独创新技术 新兴铸管管材全生命周期50年使用费用做到最低!

近日，新兴铸管股份有限公司非开挖修复技术负责人武茂红在2023供水论坛上，从供水管网现状及存在的问题、球墨铸铁管非开挖修复项目背景、技术分析、施工方案几个方面，分享了新兴铸管新技术是如何助力供水管网改造并实现输水安全的。

武茂红

供水管网现状及问题

武茂红表示，目前国内城镇供水管网长度100.7公里，其中灰口铸铁管和混凝土管的使用比例为19.5%，总长度为19.5万公里，这两种管材使用年限均超过30年。而伴随着供水管网的长期使用，一些问题也日益凸显，严重威胁人民群众生命财产安全。

老化问题严重，国内大部分市政供水系统都建于20世纪末期，很多管网都已经铺设了30余年，管网的老化程度也变得越来越明显，导致管道破裂、漏水、压力波动等问题日益严重。

管网漏损严重，对于老旧管道，存在着大量的漏水问题。2021年全国城市公共供水漏损水量达到80.4亿立方米，平均漏损率12.8%，县城公共供水漏损水量达到13.6亿平方米，平均漏损率12.2%，比2020年略有下降，但离十三五期末的预期性目标10%，存在一定的差距。

水质污染，管网老化存在着水质污染问题，一旦出现水质污染，会立即威胁到居民的健康和安全。

管网更新改造，开挖更新改造无管位，因阻碍交通、施工扰民、环保等问题相关部门审批难度大，非开挖更新改造修复材料价格高、刚度亟待提高，使用年限有待论证检验，后续运维难度大，现在修复工法无一劳永逸的解决方案。

独创新技术 助力供水管网改造

武茂红表示，自来水行业对管道修复的期望值和要求较高：使用年限需50年以上;水力计算满足原设计要求;工法满足扩容的需求;管材机械性能优越;管线运行维护便捷;现场开挖对交通无太大影响;施工便捷不扰民;投资少、成本低。

球墨铸铁管性能指标(球墨铸铁管使用寿命50年以上采用EPDM胶圈管线寿命70年以上)

新兴铸管独创以球墨铸铁管为修复管材，具有钢的性能和铸铁耐腐蚀的性能，在铁水中加入镁等稀有金属作为催化剂，铁水中的石墨由片状变为球状，可减少应力和撕裂的能力。非铸铁管在受压的情况一压就碎，球墨铸铁管在受压的情况下仅产生了变形，机械性能，抗拉强度均高于钢管。抗弯强度590兆帕，与钢管相比(钢管是400兆帕，非铸铁管是200到360)有较好的延伸率和弹性。

接口型式试验保障

根据国家的相关标准，新兴铸管对接口的安全性进行了试验，包括四个方面的试验，正内压、负内压、循环压、正外压。根据允许压力公式计算，球墨铸铁管承压能力远高于实际工作压力，修复后相当于铺设了一条新的管线。

不同内衬满足各种水质输送要求

球墨铸铁管有不同的内衬，标准内衬是硅酸盐水泥内衬，这是大多数的原水和饮水采用的内衬;加强级内衬，分为高铝水泥内衬，抗硫水泥内衬，水泥内衬+密封层，主要适用于生活污水、工业污水，高品质饮用水;特殊内衬，有机涂料内衬，适用于高品质饮用水，强腐蚀性水质、工业排水、海淡化水等，球墨铸铁管采用特殊内衬之后可以输送直饮水。

球墨铸铁管各种内衬都取得了卫生许可证批件。在设计修复管的时候，计算原则是等流量和同水力坡降。根据旧管道的水力条件，合理选择新管内衬材料和缩径比例。输水能力匹配：确定涂层选择，针对灰铸铁管，推荐水泥砂浆内衬或有机涂料内衬，而对于混凝土管，推荐有机涂料内衬。

通过市场调研及论证，新兴铸管球墨铸铁管非开挖(穿管置换)修复技术具备：1、环刚度高，抗负压能力强，2、胶圈密封，施工快速，接口可偏转。3、缩径比小，球墨铸铁管内衬光滑涂层，修复后管道过水能力和原管道过水能力等效。4、全结构型修复，不依赖于外管使用寿命和强度，一劳永逸，相当于重新铺设一条新的管线。

修复技术工艺及应用

武茂红表示，球墨铸铁管兼具钢管及铸铁管耐腐蚀的性能及特点，采用穿插施工修复的工法，可用于给水管网非结构、半结构和结构性修复，并获得国家专利。

球墨铸铁管非开挖(穿管置换)修复技术采用穿管法和胀管法进行修复，具体施工流程主要包括踏勘、检测评估，修复设计，管道预处理和非开挖修复施工等四个过程。

穿管法

武茂红以某工程为例，详细介绍了穿管法的施工流程。

首先是现场踏勘、全景检测仪、陀螺仪检测。主要对旧管材质、埋深，内径尺寸、管道偏转引起的错台、偏转角度内壁腐蚀情况、周边施工环境等进行勘测，然后进行管道缺陷分析及定性、管段整体状况建模分析评估，并作为轴线校正依据。

其次是对管道的预处理。就是针对管道的材质规格、检测出的错台、接口环缝、管内凸起异物选择相应的预处理工艺。

然后就是轴线矫正、扩径。穿管置换修复工法是一种硬管修复工法，需对原管道轴线进行矫正和扩径，根据CJJ244-2016《城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程》6.2内衬设计规定：穿插法内衬管道外径宜取原有管道内径的90-95%。新兴铸管球墨铸铁管穿管置换内径达到原有管道90%。

注：穿管时，两端管口采用软性材料防止球墨铸铁管进入管道时与操作坑壁、管道端口发生摩擦。

最后就是轴线矫正、扩径穿管施工。穿管时采用牵引、顶推的方式进行施工。球墨铸铁管进入原管道，穿插过程中，应匀速穿插，采取减阻措施减少管壁之间的摩擦阻力。采用牵引方案施工，且采用自锚式球墨铸铁管，牵引力不超过球墨铸铁管最大允许拖拉力。

球墨铸铁管穿插法的优势：置换后管道过水能力和原有管道水流能力等效;永除隐患，延长寿命70年，相当于铺设新管;水质提升，光滑内衬减阻，可输送直饮水稳定可靠;硬管结构性修复，管网维护便捷;施工快速，不用焊接，胶圈接口可偏转2.0度。

修复推荐：选用内衬水泥环氧密封层或内衬聚氨酯涂层，该涂层海森-威廉系数Ch推荐值145。修复管内径同原管道内径缩径比10%，确保过水能力不受影响。

胀管法

自锚式接口允许最大拖拉力

值得注意的是，胀管法修复管选用的是柔性承插式自锚接口，牵引力不得超过自锚式接口允许得最大拖拉力。

武茂红强调由于地下管线复杂，有的间距很小，胀管法在采用的时候要慎重。牵引设备安装在牵引坑，钢索或液压牵引装置穿过管道在工作坑内与胀管头连接，胀管头在施工管道中通过膨胀功能将原有管道胀碎后挤压进周边土壤，然后胀管头收缩，接着在牵引系统的拉力作用和顶进系统的推力作用下，带动替换新管向前移动，重复此过程，完成对整段旧管道的替换。

管材的全生命周期购置成本比较

通过与其他管材全生命周期购置成本对比，可以说在使用50年的情况下，新兴铸管球墨铸铁管费用最低。而对于非开挖(穿管置换)修复技术的选择，武茂红认为经济条件建立在技术条件之上，技术条件为基础，时间为衡量尺度。

编辑：陈伟浩