天津自來水集團有限公司
徐景翼 賈霞珍 李逸民 竇大謀 孫劍明

　　簡介

　　通常，只要地下管網在工作，供水干管的維護常常被人們“看不見，想不到”，除非出現緊急情況如爆管、泄漏出現嚴重的水質問題才能引起人們注意。然而，不難看出，為緊急情況所付出的花費要比有計劃地維護所需費用多的多，而且這種緊急情況會嚴重影響環境以及人民生活。
　　從管道材料應用的歷史看，在帶襯里的管道和一些新型的管材使用之前，地下管網的主要構成是不帶襯里的鑄鐵管與鋼管，這些管道在使用若干年之后，內壁均會出現不同程度的銹蝕，有時500mm的管中銹蝕瘤厚達13cm，使實際的過水斷面大大減少，同時摩阻增大，極大地削弱了輸水能力，而且銹蝕瘤的形成嚴重地影響供水水質，很多地區出現“赤水”，這些問題是一個全球普遍存在的問題，由此，管道內防腐越來越引起世界各國的注意。在過去的幾十年里，無論是發展中國家還是發達國家的公用部門，水公司均將此作為研究重點，產生了許多新型的管材以及許多新型的管道修復技術。
　旋轉噴涂技術尤其是水泥砂漿涂襯用于地下管網的修復在國外已有多年歷史，這種技術用來改善水質和管道水力特性，防止管道進一步腐蝕與削弱，而不是根除管道局部物理缺陷。管內旋轉噴頭用軟管同地面噴涂車相連，噴涂車上裝有料斗、攪拌設備和泵用于輸送砂漿到氣動噴頭，當高速旋轉的噴頭以一定的速度被牽引著通過干管時，水泥砂漿被均勻地噴到管壁上然后用抹子抹平。此系統可用于75mm以上的管道。24小時后可恢復通水。
　　近年來，環氧樹脂涂襯技術得到了迅速發展，這種技術主要是利用基料樹脂和固化劑兩組分混合物進行噴涂。涂襯車上有分別用于兩種樹脂的儲料箱、供料泵和軟管。噴涂部分包括旋轉噴頭和靜態混合器，當高速旋轉的噴頭以一定的速度被牽引著通過干管時，以一定比例正確混合好的混合物均勻地被噴到管壁上。養護時間需16小時。
　　天津自來水集團有限公司引進了具有九十年代先進水平的英國Tate Engineering 公司的清管、水泥砂漿涂襯及環氧樹脂涂襯設備，經過近兩年的消化吸收與實際應用，取得了很好的工程效果，具有較大的社會效益與經濟效益。

　　工作原理

　　對于不開挖進行已使用管道的地下涂襯作業，無論是水泥砂漿還是環氧樹脂，都是作為一種非結構的防腐技術用于給水干管而設計的。這種涂襯技術，能保證供水水質并防止管道的進一步腐蝕和削弱，對鑄鐵和鋼管可提供有效保護。由于它提供了比結垢管道光滑的表面，因而改善了輸水能力。進行已使用管道涂襯工作的主要工藝過程如下：

工作管段兩頭斷管→CCTV移動電視檢查銹蝕及管內情況→清管除銹→CCTV檢查除銹效果→管道內部涂襯→CCTV檢查涂襯情況（24小時后〕→將斷管處接通恢復通水

　　對于一條需要修復的管道，首先要了解該干管的銹蝕情況及產生缺陷的位置，CCTV小車探查是確定管道內部情況和特殊位置的有效方法。我們使用的是英國Pearpoint Ltd.的CCTV技術。
　　必須要使用合適的清管方法，用來清除管子內的所有結瘤和沉積物、和原涂層的疏松或變質的殘留物以及其它外界異物。因為非結構涂襯相對來說都是比較薄的，所以所使用的方法必須要使管子內壁達到光滑，為此，噴砂法和水射流法都是不適合的。英國水研究中心（WRC〕在水泥砂漿及環氧樹脂地下作業指南及規范中指出了幾種清理方法。如：動力鏜孔 拖刮法，清管器磨削，壓力刮削。我們主要用的是拖刮法。現介紹如下：

　　1 拖刮式清管過程

　　拖刮式清管是指把清管器（刮鏟）于管內反復用絞車在管內拖拉，再用柱塞器清除用刮鏟鏟下來的管中松散雜物與水。此方法可用于直徑為75mm以上的管道，一次清管長度為100至250米。主要設備有：
　　拖刮式清管器（刮鏟〕－－刮掉管內的銹垢，鏟刀布置交錯排列，沿管軸方向看完全覆蓋整個管子。
　　管端導輪－－保護管子端部及其設備在清管或襯里工作中不受損壞。
　　柱塞清管器－－用其在做襯里之前清除用刮鏟鏟下來的管中松散雜物與水。它是由夾在鋼板中的兩個橡膠圓盤組成，中間由鋼棒分隔開。
　　卷揚機－－使用刮鏟與柱塞器時，需要有兩個卷揚機。800mm以下管道是使用裝在拖拉機上的卷揚機；直徑大于800mm以上的大管使用卷揚機。

　　2 水泥砂漿涂襯作業

　　管內刮拉清除干凈之后，可進行管內壁的水泥砂漿涂襯作業，以使內壁襯 上有一定厚度的水泥砂漿，以保護管內壁防止再產生銹垢。
　現場水泥砂漿涂襯的作業過程，包括在攪拌器內拌合砂漿，把它輸送到容積式泵，由此泵送到氣動旋轉噴頭進行離心涂襯，根據管徑及所需涂襯厚度確定噴涂速度，由氣動襯里機從管子遠端開始進行，以此速度牽引襯里機在管內倒退運動時，就在管壁上涂上一層厚度正確，均勻的涂襯層。一般情況下是用裝在旋轉噴頭后面的旋轉抹灰頭將噴的過程在管壁上的水泥砂漿抹成平整光滑的襯里表面。
　　水泥砂漿材料：
　　水泥－－高質量的普通600＃硅酸鹽水泥。
　　砂子－－合格的砂子對襯里工作是很重要的，對其粒度，形狀，干燥程度及組成等有一定的要求。應該用河石英砂，不能用破碎過的砂子粒度為 目，因為這種砂子是棱角形的，會引起很高的輸送壓力。
　　水－－－普通自來水
　　水泥砂漿－－水泥砂漿中砂子和水泥的重量比為1：1，水灰比約為0.3。最終的水灰比應由現場塌落度實驗確定。
　　涂襯設備：
　　涂襯車－－用于制備和輸送水泥砂漿到涂襯管道。由以下部分組成：裝配式鋼底盤，四缸柴油發動機、料斗、攪拌器、砂漿泵、軟管卷盤、液壓油箱、高壓水噴射單元、氣動回路、液壓控制閥。
　　砂漿輸送軟管、空氣軟管和鋼絲繩－－這三者綁在一起繞在軟管卷盤上，其中高壓軟管將砂漿送到襯里機。空氣軟管為氣動襯里機提供壓縮空氣，鋼絲繩用于拉著襯里機行進。
　　氣動襯里機－－用于在管內噴制襯里層，水泥砂漿通過旋轉噴頭靠離心力均勻地噴濺到管壁上。
　　拖曳式抹灰頭－－拖曳式抹灰頭用來將噴在管壁上的水泥砂漿抹成平整光滑的襯里表面。
　　3 環氧樹脂涂襯現場作業
　　對于小口徑管道，有時為了避免在水泥砂漿涂襯后使管徑減小的原因，或其他原因，而在管道拖刮干凈之后，在內壁噴涂環氧樹脂襯層達到防止銹垢和內壁光滑輸水條件好的要求。

　

　　環氧樹脂涂襯工藝主要是在管道內表面涂一層1mm厚的環氧樹脂層，該樹脂層是基料樹脂與固化劑兩組分正確比例的混合物。噴涂由空壓機驅動的旋轉噴頭完成，旋轉噴頭放在慢速移動小車上，該機器一開始定位于管子的遠端，當此涂襯機沿著管道向回拖時，它按所控制的速度將環氧樹脂噴涂到管壁。涂襯車通過專用高壓軟管供應環氧樹脂，樹脂和固化劑在進入旋轉噴頭前由一個“靜態混合器”混合。
　　樹脂和固化劑分別儲存在涂襯車上儲料箱里，儲料箱裝在一個普通的油套里，油套利用接受發電機廢熱量的熱水進行加熱，恒溫控制。對于環氧樹脂涂襯而言，非常重要的是只有當樹脂被加熱到正確溫度時，才能進行涂襯，因此預熱過程非常重要。
　　一般說來，樹脂首先可由液箱周圍的油套加熱，然后通過短路循環（見圖4〕即液箱→過濾器→管式加熱器→主泵→放泄閥→液箱 繼續對樹脂加熱。軟管和卷軸及軟管內的物質，通過風扇加熱器和發動機輻射體的熱空氣進行加熱，最后還需經過長路循環（見圖4〕即液箱→過濾器→管式加熱器→主泵→卷軸軟管（放泄閥關閉〕→回程管→液箱 對整個系統進行最后加熱，直到溫度適合。
　　只有正確組分的基料與固化劑混合物才符合涂襯標準，因此在涂襯前需要進行重量檢查以確認系統配比正確。

　　清管涂襯技術的特點及優越性

　　此套設備與技術是目前世界上清管涂襯的先進技術，兩年來我們先后在天津市區和塘沽區成功地完成了供水干管地下就地修復工程和地面修復工程（見下表〕，通過這些工程的完成，我們更加體會到這種技術的優越性：
　　1. 施工簡便
　　不用全部開挖，不擾民，不影響交通，節省拆遷費用的完成更新原有管道能力。特別適用于不允許開挖地段的管道。例如塘沽工程中的500、600mm管道，分別跨越鐵路和自由市場，若更換新管，需要大面積開挖，將嚴重影響交通和人民生活，這種施工方式避免了這些問題，受到了當地水公司的稱贊。
　　2. 施工費用低
　　通過工程實例，可以看出用涂襯法修復舊有管道比重新鋪設管道大大節約投資，一般說來，對于400mm以上的管道，水泥砂漿涂襯費用是重新鋪設新管投資的30％－40％。對于400mm以下的管道，采用環氧樹脂涂襯更有利于輸水能力的提高，這時由于涂襯厚度僅為1mm。尤其適用于200mm換300mm，300mm換400mm管的工程。
　　3. 改善水質
　　無論哪種涂襯修復方式修完之后，都可以改善因銹蝕而造成自來水放出的“赤水”現象，并可防止銹蝕問題帶來的其它水質指標不合格的問題。
　　4. 恢復通水能力，改善管網壓力
　　由于管道的銹蝕，導致過水斷面減少，輸水能力下降，影響到管網用戶壓力。清管涂襯后的管道的摩阻系數可同新管，極大程度地恢復供水能力。
　　5. 施工中對用戶影響小
　　涂襯后24小時即可恢復通水，是一種對用戶影響小的施工方式。
　　地下就地修復工程

管徑（mm〕 長度（m〕 ∮800 700米 ∮600 1000米 ∮500 500米

在地面完成舊管道的修復工程：

管徑（mm〕 長度（m〕 ∮800 50 ∮ 500 300 ∮ 400 2400 ∮300 280