管道预处理

管道预处理

一、管道预处理的要求

非开挖管道修复技术主要是从管道内部对原有管道进行修复的技术，因此在进行修复前应对管道内部进行预处理。不同的修复工艺对管道的预处理有不同的要求，管道预处理后不应对后期的施工造成影响。

对于管道更新工艺，工艺的本质是将原有管道从内部破碎，然后拉入或顶入新的管道。因此其对管道内表面没有过高的要求，但其要求管道内部畅通以便牵引拉杆或钢丝绳能够顺利通过。

对于管道修复工艺，工艺的本质是在原有管道内部形成新的内衬管，根据修复工艺的不同，内衬管的置入方法也不同。因此，首先管道内部不应有影响内衬管置入的障碍物；其次，根据内衬管与原有管道贴合程度的不同，对管道内表面的要求也不同。对于内衬管与原有管道不贴合的修复工艺，内衬管与原有管道之间存在一定的空隙，因此其对管道内表面的要求低，只要不影响内衬管的置入便可，如穿插法和机械制螺旋缠绕法(内衬管不贴合原有管道)；对于内衬管与原有管道贴合的工艺，原有管道内表面应无明显附着物、尖锐毛刺突起现象，根据内衬管的形态，对原有管道内表面要求从低到高的顺序为：机械制螺旋缠绕法(贴合原有管道)、管片内衬法<折叠内衬法、缩径内衬法<原位固化法；对于内衬管与原有管道黏合的工艺，对原有管道内表面的要求高，除上述所需要求外，应保证原有管道表面洁净。

对于局部修复工艺，应确保待修复部位及其前后500mm范围内管道内表面洁净，无附着物、尖锐毛刺和突起。

管道预处理后，应确保原有管道内表面没有过大空洞及严重的漏水现象。

虽然管道预处理主要针对原有管道内部，但对于由于管道设计、施工不合理造成的管道周围地基存在问题的特殊情况，管道的预处理应包含对管道周围地基的处理，预处理后应保证管道周围地基稳定。

二、管道预处理的主要方法

管道清洗技术是管道预处理基本和常用的处理措施。目前常用的管道疏通清洗技术主要有冲刷清洗、高压水射流清洗、绞车清洗、清管器清洗、化学清洗等。

1.冲刷清洗

冲刷清洗是古老的下水道清洁方法，如今依然用于某些特殊的场合。冲刷清洗可分为脉冲冲刷清洗和回水冲刷清洗。

两种方法都假定污水以一定的速度自由流动，只能用于清除松散的、非硬化的沉积物。

2.高压水射流清洗

高压水射流清洗目前是国际上工业及民用管道清洗的主要方法，其应用比例约占80%~90%，主要适用于清除管内松散沉积物或作为管道检测、修复前的准备措施。

高压水射流清洗的原理是由高压泵产生的高压水从喷嘴喷出，将其压力能转化成高速流体动能，高速流体正向或切向冲击被清洗件的表面，产生很大的瞬时碰撞动量，并产生强烈脉动，从而使附着在管内壁上的结垢剥离下来。高压水射流一次清洗过程分为两个阶段，如图1所示：第一阶段，通过射流的反作用力喷嘴向射流反方向移动进行清洗；第二阶段，喷嘴到达目标井后，回拉胶管使喷嘴向射流方向移动进行清洗。喷射高压水流，松动沉积物，并卷走、携带沉积物到目标检查井内，再使用真空抽吸机抽走。

高压水射流清洗作业易操作、效率高，超高压可除去硬垢、难溶垢。与化学清洗比较具有不污染环境，不腐蚀清洗对象，清洗效率高及节能等特点，且能有效去除一些与化学药剂难溶或不溶的特殊污垢，并能保证管道的清洗质量。不足之处是设备投资大，复杂结构的管线需解体清洗，长距离管线需分段清洗。

高压水射流清洗装置主要由高压泵动力装置、压力调节装置、高压管、各种喷枪、喷嘴等机具与配件组成。根据清洗对象不同可采用刚性喷杆和柔性喷杆，前者适用于直管，后者适用于曲管清洗。

高压清洗车包括以下种类：

a.高压水射流喷射车；

b.有或无过滤水装置的真空抽吸车；

c.有或无废水回收装置的组合型清洗车。

安装在清洗车内的水泵必须满足下列性能要求：

(1)高压泵

①泵送量：与沉积物的类型、厚度、连续性以及管流状态有关：

a.DN200~DN800, 约320L/min；

b.DN800~DN1200,约390~450L/min；

c.DN>1200,约640~800 L min。

②压力：高压泵处约100~150bar，喷嘴处约80~100bar。

(2)真空泵

泵送量在60%的真空下750~1500m3/h。

高压胶管必须满足安全作业要求，能承受高工作压力。当水在高压胶管中流动时，流动阻力会降低水压，速度越高，压力损失越大。一般清洗车配备的胶管长120~200m，用于特殊场合的清洗车也有配备800m长的胶管。压力损失可用喷射加速器进行补偿。高压胶管的性能指标参数如下表所示。

对于不同的封堵形式，不同的管道截面形状，可选用不同的喷嘴。喷嘴可分为以下几类：

①辐射型喷嘴(出水口辐射状分布)；

②反向喷嘴(出水口指向相反的方向)；

③旋转喷嘴(出水口径向分布在喷水圆周，喷头可以转动)；

④用于清除阻塞的喷嘴(能向前/后喷水)。

可通过设计与改变喷嘴孔的大小、形状、数量、喷射角度、方向等来调整与提高清洗能力，喷嘴的重要性能指标及参考值如下表所示。根据清洗目的可采用低压力大流量或高压力低流量。

喷嘴的喷射角度一般约15°~30°，当喷射角度小时(如15°)，加压水能量的97%转化为驱动力，但仍有足够的能量清除轻的沉积物，并随水流运移到检查井内。当喷射角大时(如30°)，能很好地清除沉积物及管壁上的水锈，并有足够的能量驱动喷头沿着管道推进，如图3所示。清洗效率和驱动力可以通过使用滑撬得到额外加强，滑撬能避免喷头和管壁的瞬间接触。

高压水射流清洗的新发展是集成反向清洗喷头，带有自照明摄像机，通过无线连接的接收器能收到摄像机拍摄的照片。因为能持续监控清洗过程，能达到很好的清洗效果，降低用水量和作业时间。甚至，能鉴别出管道破坏情况，定位后利于管道修复工作的开展。

江西炜誉市政工程在选择喷射参数时还应考虑管材、管道壁厚以及管道断面的结构条件以防对管道造成损伤。

有关这方面的研究，苏黎世( Zurich)城市隧道局得到了如下的结论：喷嘴处以12MPa的压力、300/min的流量清洗石棉水泥管、混凝土管、PVC管和HDPE管时，不会损坏管道。

使用高压水射流清洗喷射高铝水泥涂层的球墨铸铁管时，也得到类似的结论。当管道具有此类涂层厚度大于等于6mm、高压泵处的压力小于17MPa时，对使用超过50年的管道也不会造成破坏。

当使用高压水射流清洗时，为避免检查井出现雾化现象，可考虑采取如下措施：

①大断面管道可使用摆动式喷头；

②在到达检查井约10m时降低泵压(当清洗车达到下一个检查井时，这段管道应以正常压力重新清洗)；

③用塑料或其他板材遮盖检查井，这些遮挡件上应开有小孔，能穿过胶管。

高压清洗车进行清洗时，必须保证清洗喷头和高压水射流清洗附属设备能在管道内正常运转，可考虑如下两点建议：

①喷头和管道尺寸应相匹配，在喷头和胶管之间使用旋转连接避免胶管出现扭转现象；

②在喷头和胶管之间插入一个硬质加长管。

3.绞车清洗

这是我国普遍采用的一种方法，首先是将钢丝绳穿过待清淤管道，然后在清通管段的两端检查井处各设置一台绞车，当钢丝绳穿过管通段后，将钢丝绳系在设置好的绞车上，清通工具的另一端通过钢丝绳系在另一台绞车上，然后再利用绞车来回往复绞动钢丝绳，带动清通工具将淤泥刮至下游检查井内从而使管道得到的清通。绞车的动力可以是靠人力手动，也可以是机动，这要根据管道直径、清淤长度、淤泥厚度而定。

钢丝绳穿过清淤管段的方法起初是采用竹片通过，但这种方法需要人工下井检查完成，其操作较为费时。目前，钢丝绳穿过管段的方法一般通过专用的穿管装置来完成。

这种方法适用于各种直径的下水管道，特别是管道淤塞比较严重、淤泥已黏结密实，用水力清通效果不好时，采取这种方法效果很好。

其主要设备包括绞车、滑轮架和通沟牛。绞车可分为手动和机动两种。其中滑轮的作用是避免钢丝绳与管口、井口直接摩擦。通沟牛的作用是把污泥等沉积物从管内拉出来。通沟牛有多种，可分别用于清除一般沉积物、清除软质淤泥、清除固结的水泥浆和清除管壁油垢等。美国和日本有一种专门用于泥沙已淤积过半的管道的通沟牛，为了便于进入管内，刮泥板在拉入管道时呈卧倒状态，疏通时呈直立状态。

这是一种老式清通方法，虽然具有一定的历史，但目前仍有较多应用，其与高压水射流清洗技术配合使用可以达到很好的清洗效果