管道更新軟管翻襯技術初探

侯路平，劉春熙，陳 勇

（68078部隊，甘肅 蘭州 730020）

管道更新軟管翻襯技術初探

侯路平，劉春熙，陳 勇

（68078部隊，甘肅 蘭州 730020）

大多數管道都采用埋地敷設，更新改造必須通過破土挖掘來組織施工，成本高、難度大、效率低下，尤其是在高原高寒地區，受地質氣候條件制約，施工組織難度更大。因此，探索新的管道更新修復技術對于彌補傳統方法的不足具有十分重要的意義。就管道軟管翻襯技術作一初探。

管道；軟管翻襯

隨著經濟建設不斷發展，管道輸送技術在油氣等能源配置中發揮著越發重要的作用。而管道的使用壽命會受到諸多因素的影響，如管道材質、埋設地域的地質結構、土壤環境、輸送介質的腐蝕性、高壓運行等，導致管道在運行一定時間后都要進行大修或更換。鑒于以往大多數管道都采用埋地敷設，更新改造必須通過破土挖掘來組織施工，成本高、難度大、效率低下，尤其是在高原高寒地區，受地質氣候條件制約，施工組織難度更大。因此，探索新的管道更新修復技術對于彌補傳統方法的不足具有十分重要的意義。下面就管道軟管翻襯技術作一初探。

1 翻襯法管道修復技術原理

管道軟管翻襯技術工藝原理是采用較柔韌的聚合物、玻璃纖維布或無紡纖維等多孔材料做成高強纖維軟管，經過飽和浸漬樹脂后，用水壓或氣壓將軟管反貼在舊管內，并使浸透熱固性樹脂的一面貼附在鋼管內壁表面并壓緊，然后采用熱水或蒸汽使軟管上的熱固性樹脂固化，形成一層堅硬的“管中管”結構，從而使已發生破損或失去輸送功能的地下管道就地得到重建和更新。施工中利用現有的管道支管接入點、檢查井等位置開口，在地上使用帶隔水膜的浸透熱固性樹脂的纖維增強軟管作為新管道的成型材料，將舊管道作為新管的翻轉通道和成型模板。采用水壓將軟管翻轉并壓入舊管道內，使軟管的樹脂面緊貼于舊管道內壁，隔水膜成為新管的內壁。加熱管中的水使襯管所浸樹脂固化，形成堅硬的剛性管道，從而取代舊管道，實現了地下管道原位更新。如圖1所示。

圖1 翻襯法修復技術示意圖

顯然，采用這種新的修復技術，相比傳統工藝，不再需要大面積破土掘進，受管線穿越地域地質氣候條件影響小，大大延長了管道使用年限，工程施工成本低、效率高，操作性強，更新后還能顯著提高管道輸送壓力、輸送效率和耐腐蝕性。

2 管道翻襯綜合技術要求

1）內襯層材料厚度3～9mm，一次作業可完成400m～1000m。

2）修復后管道承受壓力可提高4%，輸送能力可提高10%，成本約占重建費用的40%～50%。

3）可延長使用年限可達20年以上。

4）修復后的管道內壁防腐性、耐壓性更好。

3 軟管翻襯管道修復設計要求

3.1 材料設計要求

翻襯修復技術對內襯層材料的強度和彈性方面的要求較高。

根據常見化學纖維材料的性能指標 （見表1），可以看出，玻璃纖維、芳綸與碳纖維，斷裂伸長都在5%以下，難以滿足彎頭處的彈性要求。滌綸、錦綸與

丙綸的斷裂強度與斷裂伸長相差微小，可滿足設計要求，丙綸初始模量太小。所以，能滿足油氣管道修復所需的纖維多采用滌綸與錦綸。

表1 化學纖維性能比較

3.2 厚度設計要求

根據圓形管壓曲公式，其適用范圍為變形在小于10%的埋地管道。內襯管厚度設計方法為：

式中：h——內襯層厚度，m；

D——舊管直徑，m；

N——圓周支持率；

C——舊管變形系數；

q——橢圓率；

EL——抗彎彈性模量，MPa；

p——地下水壓力，Pa；

Fs——安全系數；

v——泊松比。

可見，內襯管厚度h與舊管道管徑D、地下水壓力p等成正比，與材料的抗彎彈性模量EL成反比。內襯管由樹脂、紡織內襯層與防滲膜組成。這里內襯層厚度設計要小于內襯管厚度，因為施工時進行防滲膜和樹脂的噴涂，會使厚度增加約一半，所以內襯層厚度為內襯管的一半即可。

3.3 強力設計要求

在翻襯過程中，紡織內襯層受到p壓力時，紡織內襯層的受力值σ為

式中：σ——紡織內襯層的受力值，MPa；

p——紡織內襯層受到的壓力，MPa；

D——舊管道直徑，m；

h——紡織內襯層厚度，m。

要求達到不滲不漏，耐壓不高于1.0MPa。

3.4 彈性設計

在實地埋設的管道中，常常存在多種彎頭。在翻轉過程中，彎管處內襯管要能夠向圓周方向伸展，從而保證內襯管與舊管道內壁完全貼合，并保持平整。在管道彎頭處，以中軸值為參數基準值，彈性伸長率ε計算公式為式中：ε——彈性伸長率；

L1——外弧長，m；

L2——內弧長，m；

L——中弧長，m。

內襯層彈性設計要求不小于ε即可。

4 軟管翻襯工藝流程

選定作業點→挖掘并清理管道→翻襯作業準備→翻襯管準備→實施翻襯作業→加熱固化→管道頂端封閉→竣工驗收（如圖2所示）。

圖2 軟管翻襯工藝流程

1）勘察選點。根據管道走向和沿線地貌地物和地下設施的分布，確定作業點的數量和具體位置。每兩個工作點之間為一個工作段，工作段內可以有三通，但不能有變徑和閥門，每個工作段長度控制在400m以內，避開其他地下管網，選擇地幅開闊便于實施作業的地點。

2）原管線污垢清理。在作業點進行挖掘，清理覆土、雜物，露出管線后進行斷管，并開始對原管道內壁進行清理。一是清理掉舊管道內壁上的殘留物；二是去除舊管道內壁上的凸出物，特別是棱角、毛刺等，避免在翻襯過程中刺穿襯管。可先用高壓水將垢層從內壁上沖掉，再用機械刮削把污垢清出管道。

3）作業準備。在管道入口處將翻襯導入管固定好。導入管下端對準作業入口，上端位于固定架中部，頂部與軟管輸送臺相連。

4）預制翻襯管。先將軟管材料按舊管口徑和作業段長度預制成筒狀（如圖3所示），隔水膜向外，再將樹脂灌入，經碾壓搟平后送到施工現場。

TE832