城镇燃气管道非开挖修复现场...内衬法施工质量控制要点分析_冯涛.pdf

安全生产Safety in Production 26城市燃气 2022/12 总第 574 期冯 涛1，张思畅1，张 波2，宋月海31.北京市煤气工程有限公司；2.北京市燃气集团有限责任公司第三分公司；3.北京市燃气集团有限责任公司教育技能中心城镇燃气管道非开挖修复现场成型折叠管内衬法施工质量控制要点分析摘要：本文针对现场成型折叠管内衬法修复技术的工艺特点、施工方法、质量控制要点等方面进行阐述，分析了修复时施工过程中应重点关注的问题。关键词：燃气管道；非开挖修复；现场成型折叠管内衬法；质量控制要点doi:10.3969/j.issn.1671-5152.2022.12.0051 概述随着我国城镇化进程快速发展，自上世纪八九十年代起，燃气逐步进入城镇居民生活，现阶段城镇燃气使用普及率已达97.87%，在这快速发展的过程中，很多早期建设的燃气管网设施运行已达二三十年以上，燃气设施的修复更新工程也在逐年增加。采用传统全线开挖方式修复或更换城镇埋地燃气管道由于施工周期较长、对城市交通影响较大、拆迁量较大等问题，燃气管道修复改造过程中受到许多限制。相校于传统方式，非开挖修复更新技术的优势逐渐体现，在现阶段燃气管网技改修复工程中所占比重逐年增长。常见的城镇燃气管道非开挖更新修复技术包括：插入法、工厂预制成型折叠管内衬法、现场成型折叠管内衬法、缩径内衬法、静压裂管法及与翻转内衬法1。各种修复技术都有其适用范围与特点。本文就现场成型折叠管内衬法非开挖技术的工法特点、施工方法、质量控制要点等进行分析。2 现场成型折叠管内衬法2.1工法简介现场成型折叠管内衬法修复技术主要工法为：通过专用设备将圆形的聚乙烯管压制成U形，此时聚乙烯管的横截面积将减少约40。再将被压制的聚乙烯管通过专用机械使用高强度绑带将其缠紧2，随后将保持U型的聚乙烯管道用液压牵引设备将其拖进要修复的旧管道内3，最终将U型聚乙烯管通过常温水加压或其他介质将缠绕带胀断，并使U型聚乙烯管复原成圆形，使圆形管道与原管道内壁紧密贴合，最终形成的是原管道作为一定程度上可以起到金属套管保护图1折叠管内衬法修复原理图安全生产Safety in Production 27城市燃气 2022/12 总第 574 期作用的全新聚乙烯燃气输送系统。2.2施工工序简介前期准备施工场地设置及工作坑开挖CCTV内窥初检旧管道清理CCTV内窥检查聚乙烯管焊接机械压U型高强度胶带缠绕定型牵引U型聚乙烯管插至母管内端口处理U型聚乙烯管复原CCTV内窥复检工作坑管道连接管线试压工作坑回填。2.3适用范围现场成型折叠管内衬法修复应采用PE100或PE100-RC混配料，折叠管内衬法修复工程允许采用SDR21（SDR：标准尺寸比）、SDR26聚乙烯管材。受限于现场设备条件，现场成型折叠管内衬法只能采用SDR26系列的聚乙烯管材4，在-2020工作温度条件下，聚乙烯燃气管道的最大工作压力按聚乙烯燃气管道工程技术标准（CJJ632018）第4部分管道设计中给出的公式计算5。当公称外径小于160mm时，SDR26管材壁厚小于6mm6。根据聚乙烯燃气管道工程技术标准（CJJ632018）要求，壁厚小于6mm的聚乙烯管道连接不应采用热熔连接，现场成型折叠管内衬法必须采用热熔连接，因此现场成型折叠管内衬法不适用于修复DN150mm及以下的在役管道。3 施工场地准备SDR26系列的聚乙烯管材，由于自身材料柔性较好，目前技术允许母管的最大弯度为22.5。施工场地设置及工作坑开挖（以DN300，埋深2.5m为例），通过公式L=H/tan22.5 可计算出基坑长度不得小于4.5m，并随母管埋深增加需进一步增加基坑长度及深度，一般情况下现场成型折叠管内衬法需明开6m*3m*3m工作坑。由于现场成型折叠管内衬法需在现场进行聚乙烯管道焊接工作，然后进行U型折叠。折叠机械长约4m、宽3m，聚乙烯管道长12m，故最佳现场场地尺寸约需18m*4m。特殊情况下可采用短管节连续焊接法，以减小预制场地需求，但由于焊口数量成倍增加，施工质量风险同比增加。4 质量控制要点现场成型折叠管内衬法质量控制的重点主要在于材料、旧管道内壁清理、焊接、复原处理、接头处理等环节。4.1材料质量控制现场成型折叠管内衬法需按既有燃气管道内径定制SDR26系列聚乙烯管，符合燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第1部分：管材（GB/T15558.12015）要求，国内聚乙烯燃气管生产厂家均可依据该标准进行定制，在管材进场时应对管材的材质单、出厂合格证及其它各项外观指标进行检查。4.2旧管内壁清理质量控制由于折叠管内衬法中，在役管道内壁清理的主要目的是便于U型聚乙烯管进入，质量控制要点在于必须将管道内积垢和内壁异常凸起物、尖锐毛刺清理干净，防止内壁附着物及尖锐毛刺等在穿入U型聚乙烯管时划破缠绕带或划伤新建管道而影响施工质量。清理方法多采用高压水清洗、牵引拖拽钢刮、钢刷、海工法名称修复后管道最高压力级（MPa）修复母管材质可修复管径单段最大适宜长度（m）允许母管弯度（）现场成型折叠管内衬法0.4金属管道DN200DN50040022.5表1现场成型折叠管内衬法修复技术指标工作坑适宜尺寸（按DN300埋深2.5m为例）6m*3m*3m三通优先开挖凝水缸优先开挖原封堵作业点视情况可选择开挖弯头优先开挖原抢修补漏点视情况可选择开挖防腐层破损点视情况可选择开挖表2工作坑技术参数表冯 涛等城镇燃气管道非开挖修复现场成型折叠管内衬法施工质量控制要点分析安全生产Safety in Production 28城市燃气 2022/12 总第 574 期绵球等。在开始清理前，应对旧管道进行CCTV内窥检查并记录管道内的实际情况，重点检查焊口接缝处、曾发生漏气抢修位置，随后根据管道检查情况由现场工程师制定清理措施；在进行高压水清理时，应注意水枪行进速度不宜超过1m/min；清理完成后，应再次进行CCTV内窥检查并记录，主要是检查积垢是否清理干净及管道内壁是否有异物凸起及尖锐毛刺。4.3焊接质量控制现场折叠管内衬修复用的聚乙烯管道应采用热熔对接，工作坑内宜采用电熔连接；根据修复工艺流程，需先将聚乙烯圆管在预制场地中进行热熔焊接，焊接后使用机械进行U型折叠，然后利用液压牵引机进行穿管拖曳作业；故热熔焊缝成为修复段较为薄弱点，为了确保焊接质量，操作人员必须严格执行聚乙烯管道热熔焊接程序，并详细填写焊接记录及检查记录，并由现场质检员复核。4.4U型压制及缠绕带定型质量控制聚乙烯圆管由液压牵引机并经过压制机压成U形。U型压制机上、下和左、右的限位轴辊要根据所压聚乙烯管的直径进行调整并复核7。已经压制成型的U型聚乙烯管采用高强度的玻璃纤维缠绕带连续缠绕定型。缠绕带的缠绕速度应与U型聚乙烯管行进速度一致。操作人员根据U型聚乙烯管的直径调整缠绕带的滚轮角度，使得缠绕带连续平整地绑扎在U型聚乙烯管的表面。缠绕带的绑扎密度根据聚乙烯管的壁厚和穿插的距离而定。普通穿插以基本覆盖为原则进行绑缚。U型聚乙烯管在穿插过程中，有可能会因摩擦导致缠绕带崩断，U型管在途中意外复原的情况。一般在机械缠绕后，操作人员每隔50cm100cm人工补缠缠绕带数圈。4.5U型聚乙烯管牵引质量控制用缠绕带定型的U型聚乙烯管，在液压牵引机的牵引下应平稳的插入要修复的管道内。牵引速度一般控制在5m/min8m/min，并控制牵引力符合标准要求，并记录施工过程的牵引力。为保证U型聚乙烯管在钢管入口处不被划伤，在管口应设置安装上、左、右三侧防划伤滚轴。牵引过程中应随时检查聚乙烯管管体的完好状态，保证内衬管与母管在一条轴线上，以最大程度减少摩擦阻力。在U型压制机的前后应使用架辊和地辊使聚乙烯管处于架空状态，以防内衬管外壁受损8。4.6折叠管管端定型及复原质量控制折叠管在工作坑的两端宜留有不少于1.5m的施工余量，折叠管在母管内定位后，应在管侧两端安装盲图2聚乙烯管道压制及机械绑带实物图图3人工补缠实操图图4插入口定位滚轴实物图安全生产Safety in Production 29城市燃气 2022/12 总第 574 期板封死，其中一端盲板应设置充水口、压力表。随后对U型聚乙烯管进行复原处理。在内压力作用下，折叠管可以自行崩断缠绕带，在此过程中，应严格控制升压速度，复原压力应按施工工艺评定参数执行，复原过程中水温、水压及进水量宜不少于每2min自动地测量和记录。折叠管恢复圆形后，稳压时间不宜少于24h。在城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程（CJJ1472010）中6.1.2中规定现场折叠管的复原应采用清洁的常温水。而修复后的燃气管道存在排水困难的问题，实际施工过程中多采用压缩空气作为管道复原作业介质，复原作业过程中控制好压缩空气温度及稳压时间。复原作业介质的选择需进一步研究论证。4.7接头处质量控制城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程（CJJ/T 1472010）中规定：采用现场成型折叠管内衬法进行修复时，工作坑内宜采用电熔连接。SDR26系列聚乙烯管管壁较薄，虽具有一定强度，但在没有外钢管保护的情况下，抗折、抗剪及抗外力穿透的能力较常规聚乙烯燃气管差距较大，在燃气行业一般不单独使用。为实现与其他管段具有相同的保护条件，避免成为整个系统中的薄弱点，应考虑采取措施对聚乙烯管进行保护。接头处多采用薄壁聚乙烯管（SDR26）电熔套筒标准聚乙烯管短节（SDR11）电熔套筒后续薄壁聚乙烯管（SDR26）的方式。接头处外露的SDR26聚乙烯管可以采取在裸露薄壁聚乙烯管外加钢制套管后回填；或者在工作坑处采用砖砌保护沟，沟内填砂并加沟盖板的方式。5 结语现场成型折叠管内衬法修复技术可实现老旧燃气管线修复，施工中的质量控制对修复后燃气管道安全运行十分重要。在进行现场成型折叠管内衬法修复时，应重点关注以下问题：（1）应严格控制现场折叠管内衬修复法应用范围，修复管道的最大工作压力不应超过0.4MPa。修复管径范围DN200-DN500。（2）现场折叠法质量控制分为材料、旧管道内壁清理、焊接、折叠管压制及牵引、复原处理、接头处理等环节。在进行旧管内壁清理时，应重点检查积垢是否清理干净及管道内壁是否有异物凸起及尖锐毛刺；在进行缠绕带固定过程中，每隔50cm100cm应人工补缠缠绕带；牵引过程中，严格控制牵引力，牵引速度宜控制在5m/min8m/min，并在管口处设置上、左、右三侧防划伤滚轴；折叠管复原时应严格控制升压速度；恢复圆形后，稳压时间不宜少于24h。（3）复原介质应选用常温水，但施工中考虑排水等因素也常采用压缩空气作为复原介质。采用压缩空气作为复原介质应进一步研究论证。（4）接头处理时，宜采用电熔连接，接头处外露的SDR26聚乙烯管，应考虑采取措施进行保护。参考文献1 城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程：CJJ/T 1472010 S.2 林永志，王亮，赵铁成，等.U-HDPE内衬修复管道技术的研究与应用J.非开挖技术，2006.5：41-45.3 林永志，王树立.采用U-HDPE修复输水管道的实践与分析J.城镇供水，2003.5：16-18.4 雷素敏，白丽萍，方媛媛，等.城镇燃气管道非开挖修复更新工程用聚乙烯管J.煤气与热力，2020.12：32-36+42-44.5 聚乙烯燃气管道工程技术标准：CJJ632018S.6 燃气用埋地聚乙烯（PE）管道系统第一部分：管材：GB15558.12015 S.7 张宏伟，郑少博，孙福强.上水管道改造应用U-HDPEJ.建设科技，2009.7：48-49.8 刘政修.非开挖地下消防水系统U-HDPE管内衬修复工艺J.当代化工研究，2012，10：54-58.冯 涛等城镇燃气管道非开挖修复现场成型折叠管内衬法施工质量控制要点分析