老旧小区原铸铁管道更换技术要点研究

老旧小区原铸铁管道更换技术要点研究

赵奎福,王光伟,徐阳,江峰,梁家丰

中建八局第三建设有限公司 江苏 南京 210046

摘要：随着水资源短缺，再生水已成为很多城市的第二水源。与自来水类似，虽然再生水出厂水质能够完全满足国家标准，但管网的日常运行也存在着安全隐患问题。目前，我国大部分城市供水管道都具有一定的服务年限，在这期间会导致不同程度的腐蚀结垢现象，并引起各具特征的腐蚀管垢积累，甚至可能会导致管道的破裂，不仅会造成巨大的经济社会损失，还会对环境和公共安全带来不利影响。目前国内外研究人员对自来水腐蚀管垢的研究比较深入，首次系统研究了美国东北部的旧铸铁管和镀锌钢管的垢层，提出了管垢由疏松表层、硬壳层和多孔内层三层组成，管垢的主要成份为Fe3O4、-FeOOH和-FeOOH。随后，Sarin等又对垢层生长过程及管垢引起的铁释放机理]等方面进行了深入研究。2006年，牛璋彬等[5]利用扫描电镜对我国北方某市的管道腐蚀垢层的形态进行了分析，得到了与Sarin等人基本一致的结论，但发现铸铁管管垢和镀锌钢管管垢晶体结构不一致，提出了管垢的特征取决于管网水力条件、水质条件的重要观点。对自来水管道水质检测发现，受腐蚀垢的影响，管道内水质较自来水出厂水水质相比已发生了一定的恶化。同时，一些学者也分析了水质对管垢的影响，特别是水源切换时对管垢的扰动。

关键词：老旧小区；原铸铁管道；更换技术

引言

球墨铸铁管主要材质选用镁或稀土镁，在管道铸造前加入铁水中使其形成石墨球，达到减少应力集中，增加管材的强度和延伸性能，同时在内壁内衬水泥砂浆，提高了管道耐腐蚀性能；在安装施工中通常管口采用柔性接口，由于管材本身铸造增加了延伸性能，使管道具有柔性。在地下管沟中，管道本身可以与周围的受力地质物体共同承担，改善管道体的受力状态，从而整体提高管网的牢靠和坚固性。基于球磨管这些特性使得球墨铸铁管广泛应用于国内沿海和盐碱地区给水行业常用的主管。此外，由于球墨铸铁管道采用柔性接口，同时大部分接口都是采用橡胶圈密封连接，从而导致整体施工操作更加快捷方便，加快施工进度及降低成本。

1非开挖紫外线原位固化修复

根据《城市排水管道未挖掘的维修和更新技术规程》(cjj/t210-2014)第3.0.3条，管道结构更新后的使用寿命不得少于50a，原始管道结构的设计寿命应根据原始管道结构的剩馀设计寿命确定，对于混凝土管道，半结构修复后的最长设计寿命不应超过30a。这是一个尚未完成和接受的新项目，其结构设计寿命为50a，因此需要对该管段进行结构修复。整体结构修复方法包括插值方法、原位固结方法、折床方法、管板折床方法、折床折床方法等。替身材料主要有PE、UPVC、玻璃纤维等通过市场调研，深圳地方市场在管道维修中使用了较多的紫外线就地硬化。紫外辐射就地凝固方法是用萃取法将破碎玻璃纤维软管抽出旧管道进行修复，并用紫外辐射法进行凝固，以获得损伤和泄漏的修复效果，消除支撑、翻转、上、下等环节并获得环保、节能和100%免开挖维修的好处。紫外线原位修复的施工方法如下:拉伸衬套→玻璃纤维铺设→安装头→安装管→空气压力→室内牵引管→紫外光固化→管端处理→检测和接收。管壁处理采用高压清洗器清洗高压水，清除结构中的所有残馀物或残馀物。泄漏点被化学注入堵塞。工程应采用紫外现场凝固修复，管道衬砌材质为玻璃，内部衬砌管道外径为1000 mm，由于本部分管道整体外部压力较大，内部衬砌管道的结构壁较厚，如下所示原始管道采用钢筋混凝土，管道直径1000mm，粗糙度系数0.014，内部管道直径970mm，粗糙度系数0.010，其计算公式为《维修更新技术规程》5.3.2。

2管网运行特征

再生水管网与自来水管网同属供水范畴，有相似之处，但由于两种管网供水规模、用户类型不同，其运行状况也有所不同。与自来水管网相比，再生水管网一般规模尚小，甚至一个城市呈多个局部管网，导致管网用水量变化规律受管网用户、季节影响，波动较大，特别是再生水管网中若绿化用水占比较大，则管网用水量的季节变化、小时变化特征与自来水管网显著不同，春夏季节绿化用水量大时，“供小于需”，高峰用水24小时峰谷波动尤为突出，时变化系数明显高于自来水，本研究曾对某再生水管网近年来用水量变化规律进行分析，其时变化系数高达1.74～1.96，流量的激增，不仅影响腐蚀产物的形成，加剧冲刷腐蚀，而且导致管壁剪切力增大，根据对管网的计算流体动力学（CFD）的流场模拟，当管道流速由0.5m/s增至1.5m/s时，管壁剪切力增大5～6倍[16]，腐蚀产物易被冲刷脱落。但夜间再生水管网用水量大幅减少，特别是冬季基本无绿地浇洒、河湖补水，导致管网流速减小，整体滞留时间明显长于自来水。由此，不仅导致再生水水质恶化，同时加大其配水管道腐蚀与沉积。

3球磨铸铁管涂层的改进与创新

目前，球磨铸铁管采用离心铸造工艺生产，将经球化处理后的铁水通过离心铸筑工艺而成，可以达到韧性好、强度高、重量轻、耐腐蚀等优良特性，但是为了延长使用寿命通常在其管道表面进行涂层。用于输送煤气的管道采用沥青涂层，在喷漆前对管子进行预热然后在对管外壁进行沥青喷涂提高敷着力和加快干燥；用于输送污水的管道采用水泥砂浆内衬加特殊涂层，可以提高内衬的抗腐蚀能力，其他用途可以采用环氧煤沥青涂层，由于环氧陶瓷内衬具有很高的附着力和光洁度，是一种极好的防腐蚀涂层。

4方案比选

第一个计划采用未挖掘的紫外线就地固化修复，工程投资低，工期短，施工方便，对地面交通影响小。但是，内部涂层是一种脆弱的材料，不能很好地适应变形，如果管产生不规则沉积，则可能会断裂。但是，该段需修复的管道主要位于厚砂层和砂粘度层，地质较好，管道由上部管进行，工作后沉积变形较小。此外，在与许多管道修理厂商沟通后，当DN1000管道采用紫外现场凝固进行修复时，软管道的壁厚通常为5~10mm，14mm软管道的厚度需要定制，且拉伸时间第二种解决方案是挖掘和挖掘以更换管道，结构安全可靠，但项目投资大，工期长，占地面积大，需要重新安排行车解决方案。方案3采用未开挖钢管加固修复结构，结构安全可靠，施工投资低，工期短，施工方便，对地面交通影响小，但加固修复后管道过流能力略低于管道方案4采用管道周边注浆加固+管道裂缝修补，实施方便，工期短，成本低，但实施过程中对地面交通有一定影响。此外，目前配管底部的注料口衬套效果较低，且难以控制注料口衬套的效果。

结束语

球墨铸铁管道比传统管道具有更大的优势，因此可以尽可能多地用于正式的网络建设，但在某些特殊地区，如河流、地基不稳定、桥梁建设、综合管道库等。，新的xanchor型自动锚固界面球墨铸铁管道和TF型锚固界面球墨铸铁管道可通过安装过程的改进和创新更好地应用于这些特殊区域，而石墨熔复的改进和创新则可更好地应用于这些特殊区域。

参考文献

[1]张孔生.市区煤气管道更新改造[N].扬州日报,2018-10-16(B01).

[2]陈健,李粮纲.非开挖更换管道技术综述[C]//.2005非开挖技术会议论文专辑.,2018:63-67.

[3]曾聪,马保松.非开挖管道更换和修复技术[C]//.2005非开挖技术会议论文专辑.,2018:73-77.

[4]IanClarke,杨倩云.管道更换设备的国际市场形势[C]//.2004非开挖技术会议论文专辑.,2018:169-172.

[5]王春复.在大口径管道上更换阀门问题的研讨[J].黑龙江科技信息,2018(01):30.