示意图

Fig.2 IH Hose Folds Like "U"

图 3 穿管施工示意图

Fig.3 Schematic Diagram of Pipeline Construction Technology

3 施工工艺

3.1 施工工序及流程

IH 软管内衬法的现场施工包括内衬管穿插安装和接头安装，整管试压三个主要过程，IH 软管内衬修复工艺流程如图5所示：

图 4 施工流程图

Fig.4 Construction Process

3.2 施工方案

3.2.1 工作坑与施工作业面

根据实际工程需要，对工作坑尺寸进行设计和计算。考虑到穿管和装接头需断管，断管时操作空间需要长度至少为1.5 m，断管后原管两端至少保证各0.5 m，鉴于原管道为PE管可直接断管，初步确定工作坑长度为2.5m。工作坑宽度则考虑管道两侧需各留出0.75 m的工人操作空间，确定为1.8m。管道埋深位置约为1 m，工作坑深度为管底标高+0.5m，因此确定为1.5 m。起点工作坑施工作业面占地尺寸约为5m×10m（工厂折U），终点工作坑施工作业面占地尺寸约为5m×10m。

3.2.2 施工主要工序

    须根据现场踏勘情况，确定工作坑开挖位置，开挖好后建立安全围挡。施工主要步骤为：①取掉一段1-1.5 m旧管道，并对管道断口进行打磨处理，保证管道接口处的光滑平整；②利用导线器从折U区域的断管口处导入软揽，清理后在待修管道上安装钢缆保护滑轮，减少后期拖拉管道摩擦；③采用CCTV穿绳的方式检测管道内部情况，确保管内平整；④穿插拉入管线，做好接头固定，采用空压机注入空气、缓慢胀管；⑤完工后进行试压，连接新旧管道。

4 施工技术关键

4.1开挖工作坑

尽量减少工作坑的开挖面积，最大限度减少环境影响，不影响现场施工作业，且为便于施工作业，工作坑底部标高应低于管道底部50 cm，且留出施工开挖坡道区域，同时应避开其他可能影响作业的设施。本项目工程施工所在区域土质较好，因此开挖工作坑考虑局部土质因素外，应关注开挖深度，对超过2.5 m深的工作坑须妥善加固处理。

4.2 原管道改造

工作坑内的阀门、弯头、三通等无法穿插内衬管件，修复前应选择断开，同时制作相匹配的焊接式注胶专用接头。对原管道进行断管操作，断面应保证端正平整，小范围作业时须留意周边管道与其他设施，若施工中发现原管道接头出现损坏等问题，须先行修复接头，便于后续穿管作业。

4.3 胀管恢复措施

将自承压型内衬复合管拉出管道后，在其两端安装涨管夹及进气阀，采用空压机通过进气阀对其进行内部打压。内衬复合管在涨管过程中需逐步加压至0.5 MPa，直至所有折U纤维胶带爆裂,恢复原有内衬管道直径，并贴合原管内壁。

4.4 端口的处理和连接

测量管道口外自承压型内衬复合管的长度，切掉多余复合管后安装专用接头，并对接头外套进行注胶，自承压型内衬复合管使用焊接式注胶专用接头通过将接头外套和接头芯子焊接在原始管道，形成管道的连接,以满足长期使用。

4.5 工作坑的回填

采用素土回填工作坑，回填后夯实管道周围的土壤，完成地面修复。考虑到管道热胀冷缩时其法兰盘会随着管道发生同步位移，为保证后期管道运行长期稳定和供水安全，工作坑回填材料应具有良好弹性，以最大程度控制给水管道与法兰位移的阻力,尽量避免接口发生松动或错位。

5 结论

随着城市建设的快速推进，必须提高城市供水管网输送能力，由于新建管道数量的急剧增加，地下空间进一步压缩，导致管道新建难度成倍增加，同时改造城市供水管线的日益严重漏损和腐蚀已经成为一种必然。采用传统“马路拉链”施工耗资巨大，并且城市管理人员和市民对交通堵塞、环境破坏、地面变形、工程扰民等造成的影响和损失已经很难再接受。而从技术上解决这些管网的问题，衬里修复的工艺完全可以在这些管网中得到应用。非开挖修复方法的总体优点是修复的负面影响较小，修复所占用的场地相对较少，对地面、交通、环境以及周边地下管线等具有广泛应用空间的影响较小，无论从经济成本、社会成本还是环境成本上看，相对于开挖施工存在的较大负面影响，推广应用非开挖修复技术势在必行。

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