深圳市自來(lái)水（集團(tuán)）有限公司
韓德宏 楊印臣 姜洪濤

　　深圳市自來(lái)水（集團(tuán)）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(méi)有采取內(nèi)防腐措施,經(jīng)調(diào)查，此類管道長(zhǎng)約120KM。為保護(hù)管網(wǎng)水質(zhì)，減少漏耗，公司決定有計(jì)劃有步驟地對(duì)這些管道進(jìn)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(dāng)困難。如采用傳統(tǒng)的”大開(kāi)挖”作業(yè)方式,會(huì)對(duì)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(fù)地表付出高昂的代價(jià),各種輔助工作量和費(fèi)用將超過(guò)工程本身，對(duì)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(kāi)挖”簡(jiǎn)直不可能。
　　針對(duì)這種現(xiàn)狀,我們計(jì)劃對(duì)不具備開(kāi)挖條件更新的管道采用免開(kāi)挖技術(shù)。98年公司初次接觸了解有關(guān)免開(kāi)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(jìn)行了走訪調(diào)查,并通過(guò)國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)對(duì)免開(kāi)挖技術(shù)的最新進(jìn)展和應(yīng)用情況進(jìn)行了仔細(xì)查詢。2000年，又派出工程技術(shù)人員赴天津、沈陽(yáng)、大連、中原油田學(xué)習(xí)、考察。結(jié)合公司的實(shí)際情況,我們?cè)瓌t確定采用翻襯工藝實(shí)現(xiàn)舊管線的更新改造，99年開(kāi)展了試驗(yàn)階段的工作，不久將采用此項(xiàng)技術(shù)更新一條DN400的管道，長(zhǎng)約1KM。
　　本文簡(jiǎn)要介紹一下我們所收集到的資料及目前所開(kāi)展的工作。

　　一. 工藝原理及特點(diǎn)

　　翻襯工藝的基本原理是,使用帶隔水膜的浸透熱固性樹(shù)脂的纖維增強(qiáng)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(shù)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(shù)脂固化,形成堅(jiān)硬的剛性管道,從而取代舊管道,實(shí)現(xiàn)地下管道免開(kāi)挖原位更新。舊管道成為新管的外保護(hù)層，新舊管道共同承壓，其性能和使用壽命都較“大開(kāi)挖”更換新鋼管提高50%以上。同時(shí)工程費(fèi)用和擾民程度都明顯降低。

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

　　二．施工過(guò)程

　　1． 工作坑開(kāi)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?jī)蓚€(gè)工作坑之間為一個(gè)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(gè)工作段長(zhǎng)度通常不宜超過(guò)400M。
　　工作坑選址時(shí)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(kāi)其他市政管網(wǎng)交匯處和人口稠密區(qū)，避開(kāi)交通干道，地表開(kāi)闊便于施工機(jī)具進(jìn)出和展開(kāi)。
　　工作坑選址確定后，就可以組織開(kāi)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(guò)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(diǎn)會(huì)壓入襯管，使該部位減薄甚至被穿透，嚴(yán)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(duì)早期敷設(shè)的直縫焊管尤其如此。
　　管道清理有機(jī)械、化學(xué)和電磁等多種方法，適合本工藝的主要有機(jī)械刮削和高壓水射流兩種方式。通常采用機(jī)械刮削，對(duì)柔性垢層則用高壓水將之從內(nèi)壁上剝離后用機(jī)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(jī)打磨，打磨下的廢渣必須完全清除出工作段。
　　3． 翻襯準(zhǔn)備
　　在入口工作坑搭建腳手架，固定翻襯導(dǎo)入管。導(dǎo)入管下端對(duì)準(zhǔn)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(tái)相銜接。
　　在工作段兩端焊接法蘭，分別連接導(dǎo)向端頭。
　　4． 翻襯管制備
　　翻襯管為復(fù)合軟管，其材料結(jié)構(gòu)如圖所示。

　　制備時(shí)先將軟管材料按舊管口徑和工作段長(zhǎng)度預(yù)制成筒狀，隔水層向外。而后將混合好的樹(shù)脂灌入其中，經(jīng)碾壓機(jī)具搟平。往返折疊放置在冷凍箱內(nèi)，運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng)。
　　5． 翻襯作業(yè)
　　襯管首端經(jīng)輸送平臺(tái)和腳手架上端的定位輥垂直穿過(guò)導(dǎo)入管，在導(dǎo)入管出口處將首端外翻，用卡箍固定在導(dǎo)入管出口外壁上。經(jīng)檢查無(wú)誤后開(kāi)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(huì)勻速地經(jīng)導(dǎo)向端頭進(jìn)入工作段，并沿工作段邊外翻邊前進(jìn)。翻轉(zhuǎn)使襯管飽含樹(shù)脂的無(wú)紡氈面向外，朝向舊管內(nèi)壁。
　　當(dāng)襯管翻轉(zhuǎn)到工作段的一半時(shí)，其尾端將進(jìn)入導(dǎo)入管。此時(shí)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(dǎo)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(guò)工作段，其出口位于出口工作坑處，回水管則位于導(dǎo)入管出口。開(kāi)啟循環(huán)水泵，加熱工作段中的水，使之達(dá)到65～75℃，在此溫度下保溫6～7小時(shí)，襯管中的樹(shù)脂就會(huì)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(dǎo)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(yàn)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(cè)壓盲板，進(jìn)行承壓測(cè)試。

　　三. 工藝發(fā)展概況及施工實(shí)例

　　翻襯工藝最早由英國(guó)工程師Eric Wood于1973年開(kāi)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(guò)二十多年的發(fā)展，目前已成為專業(yè)化的跨國(guó)企業(yè)集團(tuán)，僅該公司迄今就已更新各類管線1萬(wàn)余公里，口徑100mm～1200mm,最大運(yùn)行壓力超過(guò)1MPa。該技術(shù)已通過(guò)ISO9000國(guó)際認(rèn)證，并派生出許多相關(guān)技術(shù)，如美國(guó)的Inliner和Superliner,比利時(shí)的Nordline,丹麥的Multiling,德國(guó)的AMEXR等，國(guó)際免開(kāi)挖協(xié)會(huì)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(gè)國(guó)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(guó)家應(yīng)用更為普及。
　　我國(guó)最早開(kāi)發(fā)該項(xiàng)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(kāi)始在供水管線上使用，天津自來(lái)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(zhǎng)116m高差11m,管線上有45°和55°彎頭各2個(gè)。m。

　　四．管道更新試驗(yàn)

　　1． 試驗(yàn)條件和操作過(guò)程
　　試驗(yàn)管段總長(zhǎng)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(gè)不同短管節(jié)組焊而成。這些管節(jié)上焊道極多（共16個(gè)，加上8個(gè)組焊口，總計(jì)24個(gè)）。（見(jiàn)表）

　　管節(jié)上焊道間距60～1640mm不等，且焊道錯(cuò)口嚴(yán)重，最大達(dá)10mm之多。各管節(jié)腐蝕和防護(hù)情況相差很大，投用時(shí)間有85年前的，也有尚未用過(guò)的。可以說(shuō)，這些管節(jié)基本囊括了深圳自來(lái)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。孔寬5mm,長(zhǎng)100mm左右，共12個(gè)，沿圓周隨機(jī)均布。另外在管道兩端用氣割開(kāi)了兩個(gè)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(gè)45°自制蝦米彎頭正反串接。（見(jiàn)圖）

　　試驗(yàn)設(shè)備有：清管機(jī)具1套，翻轉(zhuǎn)裝置1套，燃油鍋爐1臺(tái)，試壓泵及附件1套。
　　試驗(yàn)于1999年10月8日下午～9日下午進(jìn)行，地點(diǎn)在公司基地露天庭院內(nèi)，管段被固定在地面上。試驗(yàn)時(shí)氣溫為32℃，天氣為多云間晴，偏北風(fēng)3～4級(jí)，相對(duì)濕度60%～85%，8日有9914號(hào)臺(tái)風(fēng)的一號(hào)風(fēng)球。樹(shù)脂混配時(shí)下了約10分鐘零星小雨，隨后即放晴，直至試驗(yàn)結(jié)束。
　　準(zhǔn)備工作耗時(shí)75分鐘，翻轉(zhuǎn)作業(yè)耗時(shí)6～7分鐘，點(diǎn)火準(zhǔn)備耗時(shí)20分鐘，加熱耗時(shí)65分鐘（水溫從30℃升到75℃），恒溫6小時(shí)（水溫65～75℃）后停止加熱和循環(huán)。約16小時(shí)后（氣溫為24～30℃），水溫自然降至44℃開(kāi)始放水。端口處理耗時(shí)1小時(shí)，裝上盲板和試壓泵進(jìn)行試壓。
　　2． 試驗(yàn)結(jié)果
　　● 經(jīng)清管機(jī)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(dá)到St2～St3級(jí)。
　　●襯管樹(shù)脂浸漬均勻、飽滿、充實(shí)，無(wú)空白區(qū)。
　　●翻轉(zhuǎn)裝置安裝簡(jiǎn)便，燃油鍋爐升溫迅速，控溫可靠。
　　●復(fù)合軟管均勻光滑地貼在鋼管內(nèi)壁，直管段無(wú)任何皺折，在錯(cuò)口處形成圓滑過(guò)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(wú)減薄或破裂。
　　● 隔水膜及其接縫嚴(yán)密可靠，無(wú)漏水現(xiàn)象。
　　● 對(duì)管段進(jìn)行承壓、密封性及滲水量測(cè)試。承壓1.1Mpa(自來(lái)水公司對(duì)鋼質(zhì)管道的規(guī)定為1.1Mpa)。密封性測(cè)試，恒壓30分鐘壓降未超過(guò)0.5Mpa(自來(lái)水公司對(duì)鋼質(zhì)管道的規(guī)定為10分鐘),滲水量測(cè)試也完全符合自來(lái)水公司對(duì)鋼質(zhì)管道的規(guī)定。
　　● 取襯管樣片進(jìn)行浸漬水質(zhì)化驗(yàn)，結(jié)果表明，試驗(yàn)所采用的無(wú)紡氈材料對(duì)個(gè)別水質(zhì)指標(biāo)有一定影響。
　　3． 試驗(yàn)結(jié)論
　　● 翻襯工藝的實(shí)質(zhì)為更換，對(duì)舊管內(nèi)壁的清理無(wú)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(guò)程中會(huì)被樹(shù)脂所填塞，自然形成補(bǔ)強(qiáng)，無(wú)須事先另加處理。
　　●翻襯軟管的長(zhǎng)度剪裁要準(zhǔn)確，太短無(wú)法完成整個(gè)管段的更新，太長(zhǎng)則造成加熱管出口距尾端太遠(yuǎn)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(guò)流截面，增加輸送阻力。