市政技术


全国市政工程行业科技成果展示--给排水管道非开挖垫衬法再生修复施工新技术


    “给排水管道非开挖垫衬法再生修复施工新技术”研究项目于2011年3月立项, 2015年10月完成,并通过了广东省住房和建设厅组织的项目成果鉴定。该项目研究由深圳市市政工程总公司、深圳市巍特工程技术有限公司、深圳市天健市政安装工程有限公司等单位合作承担。该项目成果获2015年度“全国市政行业市政工程科学技术奖”二等奖,其成果适用于各类雨水管、污水管、工业废水管、给水管、箱涵等地下管线的非开挖再生修复工程。

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    项目关键技术及创新点

    各类城市市政给排水管道经过多年运营后,会出现破裂、异物刺穿、接口材料脱落、腐蚀、错口、脱节、沉积等病害。但在城市道路区域内,采用开挖法修复给排水管线施工效率低、成本高,对社会交通和生活的干扰影响大。因此,迫切需要开展繁华城区市政给排水管道非开挖修复技术的研究。

    “给排水管道非开挖垫衬法再生修复施工新技术”项目研究,主要依托深圳市布龙路(S360 核龙线)二期改造工程管道修复工程等项目进行。该项目研究成果解决了繁华城区市政道路下管道修复施工的难题,开发形成了深圳市市级施工工法“给排水管道非开挖垫衬法再生修复施工工法”( SZSJGF044-2015),并已被评为广东省省级工法。

    该项目研究成果适用性强,可适用于雨水管、污水管、工业废水管、给水管、箱涵等修复工程,直径在300~2000mm的各种管道的衬砌,管道断面为圆形、椭圆形或特殊几何形状。可适用原管道材质的有管材波纹管、钢筋混凝土管、钢管浆、砌石管、砖砌管道等。经广东省住建厅组织的鉴定认为,该项目成果总体达到国内领先水平。

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待修复管线机械清洗作业

    该项目研究的关键技术及创新点如下。

    1)研发了新型管道内衬速格垫系列产品。

    管道内衬的合理选择是管道内衬法修复施工中的一项关键技术。该项目研发了给排水管道修复专用的速格垫系列产品,提高了对各种复杂管道破损状况进行修复的适应性。速格垫结构结合了热塑性塑料的优点(柔韧性、延展性、耐腐蚀)和混凝土的特点(强度高、钢性好)。速格垫为混凝土结构的长期保护提供了一个高质量的解决方案,满足了耐酸结构的最高要求。

    该项目的新型管道内衬速格垫系列产品研究成果获得了多项实用新型专利,相关专利号为: ZL201420448071.3;ZL201420447577.2;ZL201420445334.5;ZL201420449164.8;ZL201120557802.4。

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速格垫内衬现场焊接作业

    2)研发了一种管道专用摄像机。

    地下排水管道可能存在污泥堵塞、破裂变形、私接管道等问题,无法发挥出现有排水管道的全部性能。地下管道仅靠原始的人工排查,工作难度大,人身危险高,难以全面有预见性的发现地下隐患的客观原因,给市政养护和防汛安全带来潜在风险。

    为此,该项目课题组发明了一种适用于管道非开挖垫衬法修复的专用摄像机。该专用管道摄像机有效解决了现有的管道摄像机在管道运行中不稳定、容易翻倒以及遇到较大杂物无法前进的问题。

    这种管道摄像机包括摄像头、发光件及本体,本体的前端和后端分别设置三个支撑杆,支撑杆包括第一端和第二端,第二端固定安装于本体上,前端至少三个支撑杆和后端至少三个支撑杆将本体支撑起来;第一端安装有爬行轮,摄像头安装于本体上,发光件设置于摄像头周边。

    该项目的管道非开挖垫衬法修复的专用摄像机研究成果获得了实用新型专利,专利号为: ZL201420449112.0。

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速格垫内衬铺设作业

    3)研发了管道清淤装置和管道冲洗头。

    管道修复时,在内窥探测后,须对管道内进行清淤,一般采用旋转刷头配合大水流冲刷的方式来进行清理,配套的设备复杂,费时费力,而且清理效果还常常难以保证,由于清理不彻底,清理不久后又造成淤积。

    为解决上述问题,该项目课题组研发了一种管道清淤装置,包括柱形基体,一端设有拉索的固定结构件,还包括若干清淤弹性片,弹性片有固定端,过渡端以及工作部。固定端固接在柱形基体与设有拉索固定结构件的一端相对的另一端外圆周上,各弹性清淤片相互间保持有间隔,各清淤弹性片的工作部轮廓限定的圆周大于柱形基体的外圆周。工作时,将一拉索固接于结构件上,并使用外力牵引,比如使用绞盘牵引,在外力的牵引下,本装置从管中穿过,弹性片的工作部紧贴管的内腔表面,将贴附在管内腔表面的淤积物清理下来,从而达到清淤的目的。

    清淤之后需要对管壁进行冲洗,现有冲洗装置的效果不尽人意,高压水很难遍及整个管道内壁。该项目课题组发明的管道冲洗装置能够很好地解决这类问题。这种管道冲洗头包括相连接的高压进水管和环形水腔。环形水腔的直径为高压进水管内径的五倍以上,径向周边均布开有若干水流喷射孔,喷射孔上接有导向管。

    该项目研发了管道清淤装置和管道冲洗头技术研究成果获得了2项实用新型专利,专利号为:ZL201220036047.X、ZL201220036033.8

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速格垫内衬安装作业

    4)研发形成了适用于繁华城区市政道路下非开挖管道修复施工新技术。

    该项目结合深圳市布龙路(S360 核龙线)二期改造工程排水管道修复施工,研究并形成了适用于繁华城区市政道路下给开挖垫衬法再生修复施工新技术。该技术具有工程适用性广、可操作性强、作业效率高、修复质量好、施工安全文明等诸多优点。

    该管线非开挖修复技术的施工工艺流程如下:(1)管道清洗。修复施工前,先对管道内泥砂等杂物进行清理,并用高压水进行清洗干净。(2)速格垫敷设。将内衬速格垫根据施工方案确定的尺寸和长度提前预制焊接成型,然后用卷扬机将速格垫内衬拉进管道。(3)注水支撑。速格垫内衬铺设后,在管道两端进出口处安装密封条,并通过锚固板及螺栓将速格垫固定在管道壁上,同时安装灌浆管;在管道两端安装气囊及附件,将管道封闭后注水,利用水的重力和压力将速格垫支撑,使其填满整个管道。(4)灌浆施工。从灌浆嘴中注入SG100高徽浆,使SG100高徽浆填充速格垫与混凝土管道之间隙,从而使速格垫与管道形成一个整体。

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速格垫内衬内注水作业

    项目应用成果与效益

    该项目研究成果已成功应用于深圳市布龙路(S360 核龙线)二期改造工程污水管道修复工程、天津市污水管道修复工程、江西省萍乡市湘东区污水管道防渗加固工程等城市给排水管线非开挖修复工程项目,并开始进入惠州、湛江、阳江等地工程市场,技术研发单位在取得了显著的经济效益和社会效益的同时,也大大提高了企业给排水管道非开挖修复施工技术水平和市场竞争力。

    经济效益  经测算,近年来在深圳市布龙路(S360 核龙线)二期改造工程污水管道修复工程、天津市污水管道修复工程、江西省萍乡市湘东区污水管道防渗加固工程等城市给排水管线非开挖修复工程项目施工中,推广应用该项目研究成果所产生的经济效益累计约为1706.7万元。

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SG100高徽浆注浆作业

    社会效益  该项目研究成果推广应用所产生的社会效益主要体现在以下几方面。

    1)该项目研究成果提高了我国繁华城区市政道路下管道修复施工的技术水平,解决了管道修复中材料选择、设备改良和施工技术参数优化等一系列核心、关键技术难题,促进了非开挖管道修复技术的推广应用。

    2)该项目研究成果所形成的施工工法操作简便、安全可靠、节约工期,节能环保,可确保工程质量。

    3)该项目研究成果提升了管道修复装备的研制水平,带动了相关产业发展,形成了完整的相关配套产品产业链,增强了我国装备制造业的综合实力,具有重大社会意义。

    4)该项目研究过程中培养了一批管道不开挖修复技术方面的专业科技人才。

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修复完成后的管线内景

    (深圳市市政工程总公司 供稿)

    注:本文刊载于《市政技术》2017年第2期,第4-6页。