針對燃氣管道采用翻轉內襯技術修復前期適用性 評估的初步研究

1 翻轉內襯技術在國內的興起
隨著國內城 市建設的不斷進步，基礎設施的逐漸完備 ，各種關系民生的事業(yè)都在蓬勃發(fā)展著。而針對燃氣行業(yè)來說 ，從上世紀 80 年代開始，基本上國內的城 市都 已開始發(fā)展和使用上 了管道燃氣，尤其北京 、天津、上海等大中型城市更是 已全面普及天然氣。
    燃氣的大力推廣 ，使得燃氣管 網大面積的敷設和投 入使 用，也就相應產生 了各種隱患。而伴隨使用年限的增長，管線的腐蝕也 日益嚴重，腐蝕穿孔現象時 有發(fā)生 ，同時第三者破壞造成燃 氣泄漏 、發(fā)生事故也是 屢見不鮮 。如何避免、降低此類事故的 發(fā)生、保護居 民用戶和燃 氣公司財 產不受損失 已成 為當前安全運行管理的重 中之重。由此而來 ，針對在役燃氣管道 的維修 、更新、替換也就成 了現今燃氣管 網運行中一個相當重要 的課題。
    而對城 市建設來說 ，燃氣施工中的限制條件卻也在不斷增加。開挖 道路 修復這些管線 的可能性越來越低 。因此 ，近年來非開挖技術在燃氣管線的新建和修復工程中所占的比例也就在逐年上升。其中，在地處城市核心區(qū)的老舊管線的改造項 目上尤為明顯。
    目前來看 ，國內燃 氣行業(yè) 已廣泛采用的幾種非開挖技術包括 ：翻轉 內襯法 、PE 管 “U ”型內插法、裂管法、頂管法、定向鉆法等多種。以國內燃氣行業(yè) 占據領先地位 的北京市為例，90 年代初 ，非開挖技 術開始 引入 ，并逐步發(fā)展 ，成 為了管道更新 、修復的主力。
    針對管道的非開挖技術主要分為更新、修復、新建三大類型。更新主要指裂管、碎管等技術；
新建管道主要采用頂管 、定 向鉆等方式，近年來 ，由于兩者對地下周邊管線存在破壞的隱患，已不適用于城鎮(zhèn) ，尤其是人 口密集區(qū)燃氣管線的施工；而以翻轉內襯和 “u ”管技術為代表的非開挖修復技術由于其是對管線內部進行加固修復的特點，逐漸成為了市場 上的新寵 ，這其 中由以翻轉 內襯技術的發(fā)展最為迅速。
    對比各種技術，在歐美被作為主要管道修復手段并廣泛采用的翻轉內襯技術 由于其施 工耗時短 、開挖面積小，對交通、市政、環(huán)境的影響較小 ，對地下其他相鄰管線影響小等優(yōu)勢，已廣泛應用在燃氣管線的修復上，至今已歷時二十余年。期間，國內也先后編制了行業(yè)標準 城鎮(zhèn)燃氣管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程 ，北京市地方標準 城鎮(zhèn)燃氣管道翻轉內襯法施工及驗收規(guī)程 等標準?？梢哉f一方面填補 了國內在相關領域 的空 白，也為翻轉內襯的施工提供 了指導和理論基礎。
    與此同時 ，該項技 術的蓬勃發(fā)展 ，也 引出 了一個關鍵的問題 一針對技術的適用性論證，即工程的前期適用性評估方面 國內一直 缺乏相應 的準則 ，這在一定程度上也制約 了翻轉 內襯技 術在國內燃氣行業(yè)的發(fā)展。

2.針對翻轉內襯技術適用性評估的初步研究
    國際上管道風險評估理論的核心就是對把可能影響到管道安全運行的干擾項進行規(guī)劃分類，并分 別進 行評價 。筆者認為 ，針對該項技術應用于燃 氣管道修復適用性的前期評估 方面一定程度上可以借鑒這些理論 。
    而同時 ，結合翻轉 內襯施工的特點 ，與 國內燃氣施工 、運行維護中存在的問題 等情 況，也應當對其進行一定程度的優(yōu)化與修改。翻轉 內襯技
術作為一項針對管道的非開挖修 復工藝，核心是對管道內部進行加 固，從而提高其承壓、密閉等能力。因此 ，與老式的 明開換管等工藝相 比，其對管道所屬位置的地下環(huán)境 、管道的原防腐層等要求相對較小 ；與其他 非開挖 工藝相 比，其特點也造成了判斷其適用性方面的獨特性。
    此外，還需要考慮到，由于我國燃氣輸配無論是在設備建設、使用還是運行、維護、管理等水平上同國外相比還存在著一定的差距 ，所以針對我 國的評估研究也將面臨以下幾方面的較為特別的問題 。
    (1)原始資料不完善：城市地下管線凌亂無序 ，很多也難以查證 ，對施工造成影響 ；
    (2 ) 現存標準、體制缺乏規(guī)范 ：不能及時或沒有發(fā)現 問題及隱患所在 ；
    (3)外力破壞情況嚴重：第三方施工單位破壞 、老舊管線防腐層破壞、地下水、電流等影響。
    因此 ，以上所有 因素都是我們在考慮翻轉內襯工藝在國內燃 氣管道修 復領域的適用性方面應當予以注意的。結 合以上 的分析 ，我認為可以模擬管道風險評估理論 列出關鍵因素 ，并提 出其重要程度 (見下表 1) ，建立針對翻轉內襯技術前期適用性評估的模型：


結合表格 ，我們逐條進行分析 ：
    (1) 管道腐蝕 ：管道的腐蝕是從管道敷設起就就開始存在的問題，且會隨著管道服役期的增長逐步增加 。主要包括內部腐蝕和外腐蝕兩方面。由于北京市 (乃至全國) 大部分管線的運行時 間都較早 ，基本都經 歷或仍在運行人工煤氣 ，這也就造成 了氣體 中的焦油、奈、水 以及其他雜質對管道內部造成了腐蝕。
    而外腐蝕 的產生原 因主要是 由于管線投用使用時間早 ，防腐技術較差 ，電保護也沒有被重視 。在有外力影 響或地下復雜的情況下 ，防腐層被破壞或被剝離 ，造成管道外壁直接裸露 ，形成腐蝕 。
    兩者結合 ，造成管道腐蝕 ，嚴重情 況下甚至造成穿孔等現象，這在我們的燃氣管道修復工程中也是存在的(極端情況下，甚至發(fā)生大面積穿孔，
地下水滲漏 - 2015 年南三環(huán) 高壓 內襯工程 ) 。在傳統情況下 ，也只能將其更換。
    而結合 歷年的翻轉內襯 施工經驗 ，在沒有較大面積 內部連 續(xù)腐蝕 的情況下 ，采用該技 術只需將管道 內壁完全清理干凈 ，即可通過 內襯的粘 貼成功的針對管道腐蝕進行修復，從而保證了管道的密封性。而 多年 的北京市燃氣管道施工經驗也驗證了其效果。
    因此，針對存在腐蝕的管道，翻轉內襯修復有其獨特的優(yōu)勢 ，也是施工的主要選擇。
    (2) 早 期施工 ：翻 轉 內襯為非結構 性修復 ，需要 以原管道為支撐 ，與之黏貼建立新的體 系，從而對管道進行修復。因此，原管道的鋼材質量、焊接 質量等也是我們在選擇 翻轉技術前需要考慮的問題 。
    這其中包括鋼管的原壁厚 、現狀壁厚、鋼材標號 、強度、焊縫 質量等 。這幾項都需要在施工前進行驗證確認 。以多年 的翻轉施 工經驗 來看，使 用三十年左右的管線幾項 要求都完全符合翻轉粘接的條件 。
    因此 ，此項 內容只要立項前期有完善 的實驗與記錄 ，也是可以確保施工的。
    (3) 外力影 響：外力方面 主要有兩種 ，一是地面變化造成 的應 力改變 ，使管道產生了應力。而翻轉內襯修復的特點是每百米左右開挖工作坑 ，并斷管施工。這一措施也恰 好起到了對應 力的釋放作用 。
    另一方面 ，各種人為的、 自然的影響 ，也會對管道造成破壞，產生外部變形 ，甚至破裂。這就需要結合管道內窺技術 (C CTV )進行提前檢測，與上一 條相似 ，只要管道沒有被嚴重破壞，均可進行翻轉施工。
    (4) 自然因素與社會因素：兩者主要包括地下水 、化學成分、電流 以及靠近鐵路 、光纜等而產生的雜散 電流等對管道產生的沖擊，從而有可能對管道產生腐蝕。長期 的腐蝕 ，嚴重情況下甚至會對管道結構造成破壞，影響翻轉施工的效果。建議 ，評估 中對 存在 以上 問題 的位 置加以注意 ，有可能的情況下前期設計中進行改線。
    (5) 運行管理 ：管道投入使用以來的完整的運行管理資料 也是十分重要 的，它可以對待修復管線的情況進行較為具 體的介 紹，為后期的修復提供基礎。
3 結論與建議
    上文結合管道的風險評估、翻轉 內襯的特點等列舉出了可能影 響到翻轉施工的項 目。通過分析 ，在可能影響施工的因素中，管道的各種腐蝕 、破壞及歷年運行情況等項 目是最為重要的。
    可以認為 ，翻轉 內襯具有 良好的適 用性 ，可以應對一些燃氣管道維修 中傳統工藝無法修理 ，只能更換 的情況?？梢哉f 只要結合上表 內容在立項前期進行 系統的調查與實驗 ，排 除隱患 ，在此基礎上 ，確定翻轉內襯技術修 復管線是可行的。而通過上世紀 90 年代至今 ，在北京市的數十公里的修復工程及 良好的效果反饋 ，也證 明了其具 有相 當廣泛的適用性。是可以應用于絕大多數城市燃氣管道的修復中的。
    此外 ，也建議 ，在今后 的設計及施工過程 中，要更加重視 電保護的作用；重視修復施工后建立完善施工資料 ；同時加 強巡檢 、防止二次破壞。以上多種方式結合一定能成功地對老 舊管道進行修理 ，使其煥發(fā)青春。