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。南昌化粪池清理,南昌市政管道清淤,南昌管道清洗,江西炜誉市政工程
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