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非開挖工程管道原位更換技術

隨著城市現代化建設的不斷深入,城市的地下管線(如污水管道、自來水管道、煤氣管道、熱力管道、動力電纜和通訊電纜等)將越來越密集,形成一個龐大的地下管網系統。由于所有管線的壽命都是有限的,當使用到一定年限以后必然會因各種原因而導致損壞。

同時,城市的現代化發展日新月異,以前鋪設的管線往往無法滿足當今現代化城市發展的需要。這些已到使用壽命和不能滿足需要的管線必須進行修復或更換。非開挖工程管道原位更換技術是指以待更換的舊管道為導向,在將其破碎的同時,將新管拉入或頂入的管道更換技術。

1、?爆管法 爆管法是在更換一些舊的、不合要求的油氣、給排水管道工程中得到普遍認可的一種管道非開挖在線更換方法。該工藝采用等徑或超徑的新管道來在線更換舊管道。當要更換的舊管道的分支較少或是舊管道在結構上已經損壞或是需要提高其承載力時,采用爆管法工藝將獲得較高的經濟效益。 爆管法是擴容現有管道的最經濟方法,該法能降低對人行道的破壞、對交通的干擾,因此降低由鋪設管道而引起的社會成本。

2、?爆管法發展歷史 爆管法最早是20世紀70年代在英國發展起來的,當時D. J. Ryan等聯合British Gas公司,來更換小直徑的(75mm和100mm)的鑄鐵天然氣主管道(Howell 1995)。采用的是氣動錐形爆管頭,通過往復沖擊作用,完成管道更換。該方法1981年在英國申請專利,1986年在美國申請專利。然而,原始專利在 2005年過期,該法得到新的發展并又申請了相關的專利。當該方法最初只用于更換鑄鐵天然氣管道,后來才用于更換自來水和污水管道。到1985年,該法進一步發展,能更換外徑達400mm的MDPE污水管。美國使用該法進行管道更換的長度每年以20%的速度增長,大部分是污水管道。

3、?爆管法管道更換施工工藝 爆管法首先需要將一個錐形的工具(爆管頭)裝入到舊管道中,爆管頭將舊管道破碎成碎片并將其擠入到周圍的土層中。與此同時,新的管道接在爆管頭后面拉入。爆管頭的后部直徑應該比舊管道的內徑大,以破碎舊管道,并且應該比新管道的外徑略大,這樣可以減少新管道拉入時的摩擦阻力。爆管頭的尾部連接拉入的新管道,前端接鋼絲或是特殊的鉆桿。爆管頭和新的管道從始發坑進入,牽引鋼絲繩或鉆桿通過接收坑連接到爆管頭并施加拉力。鋼絲繩或鉆桿的另一個作用是對爆管頭的導向作用,使其不偏離舊管道的路線,特殊設計的爆管頭還可以減少新管道的拉入過程的向下漂移或是偏離管線的影響。

4、?爆管法可行性和經濟 對于管道修復或更換,傳統的方法包括開挖地面、挖出管道、再鋪設管段、連接支管和地面復原等內容。但爆管法的優點之一是能保持或甚至增加重力管道的過流斷面,其增加范圍可達到100%。

5、?適用性 爆管法能用于較寬的管道直徑范圍和各種地層條件。典型的管道直徑范圍是50mm~750mm,盡管更大直徑的管道也能用爆管法進行原位更換。爆管法一般用于等直徑管道更換或增大直徑管道更換。較大擴大直徑施工(擴到3倍直徑)已經成功進行,但需要更大的回拖力,并可能出現較大的地表位移。 在每次爆管作業中可能會遇到不同的場地和地層條件,詳細調查周邊環境、管道埋深和土層條件是非常重要的。確定上覆土層最小埋深(基于原有管道直徑、原始開挖條件或可能的擴容情況)也是比較重要的,以避免地表和人行道的隆起。當遇到膨脹土地層、采用過柔性材料修復的管道、管道塌陷和鄰近地下管線設施等情況時,對爆管施工往往是不利的。 所有爆管法應用中,有必要掌握土層條件、周邊結構和設施的位置、以及在這些情況下實施爆管法所產生的影響。

爆管法的局限包括如下方面:

1)支管連接需要開挖地面;

2)膨脹土可能造成爆管法施工困難;

3)管道上某點塌陷以后,在該點需要挖掘以穿入牽引繩/桿;

4)管道上套環或點狀修補位置可能干擾爆管法作業過程;

5)如果原管道嚴重錯位,新管道也將產生嚴重錯位現象,即使某些管段能夠進行一定程度的糾正;

6)需要起始工作坑和接收工作坑。

6、?爆管系統分類 為了破碎舊管道,爆管頭承受來自牽引繩或鉆桿施加的靜拉力、液壓驅動力或氣壓驅動力,其受力情況與不同的爆管系統相對應?,F有的爆管方法主要包括:氣動法、靜拉法、液動脹管法、內裂法、劈管法、抽管法、磨管法,這些方法的不同在于作用力的來源、碎管方法和后續作業的不同。其選用與地層條件、地下水情況、管道擴容量、新管類型、舊管道狀況和管道埋深等因素有關。

7、?非開挖管線清除和更換系統 爆管技術是先將舊管道破碎,再將管道碎片擠入周圍土層中。而管道清除系統是先將舊管道破碎,然后將非開挖工程管道碎片清除到地面。北京金泉公司是專業從事地下污水管道破裂維修、地下管道破損維修、地下管道破裂維修、地下排水管道塌方修復、地下污水管道斷裂維修、地下排水管道坍塌維修、地下污水管道水泥塊堵塞疏通、非開挖管道修復、非開挖管道置換、地下排水管道疏通清淤、清掏化糞池的專業隊伍,是北京市第一批取得《地下有限空間作業》證書單位,專業解決“地下管道老化損壞破裂地面有建筑物等不能開挖”的難題,現為中國非開挖技術協會(CSTT)及北京市非開挖技術協會(BJSTT)的會員單位。

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