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【摘要】針對(duì)當(dāng)前城市地下管網(wǎng)存在在問題，結(jié)合國(guó)家節(jié)能減排政策，以及推進(jìn)城市管廊建設(shè)過程遇到的問題，在實(shí)踐運(yùn)用的基礎(chǔ)上，提出對(duì)城市老舊地下管網(wǎng)，采用先進(jìn)的非開挖技術(shù)應(yīng)用，延長(zhǎng)管網(wǎng)使用壽命，解決城市管網(wǎng)歷史沉積問題。
【關(guān)鍵詞】非開挖修復(fù)管網(wǎng)、內(nèi)壁涂膜防腐、改善延長(zhǎng)管網(wǎng)壽命
一、城市管網(wǎng)普遍存在的問題
(一)自來水管網(wǎng)現(xiàn)狀
  2015年我國(guó)城市供水配水管總長(zhǎng)為185095Km。我國(guó)配水管網(wǎng)中63％的管道1985--2000年間敷設(shè)的，現(xiàn)有管道的平均管齡達(dá)到二十年左右，部分城市供水管網(wǎng)已服役三十年之久。
存在問題：
1、大部分的供水管網(wǎng)已經(jīng)在早期建設(shè)完畢,并在城市的地下管道埋設(shè)中呈錯(cuò)綜復(fù)雜的網(wǎng)狀形態(tài)；
2、許多房屋建設(shè)、道路建設(shè)以及其他城市居民活動(dòng)等對(duì)現(xiàn)存的地下供水管道造成了不同程度的損害；
3、內(nèi)壁銹蝕，微生物滋生，影響水質(zhì)，對(duì)居民健康造成一定影響，部分地區(qū)黃水現(xiàn)象無法杜絕；
4、漏水現(xiàn)象造成大量水資源浪費(fèi)。
（二）排（污）水管網(wǎng)現(xiàn)狀
存在問題：
1、排水管網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施歷史欠賬太多，管網(wǎng)建設(shè)明顯滯后于城市化進(jìn)程；
2、日常維護(hù)修復(fù)相對(duì)滯后，造成內(nèi)澇事件頻發(fā)；
3、歷史欠賬投資巨大、新老區(qū)管網(wǎng)改造很難步調(diào)一致。
（三）北方地區(qū)采暖管網(wǎng)現(xiàn)狀
  據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)北方地區(qū)供熱管線總長(zhǎng)度近400萬Km，主管網(wǎng)、二次管網(wǎng)、小區(qū)地溝管網(wǎng)需要維修改造平均接近50%。
存在問題：
1、由于行業(yè)特點(diǎn)，專業(yè)從事供熱領(lǐng)域的公司及物業(yè)很難承擔(dān)大量的維修費(fèi)用，維修能力跟不上需求；
2、管線長(zhǎng)期服役，特別是工業(yè)老區(qū)，居民生活老區(qū)，管線存在年久失修，大量管線陳舊老化；
3、供熱期間，特別是北方供熱初期、化凍期，由于溫差變化，管線爆管、破裂，安全事故頻發(fā)；
4、由于管線內(nèi)存下大量銹垢，流量、流速受到阻，能耗損失巨大。
二、城市管網(wǎng)更新改造制約因素
1、受原有基礎(chǔ)設(shè)施制約：隨著城市建筑、道路的多年累積建設(shè)，部分管道都是鋪設(shè)在主要街路和建筑設(shè)施下，開挖更換難度較大；
2、經(jīng)濟(jì)投入巨大：開挖更換成本高，需破壞道路、建筑、綠化、光纜電纜等基礎(chǔ)設(shè)施，經(jīng)濟(jì)損失巨大；
3、影響生活破壞環(huán)境：影響交通和居民正常生；對(duì)環(huán)境造成不同程度破壞；
4、重復(fù)性經(jīng)濟(jì)投入：新更新管道在役使用幾年后內(nèi)壁銹蝕，還會(huì)出現(xiàn)泄漏，水質(zhì)下降問題，服役幾年后需重復(fù)維修更換。
三、傳統(tǒng)非開挖技術(shù)應(yīng)用及局限性
 (一)幾種常見的傳統(tǒng)非開挖技術(shù)
  目前世界上采用非開挖方法對(duì)管道的修復(fù)技術(shù)有幾十種，我們總結(jié)可劃分為五大類：①化學(xué)法（酸洗、藥劑等）；②振動(dòng)法（超聲波、水錘、氣錘等）；③電磁法（電擊、陰極、磁化等）；④襯套法（穿插軟、硬管內(nèi)襯、）；⑤機(jī)械法（內(nèi)置工具、機(jī)器人等）。

（二）傳統(tǒng)非開挖技術(shù)應(yīng)用局限性

  實(shí)踐證明，以上傳統(tǒng)非開挖技術(shù)及方法都遇到了難以克服的四大難題：
（1）在工藝技術(shù)方面，①管道轉(zhuǎn)彎；②管道變輕；③管道垂直；④小口徑管道等問題無法解決；
（2）尚存在今后運(yùn)行中的開口問題及管道維護(hù)、維修等諸多不好處理的難題。
（3）對(duì)襯套法技術(shù)來講，采用的聚乙烯(PE)管材的原材料問題，管材作為管中管的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)問題，壁厚的選擇問題等都存在一個(gè)質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)技術(shù)合理的性價(jià)比問題；
（4）①化學(xué)法、②振動(dòng)法、③電磁法、⑤機(jī)械法四種方法只能清除銹垢而無法做到內(nèi)壁涂層保護(hù)。
  在非開挖修復(fù)領(lǐng)域，國(guó)內(nèi)外各級(jí)專家學(xué)者付出了多年的努力實(shí)踐和探索，技術(shù)水平不斷延伸深化，“旋轉(zhuǎn)氣流法”--TorA管道非開挖修復(fù)再造專利技術(shù)(以下簡(jiǎn)稱TorA技術(shù)）經(jīng)過諸多專家學(xué)者的研發(fā)，逐步在實(shí)踐中改進(jìn)深化，確立了其先進(jìn)性、科學(xué)性地位，在非開挖技術(shù)領(lǐng)域發(fā)揮了不可替代的作用。
四、TorA技術(shù)情況
  （一）技術(shù)總論
  “TorA”是“旋轉(zhuǎn)氣流法”管道非開挖修復(fù)再造技術(shù)的簡(jiǎn)稱。（高壓氣、水管道除垢及護(hù)壁方法——中國(guó)專利授權(quán)號(hào)：ZL02110830.7； 大、中型管道內(nèi)壁除銹除垢及涂膜防腐方法——中國(guó)專利授權(quán)號(hào)：ZL200510024090.9）；高壓氣體管道除垢護(hù)壁裝置——中國(guó)專利授權(quán)號(hào)：ZL00218870.8）。
   TorA技術(shù)是一種在管道內(nèi)人為制造“旋轉(zhuǎn)氣流”來修復(fù)改造管道內(nèi)壁的方法。本質(zhì)上講是用旋轉(zhuǎn)氣流充當(dāng)著無形的內(nèi)置動(dòng)能，通過專利設(shè)備，將“氣流”作為輸送載體伸進(jìn)管道，把GM系列磨料和CL專用冷卻潤(rùn)滑液作為工具送進(jìn)管道，對(duì)內(nèi)壁進(jìn)行撞擊研磨清除銹垢，并清洗風(fēng)干管道；再把需要噴涂的PT防腐材料載入管道進(jìn)行涂膜防腐，修復(fù)強(qiáng)化保護(hù)內(nèi)壁的技術(shù)。
（二）技術(shù)權(quán)威認(rèn)定情況
  TorA技術(shù)--“旋轉(zhuǎn)氣流法”管道修復(fù)改造技術(shù)，已在中國(guó)、美國(guó)、加拿大等國(guó)家注冊(cè)專利。在拉斯維加斯國(guó)際管道專家會(huì)議上，被確認(rèn)為是“飛躍性、革命性、爆炸性”國(guó)際領(lǐng)先的管道修復(fù)技術(shù)。TorA技術(shù)具有創(chuàng)新性、先進(jìn)性、有效性、壟斷性等特點(diǎn)， 2007年被中國(guó)發(fā)明學(xué)會(huì)確定為節(jié)能減排12項(xiàng)重點(diǎn)推介項(xiàng)目之一。2015年獲得吉林省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽節(jié)能環(huán)保賽區(qū)第一名，并代表吉林省參加全國(guó)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽，獲得優(yōu)秀獎(jiǎng)，2016年，申報(bào)了國(guó)家重大科技成果轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。此技術(shù)已形成自有知識(shí)產(chǎn)權(quán)，曾獲得第六屆國(guó)際發(fā)明博覽會(huì)金獎(jiǎng)、第十五屆中國(guó)發(fā)明金獎(jiǎng)等多個(gè)國(guó)際國(guó)內(nèi)獎(jiǎng)項(xiàng)，2016年獲得第八屆中國(guó)技術(shù)市場(chǎng)“金橋獎(jiǎng)”。
五、TorA技術(shù)改造城市管網(wǎng)可行性分析
  傳統(tǒng)開挖換管，要經(jīng)過管位勘察、新管材料選擇、部門協(xié)調(diào)電信通訊、開挖路面、破拆建筑、恢復(fù)等大量環(huán)節(jié)，施工過程涉及大量人力物力，資金投入巨大，施工周期漫長(zhǎng)。施工影響居民生活無法避免，TorA技術(shù)具有如下屬性。
   （一）TorA技術(shù)屬性

1、具有非開挖屬性
 TorA技術(shù)不需要損壞建筑、裝潢、路面、機(jī)器、設(shè)備，可以把埋在里面的管道的內(nèi)壁進(jìn)行修復(fù)，并改造成優(yōu)質(zhì)的復(fù)合管道。無論深埋在里面的管道怎么變化或口徑如何小，如水平、轉(zhuǎn)彎、垂直、傾斜、分支及同一根管線的口徑變異等，都可以不開挖、不拆卸的原位進(jìn)行改造。 

2、具有除銹內(nèi)防腐屬性
 我國(guó)早期敷設(shè)的市政管網(wǎng)基本都沒有做內(nèi)防腐。傳統(tǒng)管道內(nèi)防腐技術(shù)，要先進(jìn)行除銹，再對(duì)管道進(jìn)行內(nèi)涂層，運(yùn)抵現(xiàn)場(chǎng)敷設(shè)焊接，然后要對(duì)焊接處的內(nèi)涂層進(jìn)行修補(bǔ)。工序復(fù)無需要交叉施工，需要內(nèi)涂層的管道焊接施工完成后，一次性完成除銹及內(nèi)涂層施工。

3、具有防滲屬性
  針對(duì)不同的壓力，不同溫度，選擇高效固化、高強(qiáng)度、耐高溫、防滲漏內(nèi)涂料，將地面下管道無論是承插式、焊接式鏈接，一次性將防滲膜置于管道內(nèi)部，保護(hù)管道不受腐蝕，達(dá)到管道防滲的目的。

4、技術(shù)具有先進(jìn)性

（1）達(dá)到了管道改造與破壞的矛盾統(tǒng)一，它是用物理的方法有效地保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了大量的鋼鐵資源，符合節(jié)能減排的要求。
（2）達(dá)到了管道材質(zhì)壽命與使用壽命的矛盾統(tǒng)一。應(yīng)用TorA技術(shù)改造后的管線，管網(wǎng)系統(tǒng)形成復(fù)合管壁，內(nèi)壁不再銹蝕，實(shí)踐證明可以做到以下三方面確保：水量——清管徹底，達(dá)到新管的流量；水質(zhì)——克服管道輸水過程的二次污染；蝕化——不再生水銹、水垢三個(gè)方面都有很大的優(yōu)勢(shì)。

5、關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)可操作性
 采樣分析銹垢成分及厚度、硬度，選擇不同硬度及顆粒磨料，設(shè)定關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)：
（1）適用管徑：Φ13mm以上口徑的管線均可應(yīng)用該技術(shù)除垢銹、涂膜防腐；
（2）施工長(zhǎng)度：一次作業(yè)距離在200m—3000米之間，管徑越大距離越長(zhǎng)；
（3）涂膜厚度：一次涂膜厚度0.5mm，多次涂膜可達(dá)2mm以上，可補(bǔ)砂眼漏點(diǎn)；
（4）膜附著力：管內(nèi)壁除銹達(dá)Sa2.5級(jí)以上標(biāo)準(zhǔn)，涂膜附著力達(dá)10Mpa以上；
（5）涂膜性能：涉水防腐涂料，安全環(huán)保、耐磨、耐腐蝕、耐溫、耐壓。

 6、TorA技術(shù)優(yōu)勢(shì)
  TorA技術(shù)與傳統(tǒng)非開挖技術(shù)相比，繼承了其優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)。即不怕管線轉(zhuǎn)彎、變徑、垂直、分支和小口徑管線。一次性清垢除銹，涂膜防腐；成本低，效率高；節(jié)約資源，安全環(huán)保。徹底解決了在役管網(wǎng)結(jié)垢阻流問題，延長(zhǎng)管線使用壽命20年以上。
  TorA技術(shù)，屬于物理方法，具有清垢銹徹底、不傷管壁的特點(diǎn)，同時(shí)將銹垢等污物進(jìn)行回收并做固液分離，無害化處理，實(shí)施過程閉合作業(yè)，安全環(huán)保。此技術(shù)不怕管道轉(zhuǎn)彎、變徑、垂直和小口徑管線，適用13mm以上管線修復(fù)再造，涂膜防腐后管道無縮徑。工程造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)。

7、TorA技術(shù)改造管網(wǎng)達(dá)到的效果
（1）不用開挖。不破壞環(huán)境，不阻礙交通，不影響市民生活，安全環(huán)保。
（2）改善水質(zhì)。杜絕水源優(yōu)質(zhì)水二次污染，陳舊管線銹垢、滋生微生物、細(xì)菌一次性清除，食品級(jí)環(huán)保內(nèi)涂料無任何影響。
（3）施工期短。比開挖技術(shù)施工工期縮短90%以上。
（4）成本低。比開挖施工技術(shù)直接成本降低50%以上。
（5）延長(zhǎng)管道壽命。經(jīng)過修復(fù)再造的管道可以延長(zhǎng)使用壽命15年以上。
綜上所述，TorA技術(shù)可有效地解決了管道的三大問題：（1）清管徹底，使老舊管線恢復(fù)新管流量；（2）管道內(nèi)壁不受損傷，使用硬度低于管線硬度的磨料，磨擦剪切銹垢幾乎不傷管線內(nèi)壁；（3）管道內(nèi)壁涂膜后不再銹蝕，延長(zhǎng)管線使用壽命，使管線使用壽命和管線材質(zhì)壽命達(dá)到基本統(tǒng)一。
六、 TorA技術(shù)在管網(wǎng)建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用情況
  該TorA專利技術(shù)在管網(wǎng)修復(fù)改造上，具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)外，已在多個(gè)領(lǐng)域?qū)嵤┩茝V，取得了很好效果，該技術(shù)先后完成了：
  吉林油田采油廠注水管線、集輸管線改造12.6Km；
  吉林油田礦區(qū)物業(yè)DN150～DN1000供暖管線13.4Km改造工程；
  北京奧運(yùn)村地下自來水管網(wǎng)改造工程680Km；
  上海市高橋地區(qū)自來水管網(wǎng)改造工程150Km；
  大亞灣核電站SEP系統(tǒng)管線及消防管線改造工程；
  中石化鎮(zhèn)海煉化分公司低鹽污水、高鹽污水、再生水、總合污水等各類管線169 Km；
  此技術(shù)在管網(wǎng)改造中的應(yīng)用與實(shí)踐，得到了各級(jí)專家的認(rèn)可，為此北京自來水公司總工程師王耀文先生撰寫論文，權(quán)威論述在中國(guó)水協(xié)設(shè)備材料委非金屬管材選型與應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)進(jìn)行研討。論文發(fā)表在科技網(wǎng)及《2012中國(guó)-北京》刊物上。清華大學(xué)李明明教授，專門論述了《管道環(huán)氧樹脂噴涂修復(fù)對(duì)供水管網(wǎng)水質(zhì)安全的影響研究》，從另一角度佐證了TorA技術(shù)應(yīng)用在城市自來水管網(wǎng)建設(shè)中工藝技術(shù)可行性，以及內(nèi)涂料選擇的方向性。
  在城市地下管網(wǎng)設(shè)施的更新改造過程中，如果全面采用開挖更換的手段，其龐大的財(cái)政開支暫且不說，由此引起的環(huán)境問題、交通問題、社會(huì)負(fù)面影響及對(duì)居民生活的影響都將是巨大的、造成的損失是難以估量的。雖然國(guó)家提出地下管廊建設(shè)規(guī)劃，但由于歷史欠賬投資巨大、新老區(qū)管網(wǎng)改造很難步調(diào)一致，入廊周期還很漫長(zhǎng)，因此，尋求選用先進(jìn)的非開挖修復(fù)技術(shù)，對(duì)新老區(qū)管網(wǎng)實(shí)施有效維護(hù)修復(fù)，更要通過新技術(shù)引進(jìn)、降低建設(shè)成本，選擇先進(jìn)、高效能、安全環(huán)保的非開挖技術(shù)修復(fù)改造方式。從而解決管道的安全性問題，使管道煥然一新，延長(zhǎng)其使用壽命和質(zhì)量。為政府推進(jìn)海綿城市建設(shè)、地下管廊建設(shè)，爭(zhēng)取投資和時(shí)間差，解決城市管網(wǎng)歷史沉積問題勢(shì)在必行。