7-孔慶軍-大口徑管道修復技術的創新研究與工程應用20250328(1).pdf

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1、大口徑管道修復技術的創新研究與工程應用目錄CONTENTS超/大口徑短管內襯管道修復技術機械制螺旋纏繞管修復技術研究 前言：背景、現狀及問題前言：行業背景、現狀及問題12025年政府工作報告提出，打造宜居、韌性、智慧城市。宜居、韌性、智慧，都離不開安全這個根本。重點抓三件事：一是再建設改造地下管線15萬公里以上，守護好城市的“里子”和“良心”。二是推進調蓄設施、排水管網、排澇泵站等工程項目，聚焦消除城市的嚴重易澇積水點，再完成1000個排水防澇重點項目建設行業背景2023年12月，習近平總書記在中央經濟工作會議上強調，建設城市地下管網是城市的里子工程，“咱們中國傳統都是要面子，實際面子里子要一

2、起要，要更重里子。這個工程投資潛力大，帶動能力強”。國內外城市發展表明，城市管網系統必然隨著城市的發展而延伸，城市發展越快，地下管網設施的更新越快。以上海為例：排水管網設施量大、管齡長等現狀，管道具有功能性和結構性損壞多等問題。序號管齡（年）長度（Km）占比11014007%210-301393770%320-50389920%4506673%合計19903100%上海市排水主管管齡情況行業現狀排水管網存在的問題開挖修復 傳統的開挖修復更換技術，雖然效果較好，但由于城市人口密集、交通繁忙、地下管線錯綜復雜，在高密度城區進行開挖修復會對周圍環境造成較大影響，實施困難較大，且成本較高，而且引起環境

3、、交通、社會等一系列問題，其損失難以估量。相比于開挖修復或更換，非開挖修復技術優勢顯著。對施工周圍環境、地面交通、周邊設施和建筑物基礎影響小，極大減少了綜合成本；施工效率高，可修復類型廣，修復精準且效果較好，能夠滿足施工的安全性和環保性，具有良好的經濟和社會效益。管道非開挖修復技術在20世紀70年代末在發達國家得到研究應用，目前已經發展為專門的行業。我國近年來城市地下管道非開挖修復技術發展十分迅速。非開挖修復非開挖修復方法適用管徑(mm)適用材質適用范圍內襯管材質對工作坑的需求注漿需求最大允許轉角是否可帶水修復整體或局部修復熱水原位固化法1502700各類材質圓形、蛋形、矩形管道；檢查井聚酯纖

4、維氈、熱固性樹脂不需要不需要45不可整體紫外光原位固化法1501800各類材質圓形、蛋形、矩形管道;貼片法 可用于檢查井玻璃纖維、光固性樹脂不需要不需要45不可整體原位熱塑成型法300-1200各類材質圓形、蛋形、矩形管道熱塑聚合物樹脂不需要不需要60O不可整體無機防腐砂漿噴涂法300混凝土、鋼筋死混凝土管、鋼筋管圓形、蛋形、矩形管道；檢查井，污水池，泵房鋁酸鹽無機防腐砂漿不需要_不可整體/局部水泥基材料噴筑法300混凝土、鋼筋混凝土管、鋼管圓形、蛋形、矩形管道；檢查井，污水或雨水池，泵房硅酸鹽無機防腐砂漿不需要不需要不可整體聚合物基材料噴涂法800混凝土、鋼筋混凝土管、金屬管圓形、蛋形、矩形

5、管道；檢查井，污水或雨水池；泵房聚合物基（含聚氨酯、改性聚脲）不需要不需要不可整體水泥基聚合物模筑法1300混凝土、鋼筋混凝土管圓形、蛋形、矩形管道；檢查井，污水或雨水池；泵房聚合物改性水泥基流態防腐材料不需要不需要不可整體管片內襯法800各類材質圓形、矩形、馬蹄形管道；檢查井PVC不需要需要15可整體不銹鋼內襯法1200各類材質圓形管道；檢查井不銹鋼不需要需要15不可整體短管內襯法800各類材質圓形、矩形管道;檢查井PE，玻璃鋼夾砂管需要需要可整體螺旋纏繞內襯法2005000各類材質圓形、蛋形、拱形、矩形管道PVC-U不需要需要15可整體碎裂管法300800HDPE波紋管、混凝土管、陶土管圓

6、形管道PE需要不需要7不可整體點狀原位固化法2001500各類材質圓形、蛋形、矩形管道玻璃纖維、針狀毛氈、常溫樹脂不需要不需要_不可局部不銹鋼雙脹環法800各類材質圓形管道不銹鋼不需要不需要_可局部不銹鋼快速鎖法3001800各類材質圓形管道不銹鋼不需要不需要可局部機械制螺旋纏繞管道修復技術研究與應用2機械制螺旋纏繞技術由澳大利亞人在上世紀90年代發明，成立RIBLOC 公司在全球推廣和應用該技術。日本積水化學SEKISUI 公司在購買澳洲專利的基礎上不斷研發和創新，在日本形成一套自有的獨立體系，即SPR技術，并在2008年全資收購了澳洲的RIBLOC公司，將RIBLOC公司螺旋纏繞產品歸入S

7、PR體系。清遠科技通過從材料配方、設備模具改進、PVC型材和鋼帶結構優化、螺旋纏繞管工藝、注漿材料等方面進行深入系統研究，在國外相關技術基礎上自主創新研發機械制螺旋纏繞管非開挖修復技術（MSW）。機械制螺旋纏繞修復技術是將帶狀型材置入原有管道，通過螺旋纏繞方式形成連續內襯，并對內襯與原有管道之間的空隙進行填充的修復方法。機械制螺旋纏繞修復技術共有四種工法，分別是：固定式鋼塑復合加強型（MSW-ST）、自走式非貼壁（MSW-MT）、擴張法（MSW-EX）、貼壁式（MSW-TF/RO），根據不同工況條件可以應用于不同場景。機械制螺旋纏繞管產品特性和適用范圍擴張法（膨脹螺旋法）以MSWTM EX 為

8、代表鋼塑加強型 以MSWTM ST為代表自走式以MSWTM MT為代表貼壁式 以MSWTM TF/RO為代表工法適用口徑適用形狀材料新舊注漿MSWTM ST鋼塑加強型600-2600mm圓形PVC、鋼帶固定口徑低強度水泥漿MSWTM MT自走式1000-5000mm圓形，異形PVC、鋼帶固定口徑高強度水泥漿MSWTM EX擴張法200-600mm圓形PVC緊貼無MSWTM TF/RO貼壁法800-1800mm圓形PVC緊貼無MSWTM螺旋纏繞管不種工法特性和適用范圍區別機械制螺旋纏繞管內襯管的特點和優勢DN200-DN5000mm 口徑大可修復各種形狀的異形管道管形全利用原工作井，無需新做工作

9、井零開挖不受原管道結構的破損限制不受限可間歇性施工，隨時中斷施工靈活可帶水進行修復工作可帶水設備加工在工程車上，占地小施工占地小不銹鋼加強，可達SN8剛性強 內壁光滑，水阻系數小，排水能力強。PVC-U耐酸，耐堿，壽命長達50年?？蓭鳂I，即使管內有部分水流(1/3水位)、流速不高于1m/s亦可施工。無需大片操作面，操作面直徑大于原管道內徑即可操作。特殊工況可進行結構性修復。施工可以隨時中斷，機動靈活。PVC型材可隨時截斷或再連接，能夠靈活安排施工進度；適合于穿插施工，最大程度的減少對社會交通的影響?？蓱糜趽岆U修復工程，節約投資及工期 現場機械制螺旋纏繞管具有抗震性 可修復圓形、拱形、矩形

10、等異形結構的管道。機械制螺旋纏繞管道修復技術適用于全管段、結構性破損管道的“可帶水作業”非開挖修復。CJJ/T210-2014城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程、T/CECS 717-2020城鎮排水管道非開挖修復工程施工及驗收規范、DG/TJ 08-2354-2021城鎮排水管道非開挖修復技術標準均對該技術進行了規范指導，清遠科技也是該上海地標參編單位之一。機械制螺旋纏繞管內襯管執行標準和性能指標產品執行相關標準彈性模量、拉伸強度、斷裂伸長率、彎曲、密封性能、維卡軟化溫度、縫拉伸性能等.清遠科技從材料、PVC帶材、不銹鋼制作、設備、工藝和注漿等對整個系統的研究和應用 清遠科技擁有軟硬件的

11、研發基礎。齊備的試驗設備和檢測儀器，如沙箱試驗系統、萬能試驗機、維卡熱變形儀、環剛度試驗機、落錘沖擊試驗機等，確保試驗研究工作的正常開展。91-25型材搭配0.9mm鋼帶，DN1000mm螺旋纏繞管，環剛度SN6縫拉伸強度13.24N/mm不同鋼帶厚度環剛度對比表鋼帶厚度/mm00.81.01.6管材環剛度實測值KN/0.675.127.2310.78清遠科技機械制螺旋纏繞管修復技術（MSW）入選2024年上海市水利先進實用技術推介目錄目前已擁有授權實用新型專利1件，申請發明專利3件，實用新型專利2件。上海市城鎮排水管道非開挖修復技術預算定額編制組來清遠科技調研機械制螺旋纏繞修復技術，已將機械

12、制螺旋纏繞內襯法工藝定額納入上海市水務工程定額管理站統一管理，為該工藝的推廣提供了預算依據。固定制管機通過拼裝的方式放入路面下窨井內。將工廠預制成型的U-PVC帶材和不銹鋼鋼帶運至施工現場，輸送到窨井內。通過液壓動力裝置和制管機在待修復管道內螺旋纏繞成一根新的管道。最終在待修復管道和新管道之間進行注漿處理，形成復合型管道，達到補強修復的作用。鋼塑復合加強型（MSWTM-ST)1 12 23 34 4PVC-UPVC-U型材型材密封膠條密封膠條注漿注漿(水泥漿水泥漿)舊管舊管新管新管(型材型材)(剛性剛性 PVC)在待修復管道內，架設自走式機器，PVC帶材工廠預制好運至現場，輸送至窨井內，通過自

13、行走式機器纏繞成新的管道,新管道與修復管道間具有一定的灌漿空隙。自走式機器可根據修復管道的形狀進行定制。適用于DN1000-DN5000的圓形、矩形、蛋圓等異形管道。自走式非貼壁（MSWTM-MT）加強鋼片密封材料（聚合物墊片）次扣主扣單擊此處添加標題導向框架導向框架互鎖滾輪互鎖滾輪圓形圓形拱形拱形矩形矩形清遠科技注漿材料HDPE外管+M1注漿層+內襯管三層復合管段破壞形式管道承載力-位移曲線HDPE外管+M1注漿兩層復合管段破壞形式1、HDPE外管+M1注漿層+內襯管三層復合管段對原有管道的承載能力提升了346%，且內襯管壓縮變形達到20%時仍無破裂現象。2、HDPE外管+M1注漿層+內襯管

14、三層復合管段在承載時，內襯管在頂部和底部受拉，在管肩、彈簧線和管腰處受壓。當變形量達到5%時，內襯管在底部產生13.08 MPa的應力，隨變形量增加，內襯管所受應力逐漸增大，當變形量達到20%時，內襯管在底部產生18.02 MPa的應力，注漿層的充滿度一定程度上保護了內襯管在受到大于鎖縫拉力的情況時的結構完好。3、HDPE外管+M1注漿層+內襯管三層復合管段變形達到8%20%區間內，管道承載能力依然可達到原管段的300%以上，而沒有內襯管的HDPE外管+M1注漿層兩層復合管段則在此變形區間內出現注漿層的剝落現象，管段承載能力斷崖式下跌，注漿層失效。MSW機械制螺旋纏繞內襯修復技術結構性能測試M

15、SW機械制螺旋纏繞內襯修復技術結構性能測試特殊水泥注漿材料是機械制螺旋纏繞管修復技術的其中一大亮點。清遠科技自主研發的清遠M-1帶水注漿料具有較高流動性，微膨脹、抗離析等特點，在水中澆筑不分散，不離析，能在短時間內就在水中凝固成型。這種特殊的注漿材料與新老管道間形成較強的復合結構，提高了管道結構的承載強度，不僅很好地體現了填充修復的作用，而且也起到了補強的作用。新螺旋纏繞成的管道的彎曲半徑可達到5D 該段管道口徑DN2400，管道內具有因錯口產生夾角（管道夾角達24）、水位高（帶水施工作業時水位最高達1.2米）、水流速度快（最高達1.8m/s）、螺旋纏繞管自重大、帶水注漿、市區交通壓力限制等諸

16、多難點。該管道管徑為DN2460，位于上海市楊浦區包頭路該路段交通繁忙，地下管線密集不具備開挖修復條件，且該管道在運行不能斷水施工，工況復雜，難度極大。該管道口徑DN2460，緊鄰大渡河路地鐵站，克服了交通繁忙、地下管線復雜、高水位、高流速、井口偏心、有錯層、管道下沉等難點。0102施工準備有限空間操作規程臨時占道、臨時排水管道沖洗，通風、毒氣檢測管道CCTV檢測0304內襯管施工井內纏繞機組的組裝井內纏繞機組管內制管地面鋼帶碾壓，PVC帶材輸送注漿管道管口環向封堵管道支撐加固管道注漿孔、環向縫隙注漿、支撐拆除驗收清理現場管道CCTV檢測驗收清理現場、通水驗收竣工驗收，移交3超/大口徑短管內襯

17、管道修復技術管材材料管材材料解決方案解決方案共混改性技術共混改性技術交聯反應技術交聯反應技術有機有機/無機復合技術無機復合技術微孔發泡技術微孔發泡技術高彎曲模量高彎曲模量高耐沖擊高耐沖擊高耐溫性能高耐溫性能優異尺寸穩定性優異尺寸穩定性 HDPE的缺點是質軟，彎曲模量較低，成型收縮率大。HDPE管道易發生蠕變、應力松弛破壞。因此，需要對其增強、改性處理。纖維增強HDPE雙壁纏繞管設計指導思想以HDPE樹脂為基體、玻璃纖維隨機或定向分布制備成有機/無機復合材料，具有高拉伸強度、撓曲強度和彈性模量，同時還可以提高熱變形溫度、尺寸穩定性、抗蠕變和應力松弛等。該復合材料用于生產HDPE雙壁纏繞管，管材的

18、環剛度、抗沖擊性、抗蠕變和應力松弛破壞等性能大幅度提高，實現大口徑埋地塑料排水管道的高性能化、輕量化、低成本。關鍵技術 纖維的表面改性效果越好，與樹脂基體的界面粘結作用越強，材料性能則越好，管材性能也隨之提高。管材的增強與增韌是對矛盾體。采用0維（短纖維）、1維（連續纖維束）、2維（連續纖維布）材料中的一種或者兩種組合對HDPE進行增強增韌改性，借助于多層共擠出模具獲得了纖維與聚乙烯同時“雙連續”亞穩態分散狀態，實現了纖維各向異性和各向同性的孿生存在。0102 本技術解決管材環剛度高、口徑大與管道重量、原輔材料消耗等矛盾，生產出穩定控制難度高，滿足管材環柔性和抗沖擊性等關鍵指標。纖維表面改性及

19、纖維與HDPE的界面相容技術纖維與聚乙烯“雙連續”亞穩態分散技術超大口徑HDPE雙壁纏繞管生產設備纖維增強聚乙烯母料擠出加工設備的設計與高精組裝技術 FR-HDPE纖維增強高密度聚乙烯雙壁纏繞管 實現輕量化，突破大口徑管材、高環剛度（SN30SN40）上的技術瓶頸！可降低不規范的施工對工程質量的影響，提高管道安全！具有創新性的有機/無機復合材料技術（自主研發）入選水利部水利先進實用技術重點推廣名錄獲得上海市科技進步獎三等獎 通過纖維增強技術應用填補國內外能夠生產口徑DN3500mm以上的空白，打破了大口徑塑料埋地排水管材生產口徑的紀錄，拓寬了塑料管道的應用領域。不斷進行設備改造及HDPE雙壁纏

20、繞管生產工藝上增加專利FR-HDPE生產 技 術，使 管 道 口 徑 提 升 到DN4600mm,實現了DN5500盾構管片的內襯修復。短管內襯修復-盾構管片內襯修復技術完成外徑6.2m雙層襯砌復合結構的足尺荷載試驗，分別驗證了盾構管片、HDPE內襯管、雙層襯砌復合結構的安全性。管片2:外徑6200mm、厚度350mm、環寬1200mm，強度等級C50、防水等級P12 管片1:外徑3600mm、厚度300mm、環寬900mm，強度等級C50、防水等級P10盾構管片組裝盾構管片組裝 為了驗證盾構管片內襯纖維增強HDPE管的可行性與安全性，完成以下工作：建成兩座HDPE纏繞管內襯工藝模擬裝置（DN

21、2600、DN4600），完成內襯管材的下管、運管、焊接、支撐、注漿等操作，驗證了該工法的可行性。編號試驗部分試驗內容備注1 1外襯管片試驗設計外荷載加載不同埋深工況2 2簡單形式外荷載加載3 3HDPE管試驗設計內水壓加載不同水頭工況4 4雙層襯砌復合結構試驗設計外荷載加載不同埋深工況5 5設計內水壓加載不同水頭工況6 6簡單形式外荷載加載7 7設計工況加載（外荷載+內水壓）標準組合、基本組合8 8極限工況加載（超載工況）外襯管片試驗HDPE內襯管試驗雙層襯砌復合結構試驗試驗結論雙層襯砌復合結構在設計外荷載作用下，相比單層管片結構，結構收斂變形降低約40%、剛度提升約60%左右。設計工況下，

22、雙層襯砌復合結構的安全性較高，滿足設計要求。極限工況下，雙層襯砌復合結構破壞呈現三階段特征，結構極限性能約為單層管片結構的2倍，結構安全儲備較高。典型應用案例-上海軌道交通18號線工程兩港截流合流總管改遷工程 盾構管片內襯HDPE管施工方法作為一種創新的運用方式，成功地應用于上海軌道交通十八號線沿線兩港截流合流總管改遷工程。工程難點：管材口徑大、內襯距離長、工期緊。兩港截流合流總管改遷工程位于上海市楊浦區，為上海市軌道交通十八號線工程兩港截流合流總管改遷工程盾構隧道，北臨中山北二路走馬塘、南接楊樹浦港，介于規劃中的地鐵18號線撫順路站與江浦路站之間，全長1067米。工程采用盾構的施工方式，盾構

23、內徑DN3000,內襯DN2600mm的HDPE雙壁纏繞管。下管時使用吊帶找取平衡后行車起吊，緩慢平穩放入。在吊運過程中，穩定操作，避免破壞內襯及其附件結構（萬向實心腳輪、外卡鋼帶等）,單節就位后向隧道內水平運輸，每節為一個獨立單元向隧道內水平輸送。下管作業完成以后，使用動力牽引（小型動力車、卷揚機等）的形式,通過HDPE管外預先安裝在下部的滾輪組，進行運管至指定位置。焊接完成后、澆筑自密實混凝土開始前，使用伸縮式移動支撐架進行內支撐固定，防止在澆筑過程中混凝土自身壓力及泵送壓力對HDPE管產生擠壓、變形的情況，支撐架每隔2m進行支撐作業，進一步提高內襯強度。HDPE 內襯管就位后分別在始發井

24、及接收井安裝地泵設備一路接管至區間中點延澆筑孔一路澆筑、拆管再澆筑完成第一次澆筑依次完成第二、第三次澆筑拆除井口封堵氣囊井接口處理。方案名稱工期(天)造價(萬)厚度(mm)摩擦系數耐內壓(MPa)抗沖性 耐腐蝕優點缺點PVC貼片內襯150150130013001.51.50.010.010.30.3一般一般較好較好工藝成熟、造工藝成熟、造價低價低施工周期長、工序施工周期長、工序繁瑣繁瑣，PVCPVC貼片有易貼片有易脫落剝離脫落剝離不銹鋼內襯60-7060-703805380520200.0160.0162 2優良優良一般一般施工周期較短施工周期較短焊縫防腐效果不佳焊縫防腐效果不佳、造價高、造價

25、高玻璃鋼夾砂管60-7060-703000300040400.010.010.250.25差差較好較好耐腐蝕性能較耐腐蝕性能較好好接頭處理困難，材接頭處理困難，材料抗沖擊性能差料抗沖擊性能差HDPE內襯管39392540254050500.010.010.60.6優良優良優良優良防滲漏、施工防滲漏、施工周期短、工藝周期短、工藝成熟成熟相比相比PVCPVC貼片內襯貼片內襯工工藝造價略高藝造價略高可替代施工方案對比 軌道交通十八號線沿線兩港截流合流總管改造工程是上海地區乃至全國首次采用盾構管片內襯HDPE管施工工法建設排水管道工程。工程于2018年6月19日通水，于2019年9月20日竣工驗收。實

26、踐證明，內襯HDPE管的防滲水、防腐蝕處理效果比傳統的鋼筋混凝土管、玻璃鋼夾砂管等修復方法效果更好。盾構管片內襯纖維增強HDPE管施工工法驗收暨兩港截流合流總管改遷工程竣工驗收會 清遠科技的短管內襯修復技術可帶水進行作業，采用承插式連接工藝。承插式工藝又分為大口徑承插式雙壁纏繞管和大口徑不銹鋼內承插雙壁纏繞管，解決了管道運行不中斷修復的難題和行業痛點，管材連接處采用膨脹膠圈密封，直接承插連接即可，大大的縮短了施工工期，降低了施工成本。短管內襯修復-承插式帶水修復技術大口徑承插式雙壁纏繞管（DN3000）大口徑不銹鋼內承插式雙壁纏繞管（DN3000）搭建了帶水修復的試驗基地，模擬DN3500盾構

27、管道在帶水環境下修復工作，內襯采用纖維增強HDPE雙壁纏繞管。短管內襯修復-承插式帶水修復技術 與申通地鐵建設集團、城建設計院合作研究在地鐵聯絡通道采用HDPE內襯工法屬于國內首創，聯絡通道以圓型結構取代門字型結構，將高強度HDPE內襯管應用于凍結法聯絡通道中，作為二襯澆筑施工的內模使用，其無需拆卸可縮短施工周期。短管內襯修復-高強度HDPE內襯管在地鐵盾構法隧道中的應用研究4上海清遠管業科技企業簡介雨水污水雨水口雨水過濾收集器檢查井合流合流分流分流管道檢測管道評估管道修復排水管農村生活污水預處理系統污水處理河道水體泵站截污泵過濾式截污掛籃一體化泵站管道調蓄監測與報警材料的研發與應用理論研究試

28、驗驗證施工工藝與安裝功能母料改性塑料沙箱實驗內襯實驗自密實回填材料標準、規范制定智慧管網短管內襯貼壁式短管內襯非貼壁式帶水修復上海市水務局塑料排水管道工程技術研究中心通訊管道機械制螺旋纏繞內承插式2011年，與上海交通大學共建“塑料加工聯合實驗室”塑料加工聯合實驗室智慧水務聯合創新研發中心研發實驗基地2016年，與上海市老教授協會共建“研發實驗基地”2020年，與同濟大學環境科學與工程學院簽署產學研合作協議上海市高新技術企業上海市知識產權示范企業上海市守合同重信用企業上海市水務局塑料排水管道工程技術研究中心上海市金山區專家工作站國家重點新產品水利部先進實用技術重點推廣指導目錄上海市科學技術進步

29、三等獎（兩次）上海名牌上海市土木工程學會科技進步一等獎獲得市級以上企業榮譽：20余項獲得市級以上產品榮譽：20余項 為推進上海城市塑料排水管道系統質量控制與評估技術水平，提升城市排水管網精細化管理維護水平，2021年5月8日，上海清遠管業科技股份有限公司作為依托單位申請獲批成立了上海市水務局塑料排水管道工程技術研究中心。中心成員分別是上海清遠管業科技股份有限公司、同濟大學環境科學與工程學院、上海市水利工程設計研究院有限公司、上海市政交通設計研究院有限公司、上海城建水務工程有限公司和上海市城市排水有限公司。搭建“產學研用”一體化技術研發、產品應用、行業服務和人才培養創新性平臺。上海市水務局塑料排水管道工程技術研究中心排水管道全生命周期的運維與管理管網智能系統和工業4.0智慧工廠構建新型管材極其附屬設施的研發與應用排水管網的系統評估與管道修復工程中心與同行者同行，與同道者共贏。清遠管業科技愿與同行進行技術交流，實現資源共享與合作共贏，共同為排水管網與非開挖修復事業貢獻力量。非開挖帶水作業修復新技術，助力城市排水管網建設和更新