RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)工藝

RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)北京京城恒通管道維護(hù)有限公司2007-11目錄TOC\o"1-2"\h\z一、RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)簡(jiǎn)介 圖17在纏繞過(guò)程中，纏繞機(jī)不停地重復(fù)以下動(dòng)作：將潤(rùn)滑密封劑注入主鎖的母扣中（這種潤(rùn)滑密封劑在纏管和擴(kuò)張過(guò)程中起潤(rùn)滑作用，在擴(kuò)張結(jié)束襯管成形后起密封作用）；卷入高抗拉的預(yù)埋鋼線。這條鋼線被拉出時(shí)將割斷次鎖扣使新管能夠擴(kuò)張。但是在新管纏繞成形過(guò)程中，鋼線并不往外拉；帶狀型材被卷成一條圓型襯管。圖18管道的擴(kuò)張最后成形纏繞初步成形完成后，纏繞機(jī)停止工作。然后在終點(diǎn)處新管上鉆兩個(gè)洞并插入鋼筋以防止新管在接下來(lái)的擴(kuò)張中旋轉(zhuǎn)。一切就緒后，啟動(dòng)拉鋼線設(shè)備和纏繞機(jī)，隨著預(yù)埋鋼線的緩緩拉出，在纏繞成形過(guò)程中互鎖的次扣被割斷，從而在纏繞機(jī)的驅(qū)動(dòng)下使型材沿著的主鎖的軌跡滑動(dòng)并不斷地沿徑向擴(kuò)張，直到非固定端（纏繞機(jī)端）的新管也緊緊地貼在原管道管壁。通常，在新管擴(kuò)張完成后，對(duì)新管兩端進(jìn)行密封（密封材料通常是與新管材料相容的聚乙烯泡沫或聚胺脂）。主鎖扣主鎖扣次鎖扣圖19擴(kuò)張法（Expanda）型材鎖扣被拉斷情形剖面示意圖圖20纏繞管擴(kuò)張情形固定口徑法（Ribsteel）管道成形過(guò)程管道的纏繞固定口徑法（Ribsteel）新管的纏繞過(guò)程與擴(kuò)張法（Expanda）類(lèi)似，也是當(dāng)新管到達(dá)另一人孔井后，纏繞成形過(guò)程停止。圖21美國(guó)加州施工現(xiàn)場(chǎng)但是，用于RibLoc螺旋纏繞固定口徑管的聚氯乙稀型材可以通過(guò)電熔機(jī)進(jìn)行電熔對(duì)焊，這樣每次纏繞管的長(zhǎng)度可以更長(zhǎng)。

電熔機(jī)圖22圖22型材焊接裝置管道的灌漿按固定尺寸纏繞新管完成后，在母管和新管之間可能會(huì)留有一定的間隙（環(huán)面），如果必要的話，這一間隙可以用水泥漿來(lái)填滿。由于通過(guò)纏繞完成的新管已經(jīng)設(shè)計(jì)好能承受所有的水流力、土壤、交通載荷以及外部地下水壓，因此水泥漿本身并不需要用來(lái)增強(qiáng)新管的強(qiáng)度，只是起到將荷載傳遞到襯管上的作用。圖23管道纏繞成形時(shí)間和后續(xù)處理根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，如果所有的CCTV閉路電視檢測(cè)和清洗工作已經(jīng)完成，依管徑、長(zhǎng)度和施工現(xiàn)場(chǎng)情況的不同，通常一個(gè)管段（約100米）的更新過(guò)程僅需約3個(gè)小時(shí)，每天可以做2-3段。其它施工工序，如支管切割等可以在穿管后馬上進(jìn)行（如圖例35所示）。圖24擴(kuò)張法（Expanda）施工順序演示圖圖24擴(kuò)張法（Expanda）施工順序演示圖1.開(kāi)始纏繞2.纏繞完成3.擴(kuò)張完成4.支管切割四、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)及適用范圍RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)主要有以下特點(diǎn)：一般情況下無(wú)需開(kāi)挖，只需利用現(xiàn)有人孔井；圖25所需設(shè)備可固定在卡車(chē)上，便于移動(dòng)，施工快；圖26適合于在地理位置復(fù)雜的地方施工；圖27占用路面少；圖28管內(nèi)有部分水流(最高達(dá)30%)亦可繼續(xù)施工；圖29無(wú)養(yǎng)護(hù)過(guò)程，用戶支管可在施工后立即打通；圖30在損壞嚴(yán)重的管道內(nèi)能穿過(guò)斷管處和接頭斷開(kāi)處；圖31柔韌度好，即使在地層運(yùn)動(dòng)的情況下新管也能正常工作；圖32完全不依賴(lài)原管道的獨(dú)立承載性，設(shè)計(jì)使用壽命達(dá)50年；圖33（外面管道遇到洪水后被損壞，但里面的新管卻能獨(dú)立運(yùn)行）內(nèi)表面十分光滑，曼寧系數(shù)n=0.009，能提高水流能力；圖34施工安靜，安全（施工中沒(méi)有加熱過(guò)程或化學(xué)反應(yīng)過(guò)程），無(wú)噪音，對(duì)周?chē)h(huán)境環(huán)境沒(méi)有污染和損害；圖35抗化學(xué)腐蝕能力，材料的屬性和質(zhì)量不受環(huán)境影響（詳見(jiàn)材料屬性和測(cè)試）。與傳統(tǒng)開(kāi)挖方式相比，Rib-Loc螺旋纏繞管技術(shù)還具有以下無(wú)法比擬的綜合優(yōu)勢(shì)：施工工期極短；施工對(duì)交通的影響很??；施工對(duì)周邊環(huán)境的影響?。荒芙鉀Q繁忙的市區(qū)道路根本無(wú)法開(kāi)挖的情況；能在不影響原管道正常使用的情況下進(jìn)行施工（帶水作業(yè)）；間歇式的施工方式等等。Rib-Loc螺旋纏繞管技術(shù)的這些優(yōu)勢(shì)，有些是無(wú)法用單一的經(jīng)濟(jì)數(shù)字來(lái)衡量，例如第2和第4項(xiàng)。為了更加直觀的進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的對(duì)比，我們借用一個(gè)案例，分別以傳統(tǒng)開(kāi)挖方式和Rib-Loc螺旋纏繞管技術(shù)作為施工工藝，進(jìn)行比較：案例分析工程狀況：管徑800mm，埋深5-6m，管長(zhǎng)30m比較項(xiàng)目傳統(tǒng)開(kāi)挖方式Rib-Loc纏繞工藝工程間接費(fèi)用管道堵水分流交通管制興修交通臨時(shí)通道交通設(shè)施的暫時(shí)遷移和復(fù)原無(wú)施工工期開(kāi)挖及拆除舊管：3天換管：1天道路回填和路面修復(fù)：2天總工期：6天管道沖洗：3小時(shí)設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試：2小時(shí)管道修復(fù)施工：1小時(shí)總工期：6小時(shí)施工區(qū)域以需更換的管道為中心，進(jìn)行55m（長(zhǎng)）×12m（寬）的區(qū)域圍閉，而且在施工工期內(nèi)圍閉不能拆除和移動(dòng)。以需更換管道的工作井為中心，進(jìn)行15m（長(zhǎng)）×4m（寬）的區(qū)域做交通隔離，而且可以隨時(shí)根據(jù)路面交通需要移動(dòng)隔離欄。對(duì)交通的影響很大，對(duì)路段繁華，路面較窄的區(qū)域，還需進(jìn)行交通管制或興修臨時(shí)通道，費(fèi)用龐大。很小，而且時(shí)間很短。對(duì)路段繁華，路面較窄的區(qū)域，可選擇在深夜施工，白天恢復(fù)交通。對(duì)路面破壞很大利用原管道工作井，無(wú)需進(jìn)行任何路面的破壞。對(duì)周邊環(huán)境影響（環(huán)保、噪音等）很大微小，噪音源主要來(lái)自小功率的發(fā)電機(jī)。對(duì)原管道運(yùn)行狀況影響必須對(duì)原管道進(jìn)行堵水分流或暫停使用。可選擇在管道低水位時(shí)帶水作業(yè)，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行無(wú)影響。施工的連續(xù)性需連續(xù)性施工，直至工程完工?？筛鶕?jù)具體要求進(jìn)行間歇式施工，可將對(duì)外界的影響降至最低。工藝的選擇在管線錯(cuò)綜復(fù)雜的區(qū)域，特別是在開(kāi)挖區(qū)域內(nèi)有較多其它性質(zhì)的管線存在時(shí)，此工藝可供選擇性減小或不適用。越復(fù)雜的路段，越復(fù)雜的管線，此工藝的優(yōu)勢(shì)越明顯，綜合造價(jià)越低，社會(huì)效益越突出。安全隱患對(duì)交通及周邊的管線都存在安全隱患。對(duì)交通的安全隱患可降至最低，對(duì)周邊管線無(wú)任何影響。表1傳統(tǒng)開(kāi)挖與RibLoc纏繞管技術(shù)的比較綜上所述，如果綜合考慮到各種因素在內(nèi)，采用Rib－Loc纏繞工藝具有無(wú)法比擬的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。正是由于以上諸多優(yōu)點(diǎn)，RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)可以應(yīng)付各種管道損壞情況，包括：因地質(zhì)因素（泥土松動(dòng)，地表移動(dòng)等）引起的管道結(jié)構(gòu)性損壞（沉降，接頭錯(cuò)位和開(kāi)裂等）；因交通或地面建筑物引起的管道承載超重造成的管道破損；污水中的各種化學(xué)物質(zhì)和廢氣引起的管道腐蝕；流體中的硬塊磨擦管壁造成的管道磨損；通過(guò)接頭或裂縫擠進(jìn)入管道的樹(shù)根造成的損害或堵塞；因地下水滲透而造成管道輸送能力下降或污水泄漏對(duì)土壤的污染；差強(qiáng)人意的管材和施工質(zhì)量，以及管道的正常老化。根據(jù)原有管道的損壞情況和運(yùn)行要求，通過(guò)RibLoc螺旋纏繞技術(shù)成形的管道可以依靠設(shè)計(jì)滿足三類(lèi)結(jié)構(gòu)要求：非結(jié)構(gòu)管：當(dāng)原有管道還有足夠強(qiáng)度時(shí)，新管可以設(shè)計(jì)成只防范進(jìn)一步腐蝕；半結(jié)構(gòu)管：當(dāng)管道滲漏是主要問(wèn)題時(shí)，可以采用連續(xù)防水的擴(kuò)張管來(lái)承受地下水壓力；全新結(jié)構(gòu)管：當(dāng)原有管道喪失所有功能時(shí)，可以采用獨(dú)立承重的纏繞管來(lái)代替原有管道。五、RibLoc螺旋纏繞管材料屬性與測(cè)試UPVC基本材料用于生產(chǎn)RibLoc螺旋纏繞管帶狀型材的原材料是非塑性聚氯乙烯（uPVC），與用于生產(chǎn)普通雨污水管道的聚氯乙烯材料基本相似。其顆粒符合美國(guó)ASTMD1784標(biāo)準(zhǔn)中的第13354條。型材的生產(chǎn)和制作也嚴(yán)格遵循美國(guó)ASTMF1697標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機(jī)制螺旋纏繞襯管的聚氯乙烯帶狀型材標(biāo)準(zhǔn)》。型材測(cè)試所有用于RibLoc纏繞管成形的聚氯乙烯型材樣品均被送往以下四間獨(dú)立的權(quán)威檢測(cè)中心進(jìn)行抗化學(xué)性、抗磨損性和測(cè)試。澳大利亞皇家墨爾本科技大學(xué)（RMIT）聚合物技術(shù)中心德國(guó)多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測(cè)試中心澳大利亞國(guó)家測(cè)試協(xié)會(huì)成員之一的鄧肯檢測(cè)中心南澳大利亞大學(xué)抗化學(xué)性為了確定型材材料的抗化學(xué)性能，樣品被送到澳大利亞皇家墨爾本科技大學(xué)（RMIT）聚合物技術(shù)中心，嚴(yán)格按照美國(guó)ASTMD543標(biāo)準(zhǔn)：《有關(guān)塑料材料抗化學(xué)介質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試方法是在23°C的溫度下將型材樣品連續(xù)浸泡在8種介質(zhì)中7天（見(jiàn)下表1）。7天后，所有樣品經(jīng)檢驗(yàn)后證實(shí)其各種物理化學(xué)性能都沒(méi)有改變。圖36測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)介質(zhì)濃度自來(lái)水100%海水100%硝酸5%磷酸10%硫酸10%植物油100%清潔劑0.1%肥皂液0.1%表2測(cè)試介質(zhì)及濃度抗勞損性德國(guó)多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測(cè)試中心為了證明RibLoc螺旋纏繞管型材的抗磨損性及抗沖擊性，2000年在德國(guó)多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測(cè)試中心進(jìn)行了一系列試驗(yàn)，其中有關(guān)抗勞損性的三個(gè)試驗(yàn)如下：根據(jù)德國(guó)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)DIN1320第2部分，采用達(dá)姆施塔特法（DarmstadtMethod）用重力沖擊進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試結(jié)果證明RibLoc螺旋纏繞管型材的抗磨損性同普通聚氯乙稀管相似，甚至比混凝土還強(qiáng)。在0°C冷水沖擊壓力下的表現(xiàn)。在外部超水壓下的表現(xiàn)（短期荷載和長(zhǎng)期荷載）。所有測(cè)試結(jié)果顯示RibLoc螺旋纏繞管符合在不同機(jī)械力下的抗勞損要求。澳大利亞國(guó)家測(cè)試協(xié)會(huì)成員之一的鄧肯檢測(cè)中心為了進(jìn)一步證明RibLoc螺旋纏繞管的聚氯乙稀型材在實(shí)際使用中的表現(xiàn)（污水管道環(huán)境下），我們于1999年8月從一條1990年安裝的DN300口徑的纏繞管上截取了兩段樣品。當(dāng)時(shí)之所以選擇這條管道做纏繞管，是由于該管周?chē)橇魃惩?，地下水滲漏嚴(yán)重，泥沙不斷進(jìn)入管中，嚴(yán)重影響了管道的正常運(yùn)行。目前該管道的上游管道還存在滲漏，因此管道內(nèi)有大量的泥沙流過(guò)。我們?cè)谠摾p繞管的頂部和底部各取一個(gè)樣品。通過(guò)對(duì)樣品的厚度進(jìn)行測(cè)試和比較，來(lái)確定它的磨損情況。樣品被送到澳大利亞國(guó)家測(cè)試協(xié)會(huì)成員之一的鄧肯檢測(cè)中心進(jìn)行一系列的檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果顯示樣品的主要厚度的差別不超過(guò)0.003毫米或0.1%。由于測(cè)量的誤差允許值是0.004毫米，因此測(cè)試結(jié)論為該纏繞管沒(méi)有磨損。流體摩擦損失和表面粗糙度測(cè)試由于RibLoc螺旋纏繞管的內(nèi)壁十分光滑，可以大大提高了流體的流量。為了得到科學(xué)的論證，我們于1994年將纏繞管樣品送到南澳大利亞大學(xué)進(jìn)行測(cè)試，經(jīng)過(guò)測(cè)試得到該材料的流體摩擦損失系數(shù)和管壁粗糙度參數(shù)如下：有關(guān)系數(shù)數(shù)值Colebrook-WhiteK=0.015Hazen-WilliamsC=140曼寧n=0.009表3流體摩擦損失及表面粗糙度參數(shù)通過(guò)與一些常用管道材料的曼寧系數(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果顯示纏繞管內(nèi)表面曼寧系數(shù)優(yōu)于普通混凝土管的n=0.012，據(jù)此粗略計(jì)算可提高流量約33%。如同腐蝕嚴(yán)重的鋼管相比（假設(shè)曼寧系數(shù)n=0.015），可提高流量約67%。六、RibLoc螺旋纏繞管工藝屬性、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試?yán)p繞管型材工藝指標(biāo)用于RibLoc螺旋纏繞技術(shù)的帶狀型材均是根據(jù)美國(guó)ASTMF1697標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機(jī)制螺旋纏繞襯管的聚氯乙烯帶狀型材標(biāo)準(zhǔn)》進(jìn)行生產(chǎn)和測(cè)試的。所有出廠的產(chǎn)品都要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)以確保質(zhì)量，同時(shí)產(chǎn)品樣品還要根據(jù)美國(guó)ASTMD2152標(biāo)準(zhǔn)用丙酮浸潤(rùn)來(lái)測(cè)試壓延聚氯乙稀的抗化學(xué)侵蝕性。纏繞管擴(kuò)張工藝用型材主要有5種型號(hào)，而纏繞管固定口徑工藝用型材主要有2種型號(hào)。纏繞管的施工設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)RibLoc螺旋纏繞管的施工設(shè)計(jì)是根據(jù)美國(guó)ASTMF1741標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機(jī)制聚氯乙烯螺旋纏繞襯管的制作標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)提供了原管道在半損壞或全部損壞情況下的計(jì)算公式。同時(shí)我們?cè)谠O(shè)計(jì)時(shí)，還結(jié)合了柔性埋設(shè)管的理念。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，RibLoc螺旋纏繞管需要根據(jù)管道口徑，埋深及地下水位等情況，通過(guò)計(jì)算來(lái)檢查型材的環(huán)形強(qiáng)度以選擇不同的纏繞管型材。計(jì)算時(shí)選用的所有材料的屬性值都是長(zhǎng)期值，以保證其設(shè)計(jì)使用壽命為50年。除以上設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外，RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)還滿足各種國(guó)際專(zhuān)業(yè)組織的標(biāo)準(zhǔn)要求：美國(guó)材料和測(cè)試協(xié)會(huì)：ASTMF1697，ASTMF1741美國(guó)公共工程協(xié)會(huì)（APWA）：公共工程施工標(biāo)準(zhǔn)（SSPWC）“綠皮書(shū)”英國(guó)水資源研究中心（WRC-UK）:污水管網(wǎng)更新手冊(cè)（SewerageRehabilitationHandbook）國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）：《用于污水管道更新的塑料管及管件標(biāo)準(zhǔn)》（TR11295標(biāo)準(zhǔn)）纏繞管測(cè)試為了證明RibLoc螺旋纏繞管的各種性能，除了對(duì)所用型材進(jìn)行各種測(cè)試外，我們還對(duì)成形后的纏繞管進(jìn)行了不同的試驗(yàn)。纏繞管變形試驗(yàn)前面描述的有關(guān)材料抗化學(xué)性能的測(cè)試都是在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的，沒(méi)有考慮外界因素的影響。但是RibLoc螺旋纏繞管的工作介質(zhì)是污水，而且地下水有時(shí)會(huì)含有很多化學(xué)成分，加上污水本身的侵蝕性，以及外界壓力的影響，構(gòu)成了管道惡劣的工作環(huán)境。因此有必要針對(duì)實(shí)際的工作環(huán)境對(duì)成形的纏繞管進(jìn)行測(cè)試。1996年12月，皇家墨爾本科技大學(xué)（RMIT）聚合物技術(shù)中心負(fù)責(zé)該試驗(yàn)的專(zhuān)家和我們一起經(jīng)過(guò)討論決定了測(cè)試方案：在不同溫度下將RibLoc螺旋纏繞管內(nèi)部和外部都浸泡在污水介質(zhì)中，同時(shí)施加外力，使RibLoc螺旋纏繞管的變形一直保持在5%。其目的在于確定RibLoc螺旋纏繞管在污水環(huán)境下承受外力的長(zhǎng)期表現(xiàn)。10條纏繞管的測(cè)試結(jié)果如下：纏繞管外部介質(zhì)內(nèi)部介質(zhì)溫度測(cè)試小時(shí)1PH值1.1(硫酸)30oC11522PH值1.