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 特别FRP加固修复漏益管道之新技术及运用
点击次数:821次 公布工夫:2016-6-16 11:20:53 返回列表

宋志远1 刘琼2

 

1上海暂脆加固科技股分有限公司,上海 2000502上海市修建科学研究院上海,200032

 

择要:本文针对既有供水管讲的漏益缺点或强度缺乏,引见了一种平安牢靠、性价比较下的解决方法-特别FRP加固修复法(TFRP)。接纳沉量高强的特种纤维复合材料,间接粘贴于管道的内壁或外壁,修复漏益缺点的同时,管壁获得加固,从而提拔了管道的承载才能及耐久性。别的,该纤维复合材料体系根据美国、新加坡和英国尺度均到达饮用水尺度。本文同时引见了工程实例,以期该手艺可以或许正在我国获得推行运用。

关键词:管网漏损率;管道缺点;非开挖;纤维复合材料加固修复

1.弁言

我国淡水资本欠缺,人均水资源占有量约为2100立方米,为天下平均水平的四分之一。然则,近来针对海内408个大中城市的统计注解,其供水系统的管网漏损率均匀为21.5%,最高漏损率达70%以上,水资源虚耗伟大。而发达国家的管网漏损率早已低于10%,比方日本大阪1990年已为6.6%管网漏损率(Leakage percentage)是管网漏水量取供水总量之比。

因为中国远几十年来如火如荼的城市化建立,城镇人口敏捷增添,供水管道压力增大,管壁承载力缺乏、管道老化侵蚀、管材质量不过关、建立尺度低、缺少保护、 重地上建立,沉地下计划 等缘由,致使爆管和漏水频次较下。供水管道的劣化漏损不只增添了断水几率、漏损率和养护工作量,借影响管道寿命和供水水质,而要停止大规模供水管网革新更新将耗资伟大。

对管道漏益,现在接纳的要领有:从新开挖改设较大管径的管道,开挖改换新管道,胀陈旧管(合适中小管道),牵引换管法,新设水泥砂浆衬里法,新设环氧树脂衬里法,滑衬软管法,非开挖内插较小口径管道法,内衬钢板加固及CIPP翻转法。这些要领确切皆能处理管道暂时漏益题目,但均有范围或不足之处,有的需求大开挖施工庞大有的仅仅起防渗间隔感化,并没有加固管道有的要领不只减小了管径并且会对水质形成新的净化。尤其是对直径大于1000mm的输供水管道,上述革新体式格局均造价不菲。

本文引见应用一种特别FR质料对漏益管道停止加固修复的新技术,从该手艺的用材、工艺和设想要领角度睁开议论,展现了该项手艺的上风。进一步联合成功经验,引见其适用范围和加固修复结果,为该手艺正在我国的推行运用奠基根蒂根基。

2 特别FRP加固修复手艺(TFRP)

2.1 纤维复合材料引见

选用质料重要包孕纤维布和环氧树脂胶:

纤维布:芳纶纤维取特种玻璃纤维垂直编织的纤维布美国TYFO牌),纤维布的单层质量为1100g/m2

环氧树脂胶:SSW水下公用环氧树脂(美国TYFO

上述两产物配套运用粘合而成的纤维复合材料,简称TFRP经测试,单层纤维布取环氧树脂现场粘贴后的事情状况厚度为1.4-1.5mm的纤维复合板材,纤维复合板材的抗拉强度测试值为517Mpa,弹性模量为23.5Gpa,延长率为2%该纤维复合材料体系可正在管道湿润情况下固化,且固化后根据美国卫生基金会/美国国家标准学会NSF/ANSI 61尺度,按新加坡生产力取标准局PSB英国尺度BS6920,均到达饮用水尺度。TFRP复合材料加固体系多年来一向得到ICC-ES威望认证

应用该TFRP体系,接纳粘贴、包裹体式格局可加固管道构造,具有以下典范特性:

1施工时柔韧,可随便蜿蜒环绕纠缠,很轻易天加固管道转弯、三通及讨论部位,粘贴固化后变成硬板状质料,单层极限抗拉力凌驾3mm薄不锈钢板;

2特别的环氧树脂不只可带水固化,借取钢筋混凝土或钢结构具有较强的渗出联合才能,配合事情变形和谐,充分利用本管壁质料强度

3耐久性实验及工程实例证实,该体系合适临时地下或水中情况下且是绝缘材料,不会发生电化学侵蚀;

4)粘贴软化后不渗出水汽,外面润滑,能减速水流 

2.2 加固修复手艺要点

关于直径大于1米的大口径管道,无论是混凝土管道,照样钢板螺旋焊接管道,正在承压才能缺乏或劣化渗漏的管道,用该纤维复合材料野生粘贴正在管道的内壁(见图1),天然条件下,48小时内复合材料强度到达终究强度的80%。粘贴管道内壁的要领无需开挖,但需求临时停水。

关于直径小于1米的小口径管道,宜正在管道外壁,用该纤维复合材料TFRP停止粘贴加固(见图2。加固管道外壁的要领需求开挖,但无需停水。

2.3 设想根据

目前国内没有响应的范例,根据美国质料取实验协会的范例ASTM F1216及美国TYFO公司企业尺度,管道加固盘算需思索现有管道的根基目标:管道质料、管径、管道当前椭圆率、管道内水压力、安全系数等;需思索情况目标:管道埋深、地下水位、空中活荷载、加强系数等;和纤维复合材料的力学性能指标:极限抗拉强度、拉伸模量、临时抗拉强度、临时弹性模量、临时合加系数、拟粘贴的复合纤维质料的厚度或层数等。

凭据ASTM F1216,考虑到本管道的状态,纤维复合材料体系按半结构性或齐结构性修复盘算。所谓半结构性就是同时思索纤维复合材料体系取本管壁的协同事情,齐结构性是只思索纤维复合材料体系的承载力,而疏忽不计本老化管道的感化。

基于上述参数,盘算校核加固修复后的管道内水压力、管道中土压力、地面上活荷载等差别工况下知足其临时的运用功用。凭据盘算需求,能够粘贴一层最多层,以供应反抗拉力,或构成约束力;也能够正在两层之间粉刷3-5mm薄的胶合沙浆,进步加固体厚度,从而进步加固体自己的承载才能应用有限元模仿的要领,获得加固前后的管道壁弯矩分布图离别如图3和图4所示,能够看出,加固前,管道壁弯矩散布集中正在两侧,而加固后弯矩散布疏散正在管道一周,低落的峰值,从而进步了管道的承载才能。

对上述加固要领停止相干实行,与实在的废旧混凝土管道片断,修复加固后,离别做内压取中压测试(见图3、图4),效果显现,管道强度能够进步20-40%,到达中压管道程度,完整知足城市输水管网日趋增进的压力要求。

2.4 上风剖析

为了更清楚的看到该项手艺的上风,对照剖析了当前常见的几种管道加固要领,包孕不锈钢内衬法、现场固化内衬CIPP)法和机器造螺旋管内衬HDPE),见表1

1 对照剖析

修复

手艺

不锈钢

焊接内衬

现场固化内衬CIPP

机器造螺旋管内衬HDPE

纤维复合材料修复加固TFRP

实用

管径

管径≥800mm以上及特大型管道

管径150-2200mm

(紫外线加热固化适用于管径﹤600mm,管径≥1200mm时施工较难题)

扩大法管径150- 800mm

流动口径法管径450-3000mm

管径≥800mm,稀奇适用于管径≥1200mm特大型管道管内修复,合适各截面范例(圆形、卵形、方形及不规则形)管道

实用

管材

纲、混凝土

纲、混凝土、塑料

纲、混凝土、塑料

纲、混凝土、塑料

输水范例

重力、加压

重力

重力

重力、加压、下流速、下冲洗

情况影响

噪声、粉尘

占用道路、噪声、粉尘

占用道路、噪声、粉尘

无需占路、无噪声影响

止水

能够

能够,接驳处结果  欠好

能够,接驳处结果欠好

能够

规复

强度

能够

能够,但规复不下

能够,但规复不下

凭据要求,可复合多层,大幅进步强度

规复长度

部分或小局限施工

相邻检查井之间一次施工

相邻检查井之间

长度无限制,可部分或少局限施工 

实用断面

曲管

曲管、曲率大的弯管

划定规矩的曲管,曲率大的弯管

 不规则曲管、T通位置、转弯位置

侵蚀

局部抗腐

完整抗腐

完整抗腐

完整抗腐

长处

施工速度缓,质量稳定性较好

具有耐侵蚀、耐磨益,可防线下水渗透题目,整体修复结果很好。

耐侵蚀,自力承载性,使用寿命少。

适用于饮用水,装备简朴,施工轻便,具有耐侵蚀、耐磨益,可防线下水渗透题目,提拔强度下,弯头、接口质量牢靠,使用寿命少。价钱中低,管径越大,单元造价越经济

瑕玷

质料本钱较下,对水流形状和过火断面有肯定影响不适用于绞车疏浚明火烧焊,有高温、火弧,晦气平安。 

质料本钱较下,需大型装备、启讲施工,没法经由过程弯头、竖井

质料本钱下对水流形状和过火断面有肯定影响没法经由过程弯头、竖井,接缝处会存在题目

对加固下层处置惩罚要求下。

造价

中高

中低

3. 案例引见

相似的纤维复合材料最先在美国大量应用于管道、船埠桥梁建筑结构的加固修复项目中。正在我国的推行运用起首是从香港最先的,胜利处理了香港城市水务署(WSD)统领的供水管道老化、承载力缺乏及漏益题目,加固修复了十余条的供水管道及城市暴雨排水管道,现在局部项目仍正在继承实行中。正在上海,也正在一条曲经2.4m的排水管道中获得运用。

3.1 香港案例

香港水务署下辖一条8千米少直径为1.2米至1.5米狮子山钢管讲(Rehabilitation for DN1200 to DN1500 pipes 8km22/WSD/06Lion Rock Tunnel, Shatin),2006年加固修复完工,有整体加固和部分节点加固(见图5、图6)。

香港东江供水主管讲已效劳了三十余年,锈蚀破坏严峻(见图7)。至2014年已修复加固了沿铁路30千米及沿香港粉锦公路11千米少,直径1.2米至2.4米的供水管道(Rehabilitation for DN1200 to DN2400 pipes12/WSD/11Dongjiang Water Mains & Mains along Fan Kam Road),如图8所示。

3.2 上海案例

上海嘉定边路地下1.5千米少的混凝土排水管道,直径2.4米,正在其内壁胜利实行了修复加固(见图9),修复加固流程为:去除本水泥砂浆内衬对袒露的钢筋除锈用耐湿润的环氧树脂修补缺点粘贴2-4TFRP质料固化历程中润饰润滑落成。

4.结论取瞻望

现在,我国的城市化生长急需进步供水及排水管网的输水才能,一些大城市正在筹建综合管廊,然则应用好现有管网是最间接、最经济、最环保的要领,本文的手艺要领明显具有这些特性,值得海内相干部门实验运用,并积聚合适我国国情的管道加固修复新履历。

参考文献:

[1] 徐锦华,龚德洪,刘阔,曹楠,赵顺萍. 我国供水管网漏益掌握中的题目及对策[J]. 城镇供水. 2015,(2):23-25.

[2] ASTM F1216-09 Standard Practice for Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube.

[3]Tony Lau, Mason Pau, and S. Chow. Rehabilitation Works for Dongjiang Mains[M]. Proceedings of CHKSTT International Conference – Innovations in Trenchless Technology, March 6-7, 2014, Hong Kong, China.

作者简介:

宋志远1965年生,男,构造工程硕士卒业,高级工程师,上海暂脆加固科技有限公司董事长,重要处置构造加固研讨取运用Email562374037@qq.com,手机:13501739825

刘琼(联系人):1980年生,男,构造工程博士卒业,高级工程师,上海市修建科学研究院,重要处置构造加固研讨取运用Emailliuqiongleo@163.com,手机:13761648125

 

 

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