非开挖HDPE内穿插修复技术在燃气管道改造中的应用

张高杰李德建刘 勇王 宪

(1.青岛泰能燃气集团有限公司，山东 青岛 266000；2.中国石油规划总院，中国 北京 100000)

非开挖HDPE内穿插修复技术在燃气管道改造中的应用

张高杰1李德建1刘 勇2王 宪1

(1.青岛泰能燃气集团有限公司，山东 青岛 266000；2.中国石油规划总院，中国 北京 100000)

本文介绍了非开挖HDPE内穿插修复技术在燃气管道改造中的应用状况，对此项技术的特点与应用情况进行了分析。

燃气；管道；修复；HDPE内穿插

1 背景

青岛沧口区域人工煤气输配工程始建于1986年，局限于当时国内燃气管材品种和管道施工技术，1999年前，共敷设灰口铸铁燃气管网30多公里。目前，敷设的灰口铸铁管道都已进入“老龄期”，由于管道和接口老化，致使燃气泄漏事故频繁发生，造成人民群众生命财产损失，严重影响了城市的生产和生活秩序。为确保燃气管网的稳定运行，同时考虑到人工煤气用户转换天然气规划，（天然气代替人工煤气后，铸铁管的机械柔性接口渐渐无法适应运送天然气的技术要求，极易受气体成份变化即湿气（人工煤气）变为干气（天然气）的影响而发生泄漏），我公司从2009年开始进行灰口铸铁管的改造。

在改造过程中，遇到许多问题。一是随着城市管线要求的不断强化，在市政道路、城市重要路段大面积开挖的占挖道路施工审批受到限制。二是大面积全线破路开挖时间长、扬尘大、阻塞交通，对周边环境影响大。三是异位改造因占用道路资源，规划部门难以审批，原位换管用传统施工工艺，占路时间长，开挖道路面积多。在这种背景下，深入研究探讨针对燃气管道的非开挖修复技术具有重要的现实意义和长远的战略利益。

2 国内外研究现状、发展动态

20世纪80年代，日本和欧美等国开始系统研究开发非开挖技术，并逐步推广应用到地下管线的敷设和旧管更新，发展速度很快；到20世纪90年代，日本、法国、德国、美国等发达国家的非开挖技术用于地下管线已占全部管线工程的10%，在德国柏林已高达40%。目前非开挖管线修复技术现已在西方发达国家成为一项政府支持、社会提倡、企业参与的新的技术产业，成为城市现代化进程中的一项关键技术。

近年来，国内开始出现的非开挖修复地下管线的管中管技术是在借鉴国外技术的基础上在工程中不断总结提高，使这一非开挖技术逐步走向成熟，并开始被人们广泛接受。据不完全统计。近几年全国各地燃气、自来水、排水、石油化工行业每年非开挖管中管修复地下管线的工程总造价均在1亿元人民币以上。非开挖修复地下管线的方法被更多的业内人士看好。

3 非开挖HDPE内穿插修复技术在燃气管道改造中的应用

2012年，我公司在沧口区域四流北路中压灰口铸铁管改造中应用了HDPE内穿插修复技术。

3.1 HDPE内穿插技术介绍

3.1.1 原理

将圆形HDPE管压成U形，使其截面积减少约40%，在牵引作用下将PE管插入原管道内部，而后将具记忆特性的HDPE管经加压再恢复到圆形并与原管道紧密贴合，最终形成内壁光滑、无污染、高强度的全新管道。

3.1.2 技术特点

对原有管径损失小，工作段距离长，施工时间短，材料质量有保障，施工受外界因素干扰小等优点。

修复管径：DN300-DN1000；

修复后的管线运行压力：0.4Mpa。

3.2 HDPE内穿插技术在四流北路灰口铸铁管改造中的应用情况

3.2.1 工程概况

沧口区域四流北路DN300中压人工煤气灰口铸铁管道非开挖穿PE管改造工程全长1108米，施工方式是在原DN300的灰口铸铁管穿插Φ290SDR26的HDPE管。

3.2.2 施工流程

操作坑开挖、管道断口、排水→HDPE的地面对接、检查→管道检测、清垢→PE管穿插施工→分段进行试压验收→施工管段间的连接及管件的安装→PE管裸露部分保护→试压→回填工作坑→全线进行投产运行。

1）工作坑开挖

由于涉及4个凝水缸、1个阀井及8个“S”弯，因此，本改造工程共开挖了15个作业坑。工作坑采用人工开挖或机械开挖，其开挖尺寸及断口尺寸见下图（在开挖中要适当放坡）。

图1

2）PE管焊接

在施工现场用“HDPE管道热熔焊机”，将单根HDPE管(12m/根)，根据管线测量的实际长度和现场作业情况焊接适当的长度。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，迅速将两个端面在一定的压力下，进行对接，保温、保压规定时间后两根HDPE管会牢固地对接在一起。

3）旧管道检测、清理

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。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。

4）HDPE管穿插

（1）机械压U

HDPE圆管由液压牵引机牵引并经过专利压制机压成U形。U型压制机要根据所压HDPE管的直径进行调整并复核。

（2）高强度胶带缠绕定型

压制成型的PE管用高强度的缠绕带连续缠绕定型。缠绕带的缠绕速度应与PE管行进速度要一致。缠绕带的绑扎密度根据HDPE管的壁厚和穿插的距离而定。

（3）牵引PE管至旧管内

缠绕带定型的U-HDPE管在液压牵引机的牵引下平稳的穿插入要修复的管道内。在管口安装上、左、右三侧防划伤滚轴。

（4）管道复原

HDPE管在旧管道内定位后，立即对管道两端用液压工具进行管口复圆。两端用盲板封死，充入压缩空气。HDPE管在压缩空气的作用下，可以自动崩断缠绕带而恢复成圆形与原管道内壁紧密贴合，从而形成完整、光滑的内衬管。

5)工作坑管段连接

（1）直管段采用电熔套筒和PE管短节进行连接。

（2）弯头及三通部位采用PE100级燃气专用PE弯头及三通。三通支线及阀门井工作坑管段采用钢塑过渡接头与钢管连接。

（3）裸露的PE管采用比原管道大2号的钢套管进行外保护，管口与旧管道的缝隙用干麻填充。

6)HDPE管外保护

对裸露在原管道外部的内插SRD26PE管进行外保护，具体的方法是在裸露PE管四周砌砖墙，在管道上下左右个填充不小于15cm厚度的混凝土。

7）收尾工作

试压，回填，试运行，验收合格后结束。

4 技术特点与经济效益

4.1 技术特点

（1）HDPE管材具有极好的化学稳定性、超低的摩擦阻力系数，优异的耐磨性能和良好的抗冲击性能以及适应温度范围较宽、承压能力好、耐老化等突出的优点，满足现运行压力下近期输送人工煤气远期输送天然气的材质要求，管道输送能力与原灰口铸铁管相比，略有降低，但能满足两类气体的输气要求。

（2）开挖作业面小，掘占路手续审批容易，作业工期短，对周边环境影响小，作业的粉尘、噪音、灰尘防护大大降低。

4.2 经济效益

与通用的施工工艺相比，运用此技术后工程造价降低了约20%，使用寿命满足50年，具有显著的经济效益和社会效益。

5 结束语

实践证明，非开挖HDPE内穿插修复技术现场占用场地小、功效快，质量可靠，使用期可达50年之久(与新敷管道使用期相同)。工程费用低于传统的破路、排管费的10%～20%，在不开挖、不影响交通的环境下完成灰口铸铁管的改造具有显著的社会效益和经济效益。

［1］CJJ/T147-2010城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程[S].

［2］周长山，张宝华，王星耀，洪浩洁.异径HDPE管穿插法修复在线旧管道[J/ OL].

丁艳］