针对燃气管道采用翻转内衬技术修复前期适用性 评估的初步研究

1 翻转内衬技术在国内的兴起
随着国内城 市建设的不断进步，基础设施的逐渐完备 ，各种关系民生的事业都在蓬勃发展着。而针对燃气行业来说 ，从上世纪 80 年代开始，基本上国内的城 市都 已开始发展和使用上 了管道燃气，尤其北京 、天津、上海等大中型城市更是 已全面普及天然气。
    燃气的大力推广 ，使得燃气管 网大面积的敷设和投 入使 用，也就相应产生 了各种隐患。而伴随使用年限的增长，管线的腐蚀也 日益严重，腐蚀穿孔现象时 有发生 ，同时第三者破坏造成燃 气泄漏 、发生事故也是 屡见不鲜 。如何避免、降低此类事故的 发生、保护居 民用户和燃 气公司财 产不受损失 已成 为当前安全运行管理的重 中之重。由此而来 ，针对在役燃气管道 的维修 、更新、替换也就成 了现今燃气管 网运行中一个相当重要 的课题。
    而对城 市建设来说 ，燃气施工中的限制条件却也在不断增加。开挖 道路 修复这些管线 的可能性越来越低 。因此 ，近年来非开挖技术在燃气管线的新建和修复工程中所占的比例也就在逐年上升。其中，在地处城市核心区的老旧管线的改造项 目上尤为明显。
    目前来看 ，国内燃 气行业 已广泛采用的几种非开挖技术包括 ：翻转 内衬法 、PE 管 “U ”型内插法、裂管法、顶管法、定向钻法等多种。以国内燃气行业 占据领先地位 的北京市为例，90 年代初 ，非开挖技 术开始 引入 ，并逐步发展 ，成 为了管道更新 、修复的主力。
    针对管道的非开挖技术主要分为更新、修复、新建三大类型。更新主要指裂管、碎管等技术；
新建管道主要采用顶管 、定 向钻等方式，近年来 ，由于两者对地下周边管线存在破坏的隐患，已不适用于城镇 ，尤其是人 口密集区燃气管线的施工；而以翻转内衬和 “u ”管技术为代表的非开挖修复技术由于其是对管线内部进行加固修复的特点，逐渐成为了市场 上的新宠 ，这其 中由以翻转 内衬技术的发展最为迅速。
    对比各种技术，在欧美被作为主要管道修复手段并广泛采用的翻转内衬技术 由于其施 工耗时短 、开挖面积小，对交通、市政、环境的影响较小 ，对地下其他相邻管线影响小等优势，已广泛应用在燃气管线的修复上，至今已历时二十余年。期间，国内也先后编制了行业标准 城镇燃气管道非开挖修复更新工程技术规程 ，北京市地方标准 城镇燃气管道翻转内衬法施工及验收规程 等标准。可以说一方面填补 了国内在相关领域 的空 白，也为翻转内衬的施工提供 了指导和理论基础。
    与此同时 ，该项技 术的蓬勃发展 ，也 引出 了一个关键的问题 一针对技术的适用性论证，即工程的前期适用性评估方面 国内一直 缺乏相应 的准则 ，这在一定程度上也制约 了翻转 内衬技 术在国内燃气行业的发展。

2.针对翻转内衬技术适用性评估的初步研究
    国际上管道风险评估理论的核心就是对把可能影响到管道安全运行的干扰项进行规划分类，并分 别进 行评价 。笔者认为 ，针对该项技术应用于燃 气管道修复适用性的前期评估 方面一定程度上可以借鉴这些理论 。
    而同时 ，结合翻转 内衬施工的特点 ，与 国内燃气施工 、运行维护中存在的问题 等情 况，也应当对其进行一定程度的优化与修改。翻转 内衬技
术作为一项针对管道的非开挖修 复工艺，核心是对管道内部进行加 固，从而提高其承压、密闭等能力。因此 ，与老式的 明开换管等工艺相 比，其对管道所属位置的地下环境 、管道的原防腐层等要求相对较小 ；与其他 非开挖 工艺相 比，其特点也造成了判断其适用性方面的独特性。
    此外，还需要考虑到，由于我国燃气输配无论是在设备建设、使用还是运行、维护、管理等水平上同国外相比还存在着一定的差距 ，所以针对我 国的评估研究也将面临以下几方面的较为特别的问题 。
    (1)原始资料不完善：城市地下管线凌乱无序 ，很多也难以查证 ，对施工造成影响 ；
    (2 ) 现存标准、体制缺乏规范 ：不能及时或没有发现 问题及隐患所在 ；
    (3)外力破坏情况严重：第三方施工单位破坏 、老旧管线防腐层破坏、地下水、电流等影响。
    因此 ，以上所有 因素都是我们在考虑翻转内衬工艺在国内燃 气管道修 复领域的适用性方面应当予以注意的。结 合以上 的分析 ，我认为可以模拟管道风险评估理论 列出关键因素 ，并提 出其重要程度 (见下表 1) ，建立针对翻转内衬技术前期适用性评估的模型：


结合表格 ，我们逐条进行分析 ：
    (1) 管道腐蚀 ：管道的腐蚀是从管道敷设起就就开始存在的问题，且会随着管道服役期的增长逐步增加 。主要包括内部腐蚀和外腐蚀两方面。由于北京市 (乃至全国) 大部分管线的运行时 间都较早 ，基本都经 历或仍在运行人工煤气 ，这也就造成 了气体 中的焦油、奈、水 以及其他杂质对管道内部造成了腐蚀。
    而外腐蚀 的产生原 因主要是 由于管线投用使用时间早 ，防腐技术较差 ，电保护也没有被重视 。在有外力影 响或地下复杂的情况下 ，防腐层被破坏或被剥离 ，造成管道外壁直接裸露 ，形成腐蚀 。
    两者结合 ，造成管道腐蚀 ，严重情 况下甚至造成穿孔等现象，这在我们的燃气管道修复工程中也是存在的(极端情况下，甚至发生大面积穿孔，
地下水渗漏 - 2015 年南三环 高压 内衬工程 ) 。在传统情况下 ，也只能将其更换。
    而结合 历年的翻转内衬 施工经验 ，在没有较大面积 内部连 续腐蚀 的情况下 ，采用该技 术只需将管道 内壁完全清理干净 ，即可通过 内衬的粘 贴成功的针对管道腐蚀进行修复，从而保证了管道的密封性。而 多年 的北京市燃气管道施工经验也验证了其效果。
    因此，针对存在腐蚀的管道，翻转内衬修复有其独特的优势 ，也是施工的主要选择。
    (2) 早 期施工 ：翻 转 内衬为非结构 性修复 ，需要 以原管道为支撑 ，与之黏贴建立新的体 系，从而对管道进行修复。因此，原管道的钢材质量、焊接 质量等也是我们在选择 翻转技术前需要考虑的问题 。
    这其中包括钢管的原壁厚 、现状壁厚、钢材标号 、强度、焊缝 质量等 。这几项都需要在施工前进行验证确认 。以多年 的翻转施 工经验 来看，使 用三十年左右的管线几项 要求都完全符合翻转粘接的条件 。
    因此 ，此项 内容只要立项前期有完善 的实验与记录 ，也是可以确保施工的。
    (3) 外力影 响：外力方面 主要有两种 ，一是地面变化造成 的应 力改变 ，使管道产生了应力。而翻转内衬修复的特点是每百米左右开挖工作坑 ，并断管施工。这一措施也恰 好起到了对应 力的释放作用 。
    另一方面 ，各种人为的、 自然的影响 ，也会对管道造成破坏，产生外部变形 ，甚至破裂。这就需要结合管道内窥技术 (C CTV )进行提前检测，与上一 条相似 ，只要管道没有被严重破坏，均可进行翻转施工。
    (4) 自然因素与社会因素：两者主要包括地下水 、化学成分、电流 以及靠近铁路 、光缆等而产生的杂散 电流等对管道产生的冲击，从而有可能对管道产生腐蚀。长期 的腐蚀 ，严重情况下甚至会对管道结构造成破坏，影响翻转施工的效果。建议 ，评估 中对 存在 以上 问题 的位 置加以注意 ，有可能的情况下前期设计中进行改线。
    (5) 运行管理 ：管道投入使用以来的完整的运行管理资料 也是十分重要 的，它可以对待修复管线的情况进行较为具 体的介 绍，为后期的修复提供基础。
3 结论与建议
    上文结合管道的风险评估、翻转 内衬的特点等列举出了可能影 响到翻转施工的项 目。通过分析 ，在可能影响施工的因素中，管道的各种腐蚀 、破坏及历年运行情况等项 目是最为重要的。
    可以认为 ，翻转 内衬具有 良好的适 用性 ，可以应对一些燃气管道维修 中传统工艺无法修理 ，只能更换 的情况。可以说 只要结合上表 内容在立项前期进行 系统的调查与实验 ，排 除隐患 ，在此基础上 ，确定翻转内衬技术修 复管线是可行的。而通过上世纪 90 年代至今 ，在北京市的数十公里的修复工程及 良好的效果反馈 ，也证 明了其具 有相 当广泛的适用性。是可以应用于绝大多数城市燃气管道的修复中的。
    此外 ，也建议 ，在今后 的设计及施工过程 中，要更加重视 电保护的作用；重视修复施工后建立完善施工资料 ；同时加 强巡检 、防止二次破坏。以上多种方式结合一定能成功地对老 旧管道进行修理 ，使其焕发青春。