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煤气聚乙烯管的不挖沟敷设技术

时间:2007-1-27栏目:化学化工论文

随著城市化进程的快速发展及市政管理的规范化,传统的“开挖埋管法”已越来越受到限制,虽然“顶管法”过去一直发挥积极的作用,但成本高、效率低c近年来,不挖沟敷设聚乙烯(PE)管技术的发展和普及,令很多敷管难题迎刃而解。该技术包括:穿套更新旧管技术(简称Slip Insertion)、紧贴穿套更新旧管技术(简称Swagelining)和导向钻道敷设新管技术(简称Rotamole)。

1施工准备

1.1报建

不挖沟敷管技术仍有发射井、接收井等少量的开挖工程,还可能占用道路,故应按正常程序报建。

1.2工地勘察

工地须有足够的空间放置机具、管材及挖掘发射井和接收井,并方便操作,不阻碍交通。

清楚地了解附近地下设施,对导向钻道敷管工程尤为重要。工程技术人员须根据土质和地下设施资料设计导向钻头的运动轨迹,以资操作。施工前,应向有关部门查询给排水管、电缆等地下设施资料,如有必要,可使用金属探测器探测。此外,还须提取埋设层土质分析,以确定钻头大小。对于松软的土层,必须选用有较大斜面的钻头,使导向能力增强;对于坚硬的土层或石层,应选用有较小斜面的钻头,使切削力集中,穿透力增强,并保持适当的转向能力,以回避(英国Rotam01e钻机最小钻道曲率半径为20m)过于坚硬的岩石。

1.3检管

旧管更新须了解旧管椭圆度、腐蚀、裂纹等资料。管内壁不应有毛刺和焊渣,以免拖拉时刮伤PE管。必要时,还须调直弯管。

紧贴穿套更新旧管技术对旧管内壁要求较高,可通过闭路电视系统(CCTV system)及通径检测器(Cauging Pig)获取管内资料,再用清管器(Scraper)擦净及整圆管壁。

对于穿套更新旧管,由于旧管与PK管有一定的间隙,故对旧管的要求相对较低。可清洗旧管后,采用管道摄像机(Video Camera)拍摄管内壁图片。该方法效率较高,每天可检管1300m。有时,亦可简单地用同管径的PE管试拖,如发现PE管有明显的损坏,可使用清管器清除毛刺、焊渣或锈斑。

1.4管材

不挖沟敷管技术对PE管并无特殊的要求。理论上,输送煤气之PK管不但要有较好的刚性、一定的强度,而且要有较好的韧性和抗应力开裂性能,输送煤气之PE管宜采用中密度管(MDPE),SDRll中密度PE管可用于输送压力为4bar的系统,5DRl7.6的中密度PE管可用于输送压力为2bar的系统。

2施工工艺

2.1穿套更新旧管技术

该技术以废弃的旧煤气管作套管,在旧煤气管内插PE管。

穿套更新旧管可分两步进行,首先须将绞绳穿过旧管.以实现绞绳与PE管、绞车间的连接。一般作法如图1所示,降落伞状风帽(可用球囊自制)尾部连有具有一定抗拉强度(约800N)的轻型尼龙绳,被压缩空气以1m/s的速度,从发射井经旧管吹至接收井,因尼龙绳不能承受足够的拉力而拖拉绞绳,

可先拉过较粗的绳索过渡,再借助较粗的绳索将绞绳拉过旧管。

第二步操作如图2所示。绞索穿过旧管后,将其一端连在绞车辊子上,另一端与锥形拖头相连(锥形拖头尾部连有PE管),再通过绞车或液压动力机.将PE管拉(推)过旧管。

为防止PE管在旧管导入口受到损坏,可在导入口放置喇叭形导滑物,并将PE管置在托辊上。PE管与套管间端口可用O形橡胶圈、塑料密封套或填料密封。

2.2紧贴穿套更新旧管技术

紧贴穿套更新旧管技术由英国煤气公司(British Gas plc)开发,用于流量损失不宜太大的旧管更新,敷管范围一般为g32mm—400mm.

如图3所示,紧贴穿套敷管设备由加热器、扁模、液压推动机、锥形拖头和绞车组成。经加热器加热,与旧管尺寸匹配的PK管穿过扁模,PE管被拉长,外径减少7—11%,而壁厚基本不变,借助液压推动机及绞车的动力,将热态PE管拉过旧管,到达接收井,释放拉力,PE管冷却复原并紧贴旧管内壁。

2.3转向钻道敷设新管技术—Rotamole

转向钻道系统可用于新管的不挖沟敷设。其基本步骤为:导向钻孔(Pilot Boring)、扩孔回拖PK管(Backreaming)。

导向钻孔的主要目的是确定管道的敷设轨迹。其操作过程如图4所示,导向钻头从预定的入土点和入土角钻入土层,操作人员手持导航仪,测定导向钻头位置、深度和方向等,与预先输入的设计轨迹对比,决策下一操作步骤,令导向钻头能按预定的轨迹挖掘地道。

扩孔回拖PE管操作如图5所示c导向钻头抵达接收井后,将其从钻杆上拆除,装上扩孔钻头,由空压机、液压动力机或绞车提供拉力,将扩孔钻头从接收井拖回,待地道扩至孔径后,将PE管拉过地道。当然,扩孔和回拖PE管可同时进行,此时,须将旋转活节接于扩孔器和PE管之间,以免钻孔机所产生的扭矩传至PE管而造成损坏。

干式导向钻头为有斜面的圆柱体,其后连有中空钻杆,压缩空气鼓入钻杆,从钻头高速喷出,产生冲击力,钻头的推进和旋转由液压动力机提供动力。

当需要转向时,钻头停止旋转,在磁信号的作用下,调整导向钻头斜面的方向,钻头在推力作用下转向阻力较小的航道。导向钻头回避障碍物时受力分析见图6,此时

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