近日，新興鑄管股份有限公司非開挖修復(fù)技術(shù)負責人武茂紅在2023供水論壇上，從供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及存在的問題、球墨鑄鐵管非開挖修復(fù)項目背景、技術(shù)分析、施工方案幾個方面，分享了新興鑄管新技術(shù)是如何助力供水管網(wǎng)改造并實現(xiàn)輸水安全的。

武茂紅

供水管網(wǎng)現(xiàn)狀及問題

武茂紅表示，目前國內(nèi)城鎮(zhèn)供水管網(wǎng)長度100.7公里，其中灰口鑄鐵管和混凝土管的使用比例為19.5%，總長度為19.5萬公里，這兩種管材使用年限均超過30年。而伴隨著供水管網(wǎng)的長期使用，一些問題也日益凸顯，嚴重威脅人民群眾生命財產(chǎn)安全。

老化問題嚴重，國內(nèi)大部分市政供水系統(tǒng)都建于20世紀末期，很多管網(wǎng)都已經(jīng)鋪設(shè)了30余年，管網(wǎng)的老化程度也變得越來越明顯，導(dǎo)致管道破裂、漏水、壓力波動等問題日益嚴重。

管網(wǎng)漏損嚴重，對于老舊管道，存在著大量的漏水問題。2021年全國城市公共供水漏損水量達到80.4億立方米，平均漏損率12.8%，縣城公共供水漏損水量達到13.6億平方米，平均漏損率12.2%，比2020年略有下降，但離十三五期末的預(yù)期性目標10%，存在一定的差距。

水質(zhì)污染，管網(wǎng)老化存在著水質(zhì)污染問題，一旦出現(xiàn)水質(zhì)污染，會立即威脅到居民的健康和安全。

管網(wǎng)更新改造，開挖更新改造無管位，因阻礙交通、施工擾民、環(huán)保等問題相關(guān)部門審批難度大，非開挖更新改造修復(fù)材料價格高、剛度亟待提高，使用年限有待論證檢驗，后續(xù)運維難度大，現(xiàn)在修復(fù)工法無一勞永逸的解決方案。

獨創(chuàng)新技術(shù) 助力供水管網(wǎng)改造

武茂紅表示，自來水行業(yè)對管道修復(fù)的期望值和要求較高：使用年限需50年以上;水力計算滿足原設(shè)計要求;工法滿足擴容的需求;管材機械性能優(yōu)越;管線運行維護便捷;現(xiàn)場開挖對交通無太大影響;施工便捷不擾民;投資少、成本低。

球墨鑄鐵管性能指標(球墨鑄鐵管使用壽命50年以上采用EPDM膠圈管線壽命70年以上)

新興鑄管獨創(chuàng)以球墨鑄鐵管為修復(fù)管材，具有鋼的性能和鑄鐵耐腐蝕的性能，在鐵水中加入鎂等稀有金屬作為催化劑，鐵水中的石墨由片狀變?yōu)榍驙睿蓽p少應(yīng)力和撕裂的能力。非鑄鐵管在受壓的情況一壓就碎，球墨鑄鐵管在受壓的情況下僅產(chǎn)生了變形，機械性能，抗拉強度均高于鋼管。抗彎強度590兆帕，與鋼管相比(鋼管是400兆帕，非鑄鐵管是200到360)有較好的延伸率和彈性。

接口型式試驗保障

根據(jù)國家的相關(guān)標準，新興鑄管對接口的安全性進行了試驗，包括四個方面的試驗，正內(nèi)壓、負內(nèi)壓、循環(huán)壓、正外壓。根據(jù)允許壓力公式計算，球墨鑄鐵管承壓能力遠高于實際工作壓力，修復(fù)后相當于鋪設(shè)了一條新的管線。

不同內(nèi)襯滿足各種水質(zhì)輸送要求

球墨鑄鐵管有不同的內(nèi)襯，標準內(nèi)襯是硅酸鹽水泥內(nèi)襯，這是大多數(shù)的原水和飲水采用的內(nèi)襯;加強級內(nèi)襯，分為高鋁水泥內(nèi)襯，抗硫水泥內(nèi)襯，水泥內(nèi)襯+密封層，主要適用于生活污水、工業(yè)污水，高品質(zhì)飲用水;特殊內(nèi)襯，有機涂料內(nèi)襯，適用于高品質(zhì)飲用水，強腐蝕性水質(zhì)、工業(yè)排水、海淡化水等，球墨鑄鐵管采用特殊內(nèi)襯之后可以輸送直飲水。

球墨鑄鐵管各種內(nèi)襯都取得了衛(wèi)生許可證批件。在設(shè)計修復(fù)管的時候，計算原則是等流量和同水力坡降。根據(jù)舊管道的水力條件，合理選擇新管內(nèi)襯材料和縮徑比例。輸水能力匹配：確定涂層選擇，針對灰鑄鐵管，推薦水泥砂漿內(nèi)襯或有機涂料內(nèi)襯，而對于混凝土管，推薦有機涂料內(nèi)襯。

通過市場調(diào)研及論證，新興鑄管球墨鑄鐵管非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)具備：1、環(huán)剛度高，抗負壓能力強，2、膠圈密封，施工快速，接口可偏轉(zhuǎn)。3、縮徑比小，球墨鑄鐵管內(nèi)襯光滑涂層，修復(fù)后管道過水能力和原管道過水能力等效。4、全結(jié)構(gòu)型修復(fù)，不依賴于外管使用壽命和強度，一勞永逸，相當于重新鋪設(shè)一條新的管線。

修復(fù)技術(shù)工藝及應(yīng)用

武茂紅表示，球墨鑄鐵管兼具鋼管及鑄鐵管耐腐蝕的性能及特點，采用穿插施工修復(fù)的工法，可用于給水管網(wǎng)非結(jié)構(gòu)、半結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)性修復(fù)，并獲得國家專利。

球墨鑄鐵管非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)采用穿管法和脹管法進行修復(fù)，具體施工流程主要包括踏勘、檢測評估，修復(fù)設(shè)計，管道預(yù)處理和非開挖修復(fù)施工等四個過程。

穿管法

武茂紅以某工程為例，詳細介紹了穿管法的施工流程。

首先是現(xiàn)場踏勘、全景檢測儀、陀螺儀檢測。主要對舊管材質(zhì)、埋深，內(nèi)徑尺寸、管道偏轉(zhuǎn)引起的錯臺、偏轉(zhuǎn)角度內(nèi)壁腐蝕情況、周邊施工環(huán)境等進行勘測，然后進行管道缺陷分析及定性、管段整體狀況建模分析評估，并作為軸線校正依據(jù)。

其次是對管道的預(yù)處理。就是針對管道的材質(zhì)規(guī)格、檢測出的錯臺、接口環(huán)縫、管內(nèi)凸起異物選擇相應(yīng)的預(yù)處理工藝。

然后就是軸線矯正、擴徑。穿管置換修復(fù)工法是一種硬管修復(fù)工法，需對原管道軸線進行矯正和擴徑，根據(jù)CJJ244-2016《城鎮(zhèn)給水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》6.2內(nèi)襯設(shè)計規(guī)定：穿插法內(nèi)襯管道外徑宜取原有管道內(nèi)徑的90-95%。新興鑄管球墨鑄鐵管穿管置換內(nèi)徑達到原有管道90%。

注：穿管時，兩端管口采用軟性材料防止球墨鑄鐵管進入管道時與操作坑壁、管道端口發(fā)生摩擦。

最后就是軸線矯正、擴徑穿管施工。穿管時采用牽引、頂推的方式進行施工。球墨鑄鐵管進入原管道，穿插過程中，應(yīng)勻速穿插，采取減阻措施減少管壁之間的摩擦阻力。采用牽引方案施工，且采用自錨式球墨鑄鐵管，牽引力不超過球墨鑄鐵管最大允許拖拉力。

球墨鑄鐵管穿插法的優(yōu)勢：置換后管道過水能力和原有管道水流能力等效;永除隱患，延長壽命70年，相當于鋪設(shè)新管;水質(zhì)提升，光滑內(nèi)襯減阻，可輸送直飲水穩(wěn)定可靠;硬管結(jié)構(gòu)性修復(fù)，管網(wǎng)維護便捷;施工快速，不用焊接，膠圈接口可偏轉(zhuǎn)2.0度。

修復(fù)推薦：選用內(nèi)襯水泥環(huán)氧密封層或內(nèi)襯聚氨酯涂層，該涂層海森-威廉系數(shù)Ch推薦值145。修復(fù)管內(nèi)徑同原管道內(nèi)徑縮徑比10%，確保過水能力不受影響。

脹管法

自錨式接口允許最大拖拉力

值得注意的是，脹管法修復(fù)管選用的是柔性承插式自錨接口，牽引力不得超過自錨式接口允許得最大拖拉力。

武茂紅強調(diào)由于地下管線復(fù)雜，有的間距很小，脹管法在采用的時候要慎重。牽引設(shè)備安裝在牽引坑，鋼索或液壓牽引裝置穿過管道在工作坑內(nèi)與脹管頭連接，脹管頭在施工管道中通過膨脹功能將原有管道脹碎后擠壓進周邊土壤，然后脹管頭收縮，接著在牽引系統(tǒng)的拉力作用和頂進系統(tǒng)的推力作用下，帶動替換新管向前移動，重復(fù)此過程，完成對整段舊管道的替換。

管材的全生命周期購置成本比較

通過與其他管材全生命周期購置成本對比，可以說在使用50年的情況下，新興鑄管球墨鑄鐵管費用最低。而對于非開挖(穿管置換)修復(fù)技術(shù)的選擇，武茂紅認為經(jīng)濟條件建立在技術(shù)條件之上，技術(shù)條件為基礎(chǔ)，時間為衡量尺度。

編輯：陳偉浩