異徑穿插在燃氣舊管道改造非開挖施工中的應用

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程中，原有的人工煤氣管網采用承插式或機械接口的鑄鐵管，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。對燃氣舊管道進行改造修復施工是積極利用原有管道、提高施工經濟效益、提高城市地下管道資源利用率的重要方法。

燃氣舊管道改造非開挖施工是積極利用原有管道、提高施工經濟效益、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有聚乙烯(PE)管異徑穿插技術、翻轉內襯技術、管內涂布固化技術、爆管法管道更新技術、聚乙烯(PE)管擠壓穿插技術、聚乙烯(PE)管折疊式穿插技術等，其中PE管異徑穿插技術在目前燃氣舊管道非開挖施工中的應用較為普遍。

1 PE管異徑穿插技術概述

PE管異徑穿插技術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構，使PE管優異的防腐性能和原管線良好的機械性能合二為一，大大提高了管道的整體性能。改造后的管道內層為PE材質，燃氣輸送摩擦系數隨之降低，再通過管內輸送介質壓力的提高，保證了管道實際輸送能力不因內徑縮小而減少。

PE管異徑穿插技術操作簡便，實用性強，采用定向鉆機作動力時，一次穿插長度可達 100～300 m。施工中僅需開挖少量作業坑，從而大大減少了路面開挖，與傳統的開挖施工相比在經濟與社會效益等多方面都具有很大優勢。同時，PE管異徑穿插技術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其他管線的影響減小到了最小，大大節約了地下管道的敷設空間，合理利用了城市地下空間。

2 PE管異徑穿插技術應用實例

2.1 工程概況

上海浦東新區巨野路燃氣管道改造工程中，需要利用原運行人工煤氣的 DN500低壓鑄鐵管，修復改造后運行中壓天然氣。該工程施工路線為巨野路及周邊地區，涉及巨野路、棲山路、沈家弄路、民生路等多條馬路。主要施工區域位于巨野路南側機動車道和人行道上、棲山路東側機動車道上，施工區兩側為居民區和街道。該區域處于鬧市區，在施工時必須保證交通的暢通、道路的清潔和控制施工時產生的噪聲，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管異徑穿插技術進行燃氣管道非開挖施工，即在DN500鑄鐵管內穿入DN200 PE管，長度為850 m，并埋設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DN200閥門3座、DN150閥門3座、DN100閥門1座。

根據現場管線排摸及燃氣供應情況的統計，該工程從巨野路至棲山路共需開挖8只工作坑，施工時依次從南向北編號為 1#至 8#工作坑，工作坑長度開挖為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 巨野路燃氣舊管道改造工程

2.2 施工過程

施工時，首先對原燃氣管道的彎管、集水器等零件進行定位，開挖并取出彎管集水器等配件，根據PE管允許的曲率半徑開挖中間作業過渡坑，工作坑內的PE管采取兩側砌磚墻灌沙并加蓋水泥蓋板的措施進行保護；其次完成清除舊管道內的雜物，處理舊管口界面，在完成焊接后的PE管道上使用保護環/套，以防燃氣PE管在穿過舊管道時與舊管壁產生摩擦而損傷；然后，根據施工現場的交通和場地的影響，確定每段PE管材的長度并進行焊接和強度試驗，在回拖兩端開挖入/出土坑實施穿插作業；最后，在完成拖管作業后，在兩層管壁間灌注漿液以固定內管、提高管道的穩定性和運行的安全性。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

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

通過對管道上的水井杠等外露部分施加信號，使整個舊管道成為信號源。手持物探設備進行路面探測，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管內窺探儀

鑄鐵管道切斷后，管內置入CCTV爬行并查明管內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積存嚴重的煤焦油等，并將管內的垃圾和障礙物清除。利用鉆機與清洗頭對原有舊管道進行清洗，至管內無垃圾清出為止。最后一次清管采用ф506 mm的皮碗式橡膠清管器進行，管道清理后的垃圾及泥水及時請環衛部門清理干凈。清洗的效果將直接影響到后續施工。

2.3.3 拖管的牽引方式

為了能隨時監控回拖動力輸出，確保傳動回拖穩定，故采用威猛D33 mm×44 mm水平定向鉆機進行PE管的回拖。使用鉆機進行回拖時，鉆桿轉動前進可帶動鋼絲刷再次對管內進行清理，同時鉆桿還可以噴水起到沖刷作用。

2.3.4 新管道的保護措施

在進行PE管回拖時，為了保護PE管不損壞，需要注意以下幾個方面：

(1)在原有鑄鐵管切斷后的管口兩端各安置 1個內襯橡皮的喇叭口。

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

(3)利用鉆機噴漿(膨潤土)將PE管浮起和潤滑，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PE管，避免其在穿插過程中過度劃傷，每個抱箍間隔距離約為3 m左右。

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

2.3.5 注漿充填穩管

在管材回拖結束以后，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PE管會產生擾動，萬一輸送的氣體泄漏，會在鑄鐵管與芯管間流動，從而形成混合氣體，將對管網的安全運行產生重大隱患。經過多種方案的比選，最終選擇利用沉井作業施工中使用壓密注漿的工作原理而對內外管的間隙進行注漿處理。施工前漿液需先做好配方試驗，若達不到施工要求應進行調整，必要時摻外加劑以改善水泥漿性能，試配合格后方可進行加注。此工程中漿液的主要原料為水泥、粉煤灰、水玻璃等材料，先后對注漿配比進行了3次試驗和調整，并請相關部門共同進行驗收，最后確定了合理的配比，確定填充漿能夠在3 d內開始初凝，4周內水分揮發，既能達到填充和穩固的效果，又不會由于灰漿凝固后過于牢固而對以后的開支管作業產生妨礙。協商的麻煩。

3.1.4 節約施工及輸配成本

普通的排管施工需要開挖溝槽，修路費較高；溝槽內施工較多，對質量影響因素也較大。PE管異徑穿插開挖面積減少，能使修路費成本也大幅降低；芯管安裝、焊接等主要施工在溝上完成，質量更能得到保證。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氣的輸送成本。

3 應用總結

3.1 優越性

與普通排管施工相比，PE管異徑穿插技術的優越性主要體現在以下幾個方面：

3.1.1 節約地下空間

穿插技術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研究課題。

3.1.2 縮短施工周期

此次施工中原先預計施工周期為45 d，后因考慮到施工時上海正在籌備召開六國峰會，故該工程不得不在六國峰會召開前結束施工。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行一系列施工，正是由于使用了PE管異徑穿插技術進行施工，施工人員在開挖工作坑后，完全可以晝夜不斷地進行施工，同時不影響到周邊居民的正常生活，使工程經過 30個晝夜的奮戰，終于成功地在六國峰會召開前夕順利結束。

3.1.3 社會及經濟效益較為明顯

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

3.2 局限性

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

(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，需要環衛槽車抽走并排放至專用地點，處理費用較大；另外，穿插后為防范今后意外的發生，芯管與原鑄鐵管間的空隙應進行充填，從而造成總成本增大。

4 結語

PE管異徑穿插技術在燃氣舊管道改造非開挖施工中能利用舊管道的原有空間，節約了地下管道的敷設空間，同時施工中對其他管線的影響也大為減少。該項技術操作簡便，實用性強，采用定向鉆機作動力時，一次穿插長度可達100～300 m。施工中僅需開挖作業坑，從而大大減少了路面開挖，不僅降低了施工成本，也減少了對周圍居民的出行及日常生活的不便影響。因此，與傳統的開挖施工相比，在經濟效益與社會效益等多方面都具有很大優勢。如果能與不停輸施工技術相結合，既能有效地進行燃氣舊管道修復改造，又能保證關聯用戶的正常用氣，進而能更好地發揮出異徑穿插施工技術的優勢。