作者： 2014-12-25 15:33:37 来源：
摘要：论述了PE管穿插技术及其实施方案。比较了换新钢管方案与PE管穿插方案的费用，论证了PE管穿插技术的经济效益和社会效益，探讨了PE管穿插技术的应用范围和前景。关键词：管网改造；PE管穿插法；修复Discussion on PE Pipe Insertion Method for Remediation of City NG PipelineLIU Hua(Southwest Municipal Engineering Design and Research Institute of China，Chengdu 610081，China)Abstract：PE pipe insertion technology and its implementation scheme are expounded. The costs of steel pipe renewal scheme and PE pipe insertion scheme are compared. the economic and social benefits of PE pipe insertion technology are demonstrated，and the application range and prospect of PE pipe insertion technology are discussed.Key words：network reconstruction；PE pipe insertion method；remediation城市天然气在用钢管中，运行20～30年的管道占有一定的比例，其中相当一部分已老化或带隐患运行，对其进行修复和替换势在必行。由于大多数城市天然气钢管沿城市道路敷设，随着道路的改造拓宽，有些已在车行道下，采用开挖取出旧管道，再埋入新管道的方式，如不是随道路改造同时施工，则不仅造价高，而且对城市交通及环境都将带来不利影响。在一些重要地点，基本上不可能进行大型开挖。因此，探讨非开挖管道修复技术具有相当的紧迫性和重要意义。较适合城市天然气在用钢管修复的方法主要有5种：软管翻转内衬法、牵引-固化法、PE管加热缩径膨胀内衬法、U形PE管内衬法、PE管穿插法[1]。考虑到国内城市天然气行业的技术基础和施工条件，本文仅对PE管穿插法进行探讨。1 PE管穿插技术1.1 施工工艺该方法是将一根管径比旧管稍小的新PE管穿插在旧管中，替代旧管供气，旧管作为管使用的一种旧管修复方法。其施工工艺见图1。
管弹头用于拖动PE管在旧管内穿过，一端为PE管，另一端为带铁环的钢制封头，用于固定拉绳。该法工艺较简单，较易操作，但由于插入的PE管管径比旧钢管要小，同等输气压力下，修复后管道的输气能力有所降低，该法的应用也因此受到限制。1.2 关键技术① 旧管内壁的处理为防止穿管时在旧管内划伤PE管，穿管前必须对旧管内壁进行处理，一般包括清洗、打磨、吹扫和检查。考虑到城市天然气管道内壁腐蚀小，管内积垢远比油气田管道和人工煤气管道的积垢少，且分段清洗的管道较短，采用一般的拉镗方式即可清出管道的积垢，满足穿管要求。对管道内壁的焊瘤、焊刺等采用带有金属刮刀的拉镗设备进行拉镗，实现管道内壁的打磨，以达到穿管要求。经拉镗处理后的管道，用压缩空气吹净管内杂物，然后进行内窥检查，主要检查是否有未清理干净的焊瘤、焊刺及积垢等，检查合格，方可进行试穿。② PE管外表面的保护由于PE管具有应力开裂特性，当管表面被刮伤后，就可能导致开裂及开裂的慢速增长，从而缩短管道使用寿命甚至发生爆管事故。因此，PE管穿插技术的关键是保证在穿管过程中，PE管的外表面不被划伤。参照国外标准，PE管外表面的划伤深度不得大于管道壁厚的10%，可采取以下措施来保证：a. 进行旧管内壁处理。b. 插入施工时，在旧管插入端加上一个硬度比插入管小的漏斗形导滑器。c. 试穿。在正式插入前应先拖过一根长4～5m与插入管同径的PE管，检查旧管对试穿的PE管外表面的损伤情况。若发现有超过规定的划伤现象，则应重新对旧管内壁进行处理，直到试穿合格。1.3 施工步骤与设备PE管穿插施工步骤如下：(1) 安装拉绳。用鼓风机将风帽由发射坑吹至接收坑，利用风帽把细线穿过钢管，再用细线把尼龙拉绳由接收坑拉至发射坑。(2) 镗管。用拉绳牵引镗管设备进行镗管。(3) 旧管吹扫。用压缩空气吹扫旧管。(4) 内窥检查。用摄像探头在旧管内进行内窥，从电视上对管内进行检查。(5) 试穿PE管。先将一根4～5m长的与插入管同管径的PE管用拉绳拉过旧管，检查PE管外壁损伤情况，如划伤深度超标，应对旧管内壁进行清理，直至试穿合格。(6) 准备待穿的PE管。焊接待穿的PE管，并进行强度试验和气密性试验，合格后待穿。(7) PE管穿插。用拉绳牵引待穿PE管穿过旧钢管。(8) 分段密封。用水泥等填缝材料密封各管段端口与PE管间的环形空间。(9) 完成全线穿插。分段穿插施工完成后，在操作坑内将各段PE管相互焊接。(10) 吹扫试压。对穿插PE管进行全线吹扫和强度试验、气密性试验[2]。(11) 回填。用细砂回填操作坑，并敷设警示带，再用泥土回填至地面。PE管穿插施工主要设备如下：(1) 鼓风机：将风帽从发射坑吹至接收坑。(2) 镗管设备：安装有刮刀的镗管器，能打下旧管内的焊瘤及焊刺。(3) 内窥装置：主要包括摄像探头及探灯，二者用拖架固定，防止在旧管内拖动时翻滚、磨损。(4) 彩色电视机：接收摄像探头传来的信号，并将其转变为图像，显示旧管内的检查情况。(5) PE管焊机：分为电熔焊机和对接焊机。2 PE管穿插法的实施方案(1) 前期准备前期准备工作一般包括管道的资料查阅和现场踏勘等管道调查工作。通过查阅管道的竣工资料，调查气源及供气负荷变化情况以及现场踏勘，明确管道的管位、管径、支管等情况；了解管道所处地理环境状况，如沿线建筑布置、人流车流、地下障碍、相邻管道等；了解管道的气源变化、负荷变化情况；确定该管道是否采用PE管穿插技术进行修复，并做好穿插的前期准备工作。(2) 穿管方案的制定由于PE管穿插工艺只能在直管段进行，制定穿管方案的重点应放在管道分段、发射坑、接收坑位置的确定上。按照《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63—95)第5.3.5条的规定，插入管采用拖管法施工时，拉力不得大于管材屈服拉伸强度的50%[3]。PE80聚乙烯材料的屈服拉伸强度一般为19 MPa左右，材料密度≥930 kg/m3，经计算可得，穿插时插入管长度不得大于900 m。分段方案、发射坑、接收坑位置的确定，在满足插入管长度规定的前提下，应根据管道弯头、支管、临时供气方案等确定。穿管方案应会同生产调度部门，制定相应的停气动火作业方案和临时供气方案。穿管方案还应制定必要的应急方案，为施工中可能出现的故障做好准备。3 社会效益与经济效益PE管穿插技术与传统的开挖更换旧管方式相比，大大减少了开挖土方量，且开挖点可尽量避开人流密集处、电话亭等，缩短了旧管修复工期，极大地减少了管道修复工程对城市交通及环境的影响，有利于安全平稳地供气，具有良好的社会效益。由于减少了开挖量，PE管穿插技术修复管道的工程造价也明显降低。燃气管道工程造价主要包括人工费、材料费、机械费、道路赔偿费、土方开挖费等。目前，大面积开挖造成的市政赔偿费用在不断升高。采用PE管穿插技术可降低工程造价，提高经济效益，效果显著。费用降低的主要方面是减少了土方开挖费、市政赔偿费。成都市实施的采用PE管穿插技术改造旧钢管的实例的费用比较见表1。表1 成都市塔九路换新钢管与PE管穿插的费用比较Tab.1 Comparison of cost between steel pipe renewaland PE Pipe insertion in Tajiu Road of Chengdu City
中压钢管和PE管的水力计算公式见《城镇燃气设计规范》(GB 50028—2006)，其中管壁内表面的当量绝对粗糙度，对于钢管取0.2 mm，对于PE管取0.01 mm[4]。为比较穿插前后管道流通能力的变化，在城市天然气中压管道运行压力范围内结合常用的钢管和PE管规格，设定两种工况进行水力计算，结果见表3。其中天然气工况一：起点绝对压力为0.450MPa，终点绝对压力为0.448MPa，管道长度为1km。天然气工况二：起点绝对压力为0.450MPa，终点绝对压力为0.449MPa，管道长度为1km。在表3中，采用常用规格PE管穿插后，其流通能力为原管道的40%～50%。实际工程中，如需要提高穿插后管道的流通能力，也可按表2采用合适规格PE管进行穿插，穿插后管道的流通能力可提高到原管道的55%～65%。鉴于PE管穿插后管道的流通能力有较大的下降，该工艺一般用在随着城市管网的发展和气源的变化，原有大口径管道所带负荷下降，经PE管穿插修复，管道管径缩小后，仍能满足正常供气的管道。PE管穿插技术在城市天然气钢管修复中虽然不可能广泛应用，但仍有一定的应用空间。表3 被穿钢管与穿插PE管流通能力比较Tab.3 Comparison of flow capacity in steel pipe and inserted PE pipe
5 结语经过实际应用，PE管穿插城市天然气在用钢管技术日趋成熟。国内许多天然气公司成立较早，旧管网改造量多、施工难度大，采用新型的旧管改造技术既能提高公司整体形象，又能带来较好的社会效益和经济效益。随着气源的变化及管网的发展，PE管穿插在用燃气管道修复技术将是旧管改造的有效方式之一。随着西气东输和俄气南输，国内许多城市将由人工煤气转换为天然气，这种由低热值气源向高热值气源转换的管网改造、旧管修复，由于允许管径缩小，将为PE管穿插技术提供更大的应用空间[5]。参考文献：[1] 王可仁.推进非开挖技术应用，加快天然气发展步伐[J].城市燃气，2005，(11):8-10.[2] CJJ 33—2005，城镇燃气输配工程施工及验收规范[S].[3] CJJ 63—95，聚乙烯燃气管道工程技术规程[S].[4] GB 50028—2006，城镇燃气设计规范[S].[5] 张坤，吕淑华.PE管在城市燃气管网改造的应用[J].煤气与热力，2005，25(7)：56—58.
（本文作者：柳华 中国市政工程西南设计研究院，四川 成都 610081)
