HDPE管穿插技术修复排水管线的局限性

HDPE管穿插技术修复排水管线的局限性

宁克远 (北京海华通管道修复有限公司)

一、我国排水管道的一般特征和修复的目标

　　1、排水管道与修复有关的一般特点
　　（1）早期的排水管道结构强度一般较差
　　（2）管线上有窨井，间隔一般在80米以内
　　（3）窨井口径一般700毫米
　　（4）管道埋设较压力管道深得多（-15米）
　　（5）管内表面处理达到干燥程度是较困难的
　　（6）口径较大，支管较多
　　2、排水管道修复的目标
　　（1）恢复管道的结构强度
　　（2）提高管道的抗渗漏性能
　　（3）提供管道的防腐蚀性能
　　一条管道修复技术的选取，必须结合待修复管道的实际情况来进行分析，对于排水管道来说，在清楚其一般特征和业主的修复的目标的基础上，首先要确保技术可行，然后考虑经济效益，综合确定技术方案。

二、HDPE管穿插修复技术的主要工法

　　1．Sliplining---滑入衬装法。1995年以前，这种工法在许多旧管道修复中有应用。它是将比旧管道口径小得多的PE管拉入到原有的旧管道中，所以这种工法会造成输送能力的大幅降低。1996年我曾有一篇文章专门论述其施工方法，现随着市政发展，急需大幅度提高管输能力，所以这种技术已经没有市场了。
　　2．Swagelining---是采用拉伸、滚轮碾压等方式将PE管截面积缩小后拉入旧管道，然后再经膨胀复原与旧管贴合在一起。这是目前国际上塑料管穿插技术中争议最小的工艺。它所采用的是与ASTM标准相适应的PE管，比较常规的PE管安装只增加了缩径工序，所以这时就须注意：1）美国专利宣称超高压聚乙烯管在破裂前其径向膨胀系数为 12-15％，出于安全考虑，常取其一半值来确保衬里紧密胀贴时不被胀裂，因此，衬管径向膨胀，最好不要超过它原来直径的6％，这样才能保证内衬工艺的安全性。2）一般，PE管缩径10％后在足够长的时间内可自行恢复7％。
　　3．U－liner---将PE管压制成U型后拉入旧管，最后再经膨胀复原与旧管贴合在一起。压U型工艺最早起源于英国Insituform公司采用PVC管修复下水道，因为PVC管道材质的柔性。待PE管采用压U型工艺时，因为它的刚性必须将塑料管的壁厚减下来才能实现。我公司Re-III塑料管穿插技术属于此类工艺。

三、HDPE管内衬修复排水管线的局限性

　　在排水管道修复中采用HDPE管穿插法最需要关注的问题有两个：一是材料环刚度性能，二是管道埋设较深，如何利用窨井口进行免开挖施工。
　　 埋地非压力管已普遍将环刚度作为质量控制的指标，欧洲标准CEN对埋地HDPE排污管环刚度的要求为：
　　 管系列（S）　　　　　　　 环刚度/KPa
　　 16　　　　　　　　　　　　　　 ≥2
　　 12.5　　　　　　　　　　　　　 ≥4
　　 8　　　　　　　　　　　　　　 ≥16
　　 即使旧有排水管道的问题在接口密封,管身质量很好,作为内衬层的HDPE管只需承担静水压力时,也需要达到一定的环刚度值，势必要开挖一定长度的引沟进行安装作业，除可以卷在轴架上的小口径管道外，都无法利用窨井进行免开挖作业。同时，作业坑尺寸对于PE管穿插修复旧管道来说也是质量控制的重要参数，作业坑的长度应根据管道埋深作相应的调整，欧美企业常用的计算公式为：
　　 L＝d×ф
式中：L--操作坑长度
　　 d--埋地深度
　　 ф--塑料管口径（英寸）
　　 我们参照ISO/TC138的有关规定，PE管的最小曲率半径为25D，针对排水管道的埋深特点，下表所示作业坑尺寸还应做适当的增加。

表1　　 　　 　 作业坑尺寸

　　当聚乙烯管材进行一定的连续变形时，会发生应力松驰，即会产生微小的分子链断裂造成内伤，各种穿插工艺中加温、变径、轧制Ｕ型等工法的使用，对应力松驰起加速作用。所以，作业坑的长度不能简单地看做施工难易的尺度，它是影响插入后PE管性能的重要影响因素。
　　 上表中数字令人惊讶，而开挖作业坑的结果是什么呢？阻断交通、环境破坏和冲击市民生活，侵扰了已经处于稳定平衡的地层结构，特别是因为作业坑开挖很深，对周边建筑物的损伤更大，所以综合评价的结果，用HDPE管穿插法修复排水管道基本是不可行的。