摘　要：该文介绍了在上海水电路(广中路――汶水路)段给水管修复工程中使用的铸铁管内穿玻璃钢夹砂管工艺的特点和施工方法, 并将其与传统的水管拆除重排修复方式作了经济比较。
关键词：给水管道 修复工艺 经济比较

1　工艺选择

　　上海水电路( 广中路――汶水东路) 段1220mDN900的给水管道敷设于1969年, 由于当时水管的材质较差, 随着时间的推移, 管道内结垢严重且遭腐蚀, 管道的结构性能降低, 已经不能满足原设计流速和流量的要求, 且爆管事故频发, 因此, 必须通过结构性修复来重新恢复该段管道的功能。
　　由于该路段是上海市虹口区的交通要道, 近年路面拓宽后交通荷载成倍增大, 加之该路段沿线小区颇多, 人口较为密集, 所以施工时应考虑减少噪声、扬尘等对环境的影响。同时该地下管道邻近海军军缆、煤气管道和电话电缆, 狭小的间距使得施工难度增加, 因此, 无论从技术角度还是降低社会成本来说, 采用就地拆排重建、开挖修复的方法是不合算的。
　　通过对工程的费用及效益的分析后认为, 修复工艺的选择须满足以下4个要求:
　　①非开挖施工, 减少对交通的影响;
　　②采用完全结构性的管道修复方法;
　　③修复后要能满足原管道的输水能力;
　　④选择对环境因素影响小的工艺。
　　目前用于大口径压力管道结构性修复的方法: 一是翻转管法, 虽然不会使管道的过水断面损失太大, 且对交通的影响也不大, 但是由于修复材料必须通过进口, 价格昂贵, 会使修复成本大增。另外, 由于材料需从国外运来, 时间周期比较长,不适合急需进行更新的工程; 二是非开挖技术――管片拼装法, 它对交通的影响小、成本较低, 但是需要注浆固定, 过水断面损失大。虽然采用PE拉管一次可施工数百米, 但是进行热熔焊接时要占用道路, 相对于该路段的施工条件是不适合的。在进行分析、比较后, 决定选用在DN900供水管道内穿DN800玻璃钢夹砂管的“管中管”修复工艺。

2　技术特点

　　该方法主要是将结构性较好的玻璃钢夹砂管在外力的作用下穿(推)入待修管道, 形成一根全新结构的管中管, 此新管能完全满足管道内压和外压的要求。该工艺施工技术不但简便实用, 而且管材和施工所需要的设备国内都可以生产和开发, 因此, 比较经济实用。在技术上, 虽然新老管道都是硬性结构的, 但是在玻璃钢管的接头上可用不锈钢套筒柔性接口进行管道连接, 在一定范围内能进行弯度借转, 这就便于玻璃钢管道顺利地穿过原管道接头时能借转弯度, 该工艺还可以在原梯口位置上开梯接拢。采用玻璃钢管道作为内穿材料, 结构性好, 内套接头耐用和稳定性高,管道内部表面光滑, 虽然减少了断面面积, 但是玻璃钢管的磨阻系数小, 实际穿管后流量不会减少。同时施工时只需配备起吊设备等少数大型机具,其他小型设备可以根据工程口径的大小来定样加工。该方法不但可以加快管道的修复速度, 而且占用道路少, 对交通的影响也相对小, 并可满足无污染施工的环保要求。

3　施工步骤

　　先将所需要修复的管道进行刮管除垢, 经过清洗后由人工对原管道内的套筒和接头进行修补, 经闭路电视CCTV ( closed..circuit television)检测完成管道清管工作。随后在工作坑内搭建工作台, 进入顶管阶段, 将DN800 玻璃钢夹砂管放到轨道上, 由顶管设备将其顶入原DN900管道内,再采用不锈钢接头将玻璃钢夹砂管连接。如遇支管则预先准备好和玻璃钢管相同口径的钢管, 对钢管两头接口处进行加厚并打磨圆弧, 使其接口不会对不锈钢接头内圈的橡皮圈造成损坏。经过测量后再顶玻璃钢夹砂管, 使其能准确地处于所需要连接的管道处。玻璃钢夹砂管道的接头可以通过原管道接头借转弯度, 如遇原管道有弯头借转, 则需根据实际情况来确定是否需开挖工作坑来进行接拢。玻璃钢夹砂管道全部顶到位后, 工作坑处由于没有原母管保护会产生剪切力, 所以用钢管进行接拢连接。玻璃钢夹砂管道穿入原管道的接缝处后, 采用石棉水泥进行封堵。
　　主要施工流程见图1。

4　工程评价

4.1　工艺特点
　　玻璃钢夹砂内衬管管壁光滑, 粗糙度n约为0.009~0.010, 能保证原设计流量的流通能力; 安装连接方面, 管与管之间采用套筒式唇形密封接头连接, 接头与管体间外表面达到平整吻合, 满足施工要求; 管壁耐腐蚀, 可以不作任何防腐处理,直接用于高酸、高碱性环境中, 使用寿命达50年; 重量轻, 运输吊装方便, 施工周期短; 管线运行及维护费用低; 可衬入任何材质的旧管道内。
4.2　不锈钢接口的工艺特点
　　使用的DN800玻璃钢夹砂管接头是为该工程特地制作的不锈钢接头, 其特点是重量轻, 安装简便; 由于接口内部橡皮圈有两道止水环, 因此止水效果好, 完全能够满足1.0MPa的爆破压力实验要求, 而且订制的不锈钢接口可以通过接头内部的橡胶圈来达到管道借转的目的, 经实验证明至少可以借转4°。
　　在不锈钢接头与原DN 900铸铁管接触部位,通过电化学腐蚀分析证明, 当铸铁面积大于不锈钢面积10倍时, 基本不会发生电化学腐蚀, 而该项目中旧铸铁管面积远远大于不锈钢接头面积,故很难发生电化学腐蚀, 保证了接头的电化学稳定性。
4.3　新管的受力稳定性分析
　　管道修复后的受力通过水力计算, 管道弯头处为主要受力点, 此处在施工时架设水泥支墩。另外, 工作坑和支管连接处也设多个固定点, 能保证管道通水后的稳定性; 对于垂直方向的管道受力(主要来自路面车辆产生的震动), 采用模拟地震的计算方法进行分析, 通过计算表明, 由于不锈钢的柔性接头能使管道至少借转4°,故在IX级地震强度下仍能保证管道的安全性。

5　技术经济对比

5.1　玻璃钢管内穿技术与其他修复技术比较(见表1)

5.2　经济指标比较
　　工程项目的成本包含直接成本与间接成本,直接成本指工程规划、设计、监理及施工、材料等费用; 间接成本指赔偿金和邻近建筑物、道路、公共管线及公共设施的维护费用等。而间接成本中的社会成本还包括交通、环境、商业及管线等影响成本。
5.2.1　直接成本比较
　　在不考虑调整相邻地下管线搬迁及损坏赔偿, 并且修路费按定额计算的情况下, 该项目若采用DN900 球墨管拆排修复的直接成本为8425347.023元, 而采用DN900管内穿DN800玻璃钢夹砂管的“管中管”工艺, 直接成本则为4028980.50元。随着施工熟练程度不断地提高,相信施工和人工费用还会大大降低, 届时该工艺的经济性将更加突出。
5.2.2　社会成本比较
　　交通影响成本是考虑道路使用者的时间成本, 主要计算因施工影响交通而造成的经济损失。若采用开挖修复, 耗时将需6个月左右, 而采用内穿管修复技术, 工期约为3个月, 且对交通影响相对小。环境影响成本主要包括对绿化带及树木的影响; 施工机具的噪音污染; 施工地区粉尘对空气的污染; 建筑物清洗费用等。其他社会成本主要是考虑各种地下管线的迁移费用, 在该工程中, 如使用开挖修复则必须搬迁DN 900管道周围的DN 300煤气中压管、海军军缆、电话信息光缆, 隔离带上的路灯和景观等, 其费用是十分昂贵的。

6　结　论

　　通过上海水电路(广中路――汶水中路) 段1200mDN900 供水管道的修复工程得出: 在交通繁忙、人口众多的路段, 采用非开挖内穿玻璃钢夹砂管的“管中管”修复工艺是恰当和必要的。其施工工期比传统拆排施工大大缩短, 节约了修复费用; 修复后的管道符合质量要求, 通水能力可达到原管道的设计输水能力; 由于是非开挖修复工艺, 减少了对交通、环境的影响, 具有明显的社会效益。