非開挖修復(fù)技術(shù),作為對傳統(tǒng)開挖施工方式的革新,自20世紀(jì)70-80年代在西方發(fā)達(dá)國家興起以來,已經(jīng)在全球范圍內(nèi)得到了快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。這項(xiàng)技術(shù)主要針對城市地下管網(wǎng)的修復(fù)與改造,避免了傳統(tǒng)開挖修復(fù)對城市交通、環(huán)境以及居民生活造成的嚴(yán)重影響,具有施工成本低、效率高、環(huán)境影響小等顯著優(yōu)勢。
一、地下管道應(yīng)用現(xiàn)狀:
1.管網(wǎng)漏損嚴(yán)重。中國每年因供水管網(wǎng)漏損損失約100億立方米水,甚至超過南水北調(diào)工程預(yù)期輸水量,帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和環(huán)境影響。如,2018年廣州市一條地鐵施工導(dǎo)致的地下管道爆裂,引發(fā)了交通混亂和道路塌陷事件,對城市正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重影響。
2.管道事故頻發(fā)。現(xiàn)有管道使用年限久,均存在地下管線老化、破損、滲漏等問題。如自來水管道爆裂、煤氣泄漏爆炸、污水四溢等,給城市帶來危害。全國每年因地下管線事故直接經(jīng)濟(jì)損失約50億元,間接損失約400億元。
3.技術(shù)多樣化。近年來,管道事故頻發(fā),結(jié)合實(shí)際施工場景,采用最適合的工法應(yīng)用于待修管道。其中包括但不限于Pipe-in Liner™柔性內(nèi)襯軟管穿插修復(fù)技術(shù)、熱塑成型緊密貼合修復(fù)技術(shù)、螺旋纏繞內(nèi)襯法等多種非開挖修復(fù)工法。這些技術(shù)廣泛適用于不同材質(zhì)(如碳鋼、鑄鐵、水泥、PE等)和不同管徑的供水、排水、燃?xì)夤艿溃軌驖M足不同場景下的修復(fù)需求,可以有效解決地下管線老化、破損、滲漏等問題,提高城市基礎(chǔ)設(shè)施的安全性和穩(wěn)定性。
二、非開挖管道修復(fù)技術(shù)應(yīng)用前景:
1.應(yīng)用范圍擴(kuò)大:隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程加速,地下管網(wǎng)系統(tǒng)日益復(fù)雜,非開挖修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用范圍將進(jìn)一步擴(kuò)大,特別是在人口密集、交通繁忙的城市中心區(qū)域。市場需求日益增長:全球每年約有50萬千米地下管線需要新建,僅美國污水管道修復(fù)投資將達(dá)1萬億美元,中國每年需新建10萬千米管道,30萬千米市政管道急需修復(fù)。
2. 相比傳統(tǒng)的開挖后重新埋管,非開挖修復(fù)具有一定的優(yōu)勢:
①對施工區(qū)域周圍環(huán)境及交通影響較小;
②速度快,施工周期短;
③綜合成本低,社會效益與經(jīng)濟(jì)效益明顯;
④勞動強(qiáng)度低,施工安全性高;
⑤對難以進(jìn)入的區(qū)域也可施工,如鐵路、公路、河流、建筑物、鬧市區(qū)等地時(shí),其他方法無法替代等。
3. 成本效益優(yōu)化:隨著技術(shù)成熟度提高和規(guī)模化應(yīng)用,非開挖修復(fù)的成本將進(jìn)一步降低,其經(jīng)濟(jì)效益和社會效益將更加明顯。未來,非開挖技術(shù)將持續(xù)與信息技術(shù)、人工智能等高新技術(shù)融合,實(shí)現(xiàn)更智能化、精準(zhǔn)化的修復(fù)作業(yè),提高修復(fù)效率和質(zhì)量。
三、非開挖修復(fù)技術(shù)工法介紹
(1)Pipe-in Liner™柔性內(nèi)襯軟管穿插修復(fù)技術(shù)
Pipe-in Liner™柔性內(nèi)襯增強(qiáng)軟管修復(fù)屬于可獨(dú)立承壓的內(nèi)襯修復(fù)。管道經(jīng)過修復(fù)后使管線內(nèi)壁光滑,摩擦阻力小,不易結(jié)垢,阻止了管線的再腐蝕,充分達(dá)到了管道維修和提升管道過流性能、延長管道壽命且一次性解決整段管道的問題的目的。內(nèi)襯軟管為內(nèi)襯膠層+中間纖維層三層一體結(jié)構(gòu),有一定的環(huán)剛度,可保證沒有內(nèi)壓或者有少量外壓的情況下,內(nèi)襯管保持圓形,使產(chǎn)品性能達(dá)到高耐壓(最大工作內(nèi)壓:4.0MPa,最大爆破壓力:12.0MPa)、高耐磨、低伸長、耐水解、耐紫外線、耐細(xì)菌、耐老化等特性,軟管的易部署性,可廣泛用于各種復(fù)雜地形的大流量液體輸送。
工藝特點(diǎn)
①可修復(fù)管徑DN50-DN1400;
②內(nèi)襯厚度 4mm-8mm, 柔性,管徑損失小;
③快速安裝,拖拽速度達(dá)到300-500米/小時(shí);
④單根修復(fù)長度長,可一次性修復(fù)10公里;
⑤半結(jié)構(gòu)性修復(fù),管道自身具備獨(dú)立承受內(nèi)壓的能力;
⑥理論延長主管道壽命至少40年,延長自來水管道壽命50年;
⑦內(nèi)襯管可以直接修復(fù)有小于45度彎頭的管道;
⑧小面積操作井,減少道路施工,對環(huán)境影響小;
⑨無化學(xué)污染;
(2)熱塑成型緊密貼合修復(fù)技術(shù)
FFPP™熱塑成型內(nèi)襯修復(fù)的基本原理是將工廠預(yù)制(并折疊成“U”或“H”型)的合金PVC內(nèi)襯管加熱變軟后,采用牽引拖拉方式置入原有管道內(nèi),然后通過靜置、加熱、加壓等方法將其橫截面復(fù)圓,待其冷卻后形成與原有管道緊密貼合的管道內(nèi)襯。
修復(fù)完成后,F(xiàn)FPP™內(nèi)襯修復(fù)管會在原管道內(nèi)形成一個(gè)全新的緊貼原管道的硬質(zhì)合金PVC管道,可以實(shí)現(xiàn)全結(jié)構(gòu)性或半結(jié)構(gòu)性修復(fù),延長管道壽命、防腐以及修復(fù)原管道結(jié)構(gòu)性缺陷。高環(huán)剛度的FFPP™內(nèi)襯管可以承受管道上方土層以及車輛行駛的壓力,防止管道發(fā)生塌陷等事故。適用于城市地下污水管道、雨水管等重力管道,可用于短距離的自來水管道修復(fù)。
工藝優(yōu)點(diǎn)
①與母管超緊密貼合;
②修復(fù)后增加管道過流能力;
③施工不受環(huán)境影響,嚴(yán)寒酷暑、晝夜都可以施工;
④可修復(fù)彎管,變徑管,異形(非圓形)管道;
⑤可修復(fù)嚴(yán)重?fù)p壞、錯(cuò)位、極端負(fù)荷下的管道;
⑥無污染物排放,環(huán)保性好;
⑦預(yù)加熱可在運(yùn)輸途中進(jìn)行,節(jié)省工程時(shí)間。
(3)螺旋纏繞內(nèi)襯法
通過纏繞機(jī)將帶狀型材在舊管道內(nèi)螺旋旋轉(zhuǎn)纏繞成一條新管。帶狀型材兩邊的公母鎖扣在螺旋旋轉(zhuǎn)中互鎖,使新管連續(xù)無縫。當(dāng)螺旋管纏繞完畢后,通過拉動預(yù)埋的鋼線,將次級鎖扣拉斷,讓新管開始徑向擴(kuò)張,緊緊地貼在原有管道的內(nèi)壁上。
工藝特點(diǎn)
該工藝具有耐酸堿、耐腐蝕、質(zhì)量輕、施工方便、密封性好、不漏水等優(yōu)點(diǎn),適合于排水管道非開挖修復(fù)。
(4)HDPE內(nèi)襯修復(fù)法
管道內(nèi)襯HDPE管技術(shù)是將外徑等于或略大于主管道內(nèi)徑的HDPE襯管,經(jīng)專利設(shè)備縮徑后,使其截面小于主管道的內(nèi)截面積,在牽引力的作用下快速插入主管道。依靠HDPE襯管自身記憶特性或借助壓力和溫度使縮徑后的HDPE襯管回彈膨脹,HDPE襯管外壁緊密貼合于主管道內(nèi)壁,形成牢固的管中管。
工藝特點(diǎn)
①在管道原位進(jìn)行施工,無需全線開挖,一次施工長度1000-1500米
②施工周期短,無需養(yǎng)護(hù),可即修即投
③修復(fù)成本低,約為新上管道的60%左右
④提高管道的耐壓強(qiáng)度20-40%
⑤內(nèi)襯層連續(xù),無易腐蝕的薄弱點(diǎn)
⑥內(nèi)襯層光滑,不結(jié)垢、滋生細(xì)菌,減小摩阻
⑦適用于DN100-DN1600的各種材質(zhì)的管道
四、結(jié)語
非開挖修復(fù)技術(shù)作為現(xiàn)代城市基礎(chǔ)設(shè)施維護(hù)的重要技術(shù)手段,對于提升城市建設(shè)的質(zhì)量和效率起到了至關(guān)重要的作用。隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新和進(jìn)步,相信非開挖修復(fù)技術(shù)在未來的發(fā)展中將發(fā)揮更加重要的作用,為城市的可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。