摘　要：該文介紹了在上海水電路(廣中路――汶水路)段給水管修復工程中使用的鑄鐵管內穿玻璃鋼夾砂管工藝的特點和施工方法, 并將其與傳統的水管拆除重排修復方式作了經濟比較。
關鍵詞：給水管道 修復工藝 經濟比較

1　工藝選擇

　　上海水電路( 廣中路――汶水東路) 段1220mDN900的給水管道敷設于1969年, 由于當時水管的材質較差, 隨著時間的推移, 管道內結垢嚴重且遭腐蝕, 管道的結構性能降低, 已經不能滿足原設計流速和流量的要求, 且爆管事故頻發, 因此, 必須通過結構性修復來重新恢復該段管道的功能。
　　由于該路段是上海市虹口區的交通要道, 近年路面拓寬后交通荷載成倍增大, 加之該路段沿線小區頗多, 人口較為密集, 所以施工時應考慮減少噪聲、揚塵等對環境的影響。同時該地下管道鄰近海軍軍纜、煤氣管道和電話電纜, 狹小的間距使得施工難度增加, 因此, 無論從技術角度還是降低社會成本來說, 采用就地拆排重建、開挖修復的方法是不合算的。
　　通過對工程的費用及效益的分析后認為, 修復工藝的選擇須滿足以下4個要求:
　?、俜情_挖施工, 減少對交通的影響;
　　②采用完全結構性的管道修復方法;
　?、坌迯秃笠軡M足原管道的輸水能力;
　?、苓x擇對環境因素影響小的工藝。
　　目前用于大口徑壓力管道結構性修復的方法: 一是翻轉管法, 雖然不會使管道的過水斷面損失太大, 且對交通的影響也不大, 但是由于修復材料必須通過進口, 價格昂貴, 會使修復成本大增。另外, 由于材料需從國外運來, 時間周期比較長,不適合急需進行更新的工程; 二是非開挖技術――管片拼裝法, 它對交通的影響小、成本較低, 但是需要注漿固定, 過水斷面損失大。雖然采用PE拉管一次可施工數百米, 但是進行熱熔焊接時要占用道路, 相對于該路段的施工條件是不適合的。在進行分析、比較后, 決定選用在DN900供水管道內穿DN800玻璃鋼夾砂管的“管中管”修復工藝。

2　技術特點

　　該方法主要是將結構性較好的玻璃鋼夾砂管在外力的作用下穿(推)入待修管道, 形成一根全新結構的管中管, 此新管能完全滿足管道內壓和外壓的要求。該工藝施工技術不但簡便實用, 而且管材和施工所需要的設備國內都可以生產和開發, 因此, 比較經濟實用。在技術上, 雖然新老管道都是硬性結構的, 但是在玻璃鋼管的接頭上可用不銹鋼套筒柔性接口進行管道連接, 在一定范圍內能進行彎度借轉, 這就便于玻璃鋼管道順利地穿過原管道接頭時能借轉彎度, 該工藝還可以在原梯口位置上開梯接攏。采用玻璃鋼管道作為內穿材料, 結構性好, 內套接頭耐用和穩定性高,管道內部表面光滑, 雖然減少了斷面面積, 但是玻璃鋼管的磨阻系數小, 實際穿管后流量不會減少。同時施工時只需配備起吊設備等少數大型機具,其他小型設備可以根據工程口徑的大小來定樣加工。該方法不但可以加快管道的修復速度, 而且占用道路少, 對交通的影響也相對小, 并可滿足無污染施工的環保要求。

3　施工步驟

　　先將所需要修復的管道進行刮管除垢, 經過清洗后由人工對原管道內的套筒和接頭進行修補, 經閉路電視CCTV ( closed..circuit television)檢測完成管道清管工作。隨后在工作坑內搭建工作臺, 進入頂管階段, 將DN800 玻璃鋼夾砂管放到軌道上, 由頂管設備將其頂入原DN900管道內,再采用不銹鋼接頭將玻璃鋼夾砂管連接。如遇支管則預先準備好和玻璃鋼管相同口徑的鋼管, 對鋼管兩頭接口處進行加厚并打磨圓弧, 使其接口不會對不銹鋼接頭內圈的橡皮圈造成損壞。經過測量后再頂玻璃鋼夾砂管, 使其能準確地處于所需要連接的管道處。玻璃鋼夾砂管道的接頭可以通過原管道接頭借轉彎度, 如遇原管道有彎頭借轉, 則需根據實際情況來確定是否需開挖工作坑來進行接攏。玻璃鋼夾砂管道全部頂到位后, 工作坑處由于沒有原母管保護會產生剪切力, 所以用鋼管進行接攏連接。玻璃鋼夾砂管道穿入原管道的接縫處后, 采用石棉水泥進行封堵。
　　主要施工流程見圖1。

4　工程評價

4.1　工藝特點
　　玻璃鋼夾砂內襯管管壁光滑, 粗糙度n約為0.009~0.010, 能保證原設計流量的流通能力; 安裝連接方面, 管與管之間采用套筒式唇形密封接頭連接, 接頭與管體間外表面達到平整吻合, 滿足施工要求; 管壁耐腐蝕, 可以不作任何防腐處理,直接用于高酸、高堿性環境中, 使用壽命達50年; 重量輕, 運輸吊裝方便, 施工周期短; 管線運行及維護費用低; 可襯入任何材質的舊管道內。
4.2　不銹鋼接口的工藝特點
　　使用的DN800玻璃鋼夾砂管接頭是為該工程特地制作的不銹鋼接頭, 其特點是重量輕, 安裝簡便; 由于接口內部橡皮圈有兩道止水環, 因此止水效果好, 完全能夠滿足1.0MPa的爆破壓力實驗要求, 而且訂制的不銹鋼接口可以通過接頭內部的橡膠圈來達到管道借轉的目的, 經實驗證明至少可以借轉4°。
　　在不銹鋼接頭與原DN 900鑄鐵管接觸部位,通過電化學腐蝕分析證明, 當鑄鐵面積大于不銹鋼面積10倍時, 基本不會發生電化學腐蝕, 而該項目中舊鑄鐵管面積遠遠大于不銹鋼接頭面積,故很難發生電化學腐蝕, 保證了接頭的電化學穩定性。
4.3　新管的受力穩定性分析
　　管道修復后的受力通過水力計算, 管道彎頭處為主要受力點, 此處在施工時架設水泥支墩。另外, 工作坑和支管連接處也設多個固定點, 能保證管道通水后的穩定性; 對于垂直方向的管道受力(主要來自路面車輛產生的震動), 采用模擬地震的計算方法進行分析, 通過計算表明, 由于不銹鋼的柔性接頭能使管道至少借轉4°,故在IX級地震強度下仍能保證管道的安全性。

5　技術經濟對比

5.1　玻璃鋼管內穿技術與其他修復技術比較(見表1)

5.2　經濟指標比較
　　工程項目的成本包含直接成本與間接成本,直接成本指工程規劃、設計、監理及施工、材料等費用; 間接成本指賠償金和鄰近建筑物、道路、公共管線及公共設施的維護費用等。而間接成本中的社會成本還包括交通、環境、商業及管線等影響成本。
5.2.1　直接成本比較
　　在不考慮調整相鄰地下管線搬遷及損壞賠償, 并且修路費按定額計算的情況下, 該項目若采用DN900 球墨管拆排修復的直接成本為8425347.023元, 而采用DN900管內穿DN800玻璃鋼夾砂管的“管中管”工藝, 直接成本則為4028980.50元。隨著施工熟練程度不斷地提高,相信施工和人工費用還會大大降低, 屆時該工藝的經濟性將更加突出。
5.2.2　社會成本比較
　　交通影響成本是考慮道路使用者的時間成本, 主要計算因施工影響交通而造成的經濟損失。若采用開挖修復, 耗時將需6個月左右, 而采用內穿管修復技術, 工期約為3個月, 且對交通影響相對小。環境影響成本主要包括對綠化帶及樹木的影響; 施工機具的噪音污染; 施工地區粉塵對空氣的污染; 建筑物清洗費用等。其他社會成本主要是考慮各種地下管線的遷移費用, 在該工程中, 如使用開挖修復則必須搬遷DN 900管道周圍的DN 300煤氣中壓管、海軍軍纜、電話信息光纜, 隔離帶上的路燈和景觀等, 其費用是十分昂貴的。

6　結　論

　　通過上海水電路(廣中路――汶水中路) 段1200mDN900 供水管道的修復工程得出: 在交通繁忙、人口眾多的路段, 采用非開挖內穿玻璃鋼夾砂管的“管中管”修復工藝是恰當和必要的。其施工工期比傳統拆排施工大大縮短, 節約了修復費用; 修復后的管道符合質量要求, 通水能力可達到原管道的設計輸水能力; 由于是非開挖修復工藝, 減少了對交通、環境的影響, 具有明顯的社會效益。