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)簡介 圖17在纏繞過程中，纏繞機不停地重復(fù)以下動作：將潤滑密封劑注入主鎖的母扣中（這種潤滑密封劑在纏管和擴張過程中起潤滑作用，在擴張結(jié)束襯管成形后起密封作用）；卷入高抗拉的預(yù)埋鋼線。這條鋼線被拉出時將割斷次鎖扣使新管能夠擴張。但是在新管纏繞成形過程中，鋼線并不往外拉；帶狀型材被卷成一條圓型襯管。圖18管道的擴張最后成形纏繞初步成形完成后，纏繞機停止工作。然后在終點處新管上鉆兩個洞并插入鋼筋以防止新管在接下來的擴張中旋轉(zhuǎn)。一切就緒后，啟動拉鋼線設(shè)備和纏繞機，隨著預(yù)埋鋼線的緩緩拉出，在纏繞成形過程中互鎖的次扣被割斷，從而在纏繞機的驅(qū)動下使型材沿著的主鎖的軌跡滑動并不斷地沿徑向擴張，直到非固定端（纏繞機端）的新管也緊緊地貼在原管道管壁。通常，在新管擴張完成后，對新管兩端進(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擴張法（Expanda）型材鎖扣被拉斷情形剖面示意圖圖20纏繞管擴張情形固定口徑法（Ribsteel）管道成形過程管道的纏繞固定口徑法（Ribsteel）新管的纏繞過程與擴張法（Expanda）類似，也是當(dāng)新管到達(dá)另一人孔井后，纏繞成形過程停止。圖21美國加州施工現(xiàn)場但是，用于RibLoc螺旋纏繞固定口徑管的聚氯乙稀型材可以通過電熔機進(jìn)行電熔對焊，這樣每次纏繞管的長度可以更長。

電熔機圖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填滿。由于通過纏繞完成的新管已經(jīng)設(shè)計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增強新管的強度，只是起到將荷載傳遞到襯管上的作用。圖23管道纏繞成形時間和后續(xù)處理根據(jù)以往的經(jīng)驗，如果所有的CCTV閉路電視檢測和清洗工作已經(jīng)完成，依管徑、長度和施工現(xiàn)場情況的不同，通常一個管段（約100米）的更新過程僅需約3個小時，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擴張法（Expanda）施工順序演示圖圖24擴張法（Expanda）施工順序演示圖1.開始纏繞2.纏繞完成3.擴張完成4.支管切割四、特點、優(yōu)勢及適用范圍RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)主要有以下特點：一般情況下無需開挖，只需利用現(xiàn)有人孔井；圖25所需設(shè)備可固定在卡車上，便于移動，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無養(yǎng)護過程，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)能穿過斷管處和接頭斷開處；圖31柔韌度好，即使在地層運動的情況下新管也能正常工作；圖32完全不依賴原管道的獨立承載性，設(shè)計使用壽命達(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立運行）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（施工中沒有加熱過程或化學(xué)反應(yīng)過程），無噪音，對周圍環(huán)境環(huán)境沒有污染和損害；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（詳見材料屬性和測試）。與傳統(tǒng)開挖方式相比，Rib-Loc螺旋纏繞管技術(shù)還具有以下無法比擬的綜合優(yōu)勢：施工工期極短；施工對交通的影響很?。皇┕χ苓叚h(huán)境的影響??；能解決繁忙的市區(qū)道路根本無法開挖的情況；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，有些是無法用單一的經(jīng)濟數(shù)字來衡量，例如第2和第4項。為了更加直觀的進(jìn)行各項指標(biāo)的對比，我們借用一個案例，分別以傳統(tǒng)開挖方式和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30m比較項目傳統(tǒng)開挖方式Rib-Loc纏繞工藝工程間接費用管道堵水分流交通管制興修交通臨時通道交通設(shè)施的暫時遷移和復(fù)原無施工工期開挖及拆除舊管：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小時設(shè)備現(xiàn)場調(diào)試：2小時管道修復(fù)施工：1小時總工期：6小時施工區(qū)域以需更換的管道為中心，進(jìn)行55m（長）×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。以需更換管道的工作井為中心，進(jìn)行15m（長）×4m（寬）的區(qū)域做交通隔離，而且可以隨時根據(jù)路面交通需要移動隔離欄。對交通的影響很大，對路段繁華，路面較窄的區(qū)域，還需進(jìn)行交通管制或興修臨時通道，費用龐大。很小，而且時間很短。對路段繁華，路面較窄的區(qū)域，可選擇在深夜施工，白天恢復(fù)交通。對路面破壞很大利用原管道工作井，無需進(jìn)行任何路面的破壞。對周邊環(huán)境影響（環(huán)保、噪音等）很大微小，噪音源主要來自小功率的發(fā)電機。對原管道運行狀況影響必須對原管道進(jìn)行堵水分流或暫停使用?？蛇x擇在管道低水位時帶水作業(yè)，對系統(tǒng)運行無影響。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，可將對外界的影響降至最低。工藝的選擇在管線錯綜復(fù)雜的區(qū)域，特別是在開挖區(qū)域內(nèi)有較多其它性質(zhì)的管線存在時，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)勢越明顯，綜合造價越低，社會效益越突出。安全隱患對交通及周邊的管線都存在安全隱患。對交通的安全隱患可降至最低，對周邊管線無任何影響。表1傳統(tǒng)開挖與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纏繞工藝具有無法比擬的經(jīng)濟和社會效益。正是由于以上諸多優(yōu)點，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，地表移動等）引起的管道結(jié)構(gòu)性損壞（沉降，接頭錯位和開裂等）；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；通過接頭或裂縫擠進(jìn)入管道的樹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土壤的污染；差強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行要求，通過RibLoc螺旋纏繞技術(shù)成形的管道可以依靠設(shè)計滿足三類結(jié)構(gòu)要求：非結(jié)構(gòu)管：當(dāng)原有管道還有足夠強度時，新管可以設(shè)計成只防范進(jìn)一步腐蝕；半結(jié)構(gòu)管：當(dāng)管道滲漏是主要問題時，可以采用連續(xù)防水的擴張管來承受地下水壓力；全新結(jié)構(gòu)管：當(dāng)原有管道喪失所有功能時，可以采用獨立承重的纏繞管來代替原有管道。五、RibLoc螺旋纏繞管材料屬性與測試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ASTMF1697標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機制螺旋纏繞襯管的聚氯乙烯帶狀型材標(biāo)準(zhǔn)》。型材測試所有用于RibLoc纏繞管成形的聚氯乙烯型材樣品均被送往以下四間獨立的權(quán)威檢測中心進(jìn)行抗化學(xué)性、抗磨損性和測試。澳大利亞皇家墨爾本科技大學(xué)（RMIT）聚合物技術(shù)中心德國多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測試中心澳大利亞國家測試協(xié)會成員之一的鄧肯檢測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)行了測試。測試方法是在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（見下表1）。7天后，所有樣品經(jīng)檢驗后證實其各種物理化學(xué)性能都沒有改變。圖36測試現(xiàn)場介質(zhì)濃度自來水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測試介質(zhì)及濃度抗勞損性德國多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測試中心為了證明RibLoc螺旋纏繞管型材的抗磨損性及抗沖擊性，2000年在德國多特蒙德州北萊因威斯特伐利亞材料測試中心進(jìn)行了一系列試驗，其中有關(guān)抗勞損性的三個試驗如下：根據(jù)德國測試標(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)行測試。測試結(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。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)（短期荷載和長期荷載）。所有測試結(jié)果顯示RibLoc螺旋纏繞管符合在不同機械力下的抗勞損要求。澳大利亞國家測試協(xié)會成員之一的鄧肯檢測中心為了進(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)時之所以選擇這條管道做纏繞管，是由于該管周圍是流沙土，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。我們在該纏繞管的頂部和底部各取一個樣品。通過對樣品的厚度進(jìn)行測試和比較，來確定它的磨損情況。樣品被送到澳大利亞國家測試協(xié)會成員之一的鄧肯檢測中心進(jìn)行一系列的檢測。檢測結(jié)果顯示樣品的主要厚度的差別不超過0.003毫米或0.1%。由于測量的誤差允許值是0.004毫米，因此測試結(jié)論為該纏繞管沒有磨損。流體摩擦損失和表面粗糙度測試由于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)行測試，經(jīng)過測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)計標(biāo)準(zhǔn)和測試?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ASTMF1697標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機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)和測試的。所有出廠的產(chǎn)品都要經(jīng)過嚴(yán)格的檢驗以確保質(zhì)量，同時產(chǎn)品樣品還要根據(jù)美國ASTMD2152標(biāo)準(zhǔn)用丙酮浸潤來測試壓延聚氯乙稀的抗化學(xué)侵蝕性。纏繞管擴張工藝用型材主要有5種型號，而纏繞管固定口徑工藝用型材主要有2種型號。纏繞管的施工設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)RibLoc螺旋纏繞管的施工設(shè)計是根據(jù)美國ASTMF1741標(biāo)準(zhǔn)：《用于污水管道更新的機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算公式。同時我們在設(shè)計時，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，通過計算來檢查型材的環(huán)形強度以選擇不同的纏繞管型材。計算時選用的所有材料的屬性值都是長期值，以保證其設(shè)計使用壽命為50年。除以上設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)外，RibLoc螺旋纏繞管技術(shù)還滿足各種國際專業(yè)組織的標(biāo)準(zhǔn)要求：美國材料和測試協(xié)會：ASTMF1697，ASTMF1741美國公共工程協(xié)會（APWA）：公共工程施工標(biāo)準(zhǔn)（SSPWC）“綠皮書”英國水資源研究中心（WRC-UK）:污水管網(wǎng)更新手冊（SewerageRehabilitationHandbook）國際標(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)）纏繞管測試為了證明RibLoc螺旋纏繞管的各種性能，除了對所用型材進(jìn)行各種測試外，我們還對成形后的纏繞管進(jìn)行了不同的試驗。纏繞管變形試驗前面描述的有關(guān)材料抗化學(xué)性能的測試都是在嚴(yán)格的實驗室環(huán)境下進(jìn)行的，沒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，而且地下水有時會含有很多化學(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。因此有必要針對實際的工作環(huán)境對成形的纏繞管進(jìn)行測試。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)該試驗的專家和我們一起經(jīng)過討論決定了測試方案：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)境下承受外力的長期表現(xiàn)。10條纏繞管的測試結(jié)果如下：纏繞管外部介質(zhì)內(nèi)部介質(zhì)溫度測試小時1PH值1.1(硫酸)30oC11522PH值1.