上海煤氣第一管線工程有限公司 許文浩

在城市全面天然氣化的進(jìn)程中，原有的人工煤氣管網(wǎng)采用承插式或機(jī)械接口的鑄鐵管，尤其是使用青鉛和膨脹水泥作為填充材料的鑄鐵管，需要加以改造才能輸送天然氣。對(duì)燃?xì)馀f管道進(jìn)行改造修復(fù)施工是積極利用原有管道、提高施工經(jīng)濟(jì)效益、提高城市地下管道資源利用率的重要方法。

燃?xì)馀f管道改造非開挖施工是積極利用原有管道、提高施工經(jīng)濟(jì)效益、提高城市地下管位資源利用率的重要方法。目前常用的非開挖舊管道改造技術(shù)有聚乙烯(PE)管異徑穿插技術(shù)、翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯技術(shù)、管內(nèi)涂布固化技術(shù)、爆管法管道更新技術(shù)、聚乙烯(PE)管擠壓穿插技術(shù)、聚乙烯(PE)管折疊式穿插技術(shù)等，其中PE管異徑穿插技術(shù)在目前燃?xì)馀f管道非開挖施工中的應(yīng)用較為普遍。

1 PE管異徑穿插技術(shù)概述

PE管異徑穿插技術(shù)的核心是在不取出原地下管道的情況下，在原管中再插入一根不大于原管徑90%的PE管，形成一種新的管道結(jié)構(gòu)，使PE管優(yōu)異的防腐性能和原管線良好的機(jī)械性能合二為一，大大提高了管道的整體性能。改造后的管道內(nèi)層為PE材質(zhì)，燃?xì)廨斔湍Σ料禂?shù)隨之降低，再通過管內(nèi)輸送介質(zhì)壓力的提高，保證了管道實(shí)際輸送能力不因內(nèi)徑縮小而減少。

PE管異徑穿插技術(shù)操作簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，采用定向鉆機(jī)作動(dòng)力時(shí)，一次穿插長(zhǎng)度可達(dá) 100～300 m。施工中僅需開挖少量作業(yè)坑，從而大大減少了路面開挖，與傳統(tǒng)的開挖施工相比在經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益等多方面都具有很大優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，PE管異徑穿插技術(shù)在改造工程中利用了舊管道的原有空間，并將管道改造工程對(duì)其他管線的影響減小到了最小，大大節(jié)約了地下管道的敷設(shè)空間，合理利用了城市地下空間。

2 PE管異徑穿插技術(shù)應(yīng)用實(shí)例

2.1 工程概況

上海浦東新區(qū)巨野路燃?xì)夤艿栏脑旃こ讨校枰迷\(yùn)行人工煤氣的 DN500低壓鑄鐵管，修復(fù)改造后運(yùn)行中壓天然氣。該工程施工路線為巨野路及周邊地區(qū)，涉及巨野路、棲山路、沈家弄路、民生路等多條馬路。主要施工區(qū)域位于巨野路南側(cè)機(jī)動(dòng)車道和人行道上、棲山路東側(cè)機(jī)動(dòng)車道上，施工區(qū)兩側(cè)為居民區(qū)和街道。該區(qū)域處于鬧市區(qū)，在施工時(shí)必須保證交通的暢通、道路的清潔和控制施工時(shí)產(chǎn)生的噪聲，盡可能地做到不影響周邊居民的日常生活，施工要求較高。

利用PE管異徑穿插技術(shù)進(jìn)行燃?xì)夤艿婪情_挖施工，即在DN500鑄鐵管內(nèi)穿入DN200 PE管，長(zhǎng)度為850 m，并埋設(shè)DN160中壓PE管道98 m、DN200低壓PE管45 m、DN200中壓鋼管45 m、DN150中壓鋼管12 m；廢除DN500閥門2座、DN200閥門2座、DN150閥門1座、DN100閥門6座；新設(shè)DN200閥門3座、DN150閥門3座、DN100閥門1座。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)管線排摸及燃?xì)夤?yīng)情況的統(tǒng)計(jì)，該工程從巨野路至棲山路共需開挖8只工作坑，施工時(shí)依次從南向北編號(hào)為 1#至 8#工作坑，工作坑長(zhǎng)度開挖為7 m，深度超出原鑄鐵管管底深度50 cm，寬度為2 m，如圖1所示。

圖1 巨野路燃?xì)馀f管道改造工程

2.2 施工過程

施工時(shí)，首先對(duì)原燃?xì)夤艿赖膹澒堋⒓鞯攘慵M(jìn)行定位，開挖并取出彎管集水器等配件，根據(jù)PE管允許的曲率半徑開挖中間作業(yè)過渡坑，工作坑內(nèi)的PE管采取兩側(cè)砌磚墻灌沙并加蓋水泥蓋板的措施進(jìn)行保護(hù)；其次完成清除舊管道內(nèi)的雜物，處理舊管口界面，在完成焊接后的PE管道上使用保護(hù)環(huán)/套，以防燃?xì)釶E管在穿過舊管道時(shí)與舊管壁產(chǎn)生摩擦而損傷；然后，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)的交通和場(chǎng)地的影響，確定每段PE管材的長(zhǎng)度并進(jìn)行焊接和強(qiáng)度試驗(yàn)，在回拖兩端開挖入/出土坑實(shí)施穿插作業(yè)；最后，在完成拖管作業(yè)后，在兩層管壁間灌注漿液以固定內(nèi)管、提高管道的穩(wěn)定性和運(yùn)行的安全性。PE異徑穿插安裝示意見圖2。

圖2 PE異徑穿插安裝示意

2.3 施工要點(diǎn)

2.3.1 管道探查管道探查目前普遍采取以下兩種方式進(jìn)行：(1)采用有源物探設(shè)備

通過對(duì)管道上的水井杠等外露部分施加信號(hào)，使整個(gè)舊管道成為信號(hào)源。手持物探設(shè)備進(jìn)行路面探測(cè)，主要用于舊管道走向和埋深的初步定位(包括部分彎管、三通等)。

(2)采用CCTV管內(nèi)窺探儀

鑄鐵管道切斷后，管內(nèi)置入CCTV爬行并查明管內(nèi)的障礙物和彎管等的具體位置，確定工作坑開挖的具體位置。

2.3.2 舊管道清洗、清通

由于舊管道多輸送人工煤氣，故主要是清洗清除管內(nèi)積存嚴(yán)重的煤焦油等，并將管內(nèi)的垃圾和障礙物清除。利用鉆機(jī)與清洗頭對(duì)原有舊管道進(jìn)行清洗，至管內(nèi)無垃圾清出為止。最后一次清管采用ф506 mm的皮碗式橡膠清管器進(jìn)行，管道清理后的垃圾及泥水及時(shí)請(qǐng)環(huán)衛(wèi)部門清理干凈。清洗的效果將直接影響到后續(xù)施工。

2.3.3 拖管的牽引方式

為了能隨時(shí)監(jiān)控回拖動(dòng)力輸出，確保傳動(dòng)回拖穩(wěn)定，故采用威猛D33 mm×44 mm水平定向鉆機(jī)進(jìn)行PE管的回拖。使用鉆機(jī)進(jìn)行回拖時(shí)，鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)可帶動(dòng)鋼絲刷再次對(duì)管內(nèi)進(jìn)行清理，同時(shí)鉆桿還可以噴水起到?jīng)_刷作用。

2.3.4 新管道的保護(hù)措施

在進(jìn)行PE管回拖時(shí)，為了保護(hù)PE管不損壞，需要注意以下幾個(gè)方面：

(1)在原有鑄鐵管切斷后的管口兩端各安置 1個(gè)內(nèi)襯橡皮的喇叭口。

(2)在PE管下安置滾輪支架，其數(shù)量及距離需確保管線在回拖過程中全部處于托起的狀態(tài)。

(3)利用鉆機(jī)噴漿(膨潤(rùn)土)將PE管浮起和潤(rùn)滑，盡可能減小PE管與原有管道的摩擦阻力。

(4)PE管上安置抱箍(塑料制)以保護(hù)PE管，避免其在穿插過程中過度劃傷，每個(gè)抱箍間隔距離約為3 m左右。

除了回拖過程，在整個(gè)施工過程中對(duì)PE管的保護(hù)都很重要，采取的措施主要有：在人工短駁運(yùn)輸時(shí)PE管下墊橡皮、PE管焊接時(shí)使用滾輪支架或下墊PE短管，以及焊接后下墊草包、管口用管蓋臨時(shí)封堵等。

2.3.5 注漿充填穩(wěn)管

在管材回拖結(jié)束以后，由于DN200 PE管與原DN500中壓管之間還留有一定的空隙，以輸送壓0.4 MPa左右供氣時(shí)PE管會(huì)產(chǎn)生擾動(dòng)，萬一輸送的氣體泄漏，會(huì)在鑄鐵管與芯管間流動(dòng)，從而形成混合氣體，將對(duì)管網(wǎng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生重大隱患。經(jīng)過多種方案的比選，最終選擇利用沉井作業(yè)施工中使用壓密注漿的工作原理而對(duì)內(nèi)外管的間隙進(jìn)行注漿處理。施工前漿液需先做好配方試驗(yàn)，若達(dá)不到施工要求應(yīng)進(jìn)行調(diào)整，必要時(shí)摻外加劑以改善水泥漿性能，試配合格后方可進(jìn)行加注。此工程中漿液的主要原料為水泥、粉煤灰、水玻璃等材料，先后對(duì)注漿配比進(jìn)行了3次試驗(yàn)和調(diào)整，并請(qǐng)相關(guān)部門共同進(jìn)行驗(yàn)收，最后確定了合理的配比，確定填充漿能夠在3 d內(nèi)開始初凝，4周內(nèi)水分揮發(fā)，既能達(dá)到填充和穩(wěn)固的效果，又不會(huì)由于灰漿凝固后過于牢固而對(duì)以后的開支管作業(yè)產(chǎn)生妨礙。協(xié)商的麻煩。

3.1.4 節(jié)約施工及輸配成本

普通的排管施工需要開挖溝槽，修路費(fèi)較高；溝槽內(nèi)施工較多，對(duì)質(zhì)量影響因素也較大。PE管異徑穿插開挖面積減少，能使修路費(fèi)成本也大幅降低；芯管安裝、焊接等主要施工在溝上完成，質(zhì)量更能得到保證。芯管一般采用PE管或鋼管，本身的輸送摩擦阻力較小，而且輸送壓力可成倍提高，很大程度上減少了燃?xì)獾妮斔统杀尽?/p>

3 應(yīng)用總結(jié)

3.1 優(yōu)越性

與普通排管施工相比，PE管異徑穿插技術(shù)的優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1.1 節(jié)約地下空間

穿插技術(shù)利用的是原有的舊管道，如今大城市地下空間、管位日益緊張，地下空間管理逐步列入各城市市政管理部門的議事日程和重點(diǎn)研究課題。

3.1.2 縮短施工周期

此次施工中原先預(yù)計(jì)施工周期為45 d，后因考慮到施工時(shí)上海正在籌備召開六國(guó)峰會(huì)，故該工程不得不在六國(guó)峰會(huì)召開前結(jié)束施工。如果是普通排管施工，那么工期的提前意味著施工人員必須在晚上進(jìn)行一系列施工，正是由于使用了PE管異徑穿插技術(shù)進(jìn)行施工，施工人員在開挖工作坑后，完全可以晝夜不斷地進(jìn)行施工，同時(shí)不影響到周邊居民的正常生活，使工程經(jīng)過 30個(gè)晝夜的奮戰(zhàn)，終于成功地在六國(guó)峰會(huì)召開前夕順利結(jié)束。

3.1.3 社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益較為明顯

此次1個(gè)月的施工時(shí)間內(nèi)，路面只開挖了少量工作坑，不用進(jìn)行全線開挖，避免了大面積開挖而造成的揚(yáng)塵、污泥水堵塞下水道、空氣污染等環(huán)境問題。由于該工程施工地點(diǎn)位于住宅區(qū)，周邊居民的日常生活出行對(duì)施工的交通提出了很高的要求，而PE管異徑穿插技術(shù)很好地解決了這個(gè)問題，即施工時(shí)開挖面積較小，對(duì)施工地段的交通影響也大大降低。對(duì)施工單位而言，也避免了因普通排管施工開挖涉及面廣而需與交通、市政等多個(gè)部門反復(fù)

3.2 局限性

(1)采用PE管異徑穿插需要在原有管網(wǎng)停氣后方能施工，而且停氣時(shí)間長(zhǎng)短取決于施工周期，因此對(duì)涉及的用戶最好有其他環(huán)通氣源供應(yīng)，否則需要另排臨時(shí)管線。

(2)異徑穿插利用的原有鑄鐵管必須是直管段，否則開挖工作坑的工作量較大。

(3)清洗管道及注漿后遺留在工作坑里或排出的殘液，需要環(huán)衛(wèi)槽車抽走并排放至專用地點(diǎn)，處理費(fèi)用較大；另外，穿插后為防范今后意外的發(fā)生，芯管與原鑄鐵管間的空隙應(yīng)進(jìn)行充填，從而造成總成本增大。

4 結(jié)語

PE管異徑穿插技術(shù)在燃?xì)馀f管道改造非開挖施工中能利用舊管道的原有空間，節(jié)約了地下管道的敷設(shè)空間，同時(shí)施工中對(duì)其他管線的影響也大為減少。該項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)便，實(shí)用性強(qiáng)，采用定向鉆機(jī)作動(dòng)力時(shí)，一次穿插長(zhǎng)度可達(dá)100～300 m。施工中僅需開挖作業(yè)坑，從而大大減少了路面開挖，不僅降低了施工成本，也減少了對(duì)周圍居民的出行及日常生活的不便影響。因此，與傳統(tǒng)的開挖施工相比，在經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益等多方面都具有很大優(yōu)勢(shì)。如果能與不停輸施工技術(shù)相結(jié)合，既能有效地進(jìn)行燃?xì)馀f管道修復(fù)改造，又能保證關(guān)聯(lián)用戶的正常用氣，進(jìn)而能更好地發(fā)揮出異徑穿插施工技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。