1、煤气聚乙烯管的不挖沟敷设技术随著城市化进程的快速发展及市政管理的规范化，传统的“开挖埋管法”已越来越受到限制，虽然“顶管法”过去一直发挥积极的作用，但成本高、效率低 c 近年来，不挖沟敷设聚乙烯(PE)管技术的发展和普及，令很多敷管难题迎刃而解。该技术包括：穿套更新旧管技术(简称 Slip Insertion)、紧贴穿套更新旧管技术(简称 Swagelining)和导向钻道敷设新管技术( 简称 Rotamole)。1 施工准备11 报建 不挖沟敷管技术仍有发射井、接收井等少量的开挖工程，还可能占用道路，故应按正常程序报建。12 工地勘察 工地须有足够的空间放置机具、管材及挖掘发射井和接收井，并
2、方便操作，不阻碍交通。 清楚地了解附近地下设施，对导向钻道敷管工程尤为重要。工程技术人员须根据土质和地下设施资料设计导向钻头的运动轨迹，以资操作。施工前，应向有关部门查询给排水管、电缆等地下设施资料，如有必要，可使用金属探测器探测。此外，还须提取埋设层土质分析，以确定钻头大小。对于松软的土层，必须选用有较大斜面的钻头，使导向能力增强；对于坚硬的土层或石层，应选用有较小斜面的钻头，使切削力集中，穿透力增强，并保持适当的转向能力，以回避(英国 Rotam01e 钻机最小钻道曲率半径为 20m)过于坚硬的岩石。13 检管 旧管更新须了解旧管椭圆度、腐蚀、裂纹等资料。管内壁不应有毛刺和焊渣，以免拖拉时
3、刮伤 PE 管。必要时，还须调直弯管。 紧贴穿套更新旧管技术对旧管内壁要求较高，可通过闭路电视系统(CCTV system)及通径检测器(Cauging Pig)获取管内资料，再用清管器(Scraper)擦净及整圆管壁。 对于穿套更新旧管，由于旧管与 PK 管有一定的间隙，故对旧管的要求相对较低。可清洗旧管后，采用管道摄像机(Video Camera)拍摄管内壁图片。该方法效率较高，每天可检管 1300m。有时，亦可简单地用同管径的 PE 管试拖，如发现 PE 管有明显的损坏，可使用清管器清除毛刺、焊渣或锈斑。14 管材 不挖沟敷管技术对 PE 管并无特殊的要求。理论上，输送煤气之 PK 管不
4、但要有较好的刚性、一定的强度，而且要有较好的韧性和抗应力开裂性能，输送煤气之 PE 管宜采用中密度管(MDPE) ，SDRll 中密度 PE管可用于输送压力为 4bar 的系统，5DRl7 6 的中密度 PE 管可用于输送压力为 2bar 的系统。2 施工工艺21 穿套更新旧管技术 该技术以废弃的旧煤气管作套管，在旧煤气管内插 PE 管。 穿套更新旧管可分两步进行，首先须将绞绳穿过旧管以实现绞绳与 PE 管、绞车间的连接。一般作法如图 1 所示，降落伞状风帽(可用球囊自制 )尾部连有具有一定抗拉强度 (约 800N)的轻型尼龙绳，被压缩空气以 1ms 的速度，从发射井经旧管吹至接收井，因尼龙绳
5、不能承受足够的拉力而拖拉绞绳， 可先拉过较粗的绳索过渡，再借助较粗的绳索将绞绳拉过旧管。第二步操作如图 2 所示。绞索穿过旧管后，将其一端连在绞车辊子上，另一端与锥形拖头相连(锥形拖头尾部连有 PE 管)，再通过绞车或液压动力机将 PE 管拉(推)过旧管。为防止 PE 管在旧管导入口受到损坏，可在导入口放置喇叭形导滑物，并将 PE 管置在托辊上。PE 管与套管间端口可用 O 形橡胶圈、塑料密封套或填料密封。22 紧贴穿套更新旧管技术紧贴穿套更新旧管技术由英国煤气公司(British Gas plc)开发，用于流量损失不宜太大的旧管更新，敷管范围一般为 g32mm400mm. 如图 3 所示，紧
6、贴穿套敷管设备由加热器、扁模、液压推动机、锥形拖头和绞车组成。经加热器加热，与旧管尺寸匹配的 PK 管穿过扁模，PE 管被拉长，外径减少 711，而壁厚基本不变，借助液压推动机及绞车的动力，将热态 PE 管拉过旧管，到达接收井，释放拉力， PE 管冷却复原并紧贴旧管内壁。23 转向钻道敷设新管技术Rotamole 转向钻道系统可用于新管的不挖沟敷设。其基本步骤为：导向钻孔(Pilot Boring)、扩孔回拖 PK 管(Backreaming)。 导向钻孔的主要目的是确定管道的敷设轨迹。其操作过程如图 4 所示，导向钻头从预定的入土点和入土角钻入土层，操作人员手持导航仪，测定导向钻头位置、深度
7、和方向等，与预先输入的设计轨迹对比，决策下一操作步骤，令导向钻头能按预定的轨迹挖掘地道。扩孔回拖 PE 管操作如图 5 所示 c 导向钻头抵达接收井后，将其从钻杆上拆除，装上扩孔钻头，由空压机、液压动力机或绞车提供拉力，将扩孔钻头从接收井拖回，待地道扩至孔径后，将 PE 管拉过地道。当然，扩孔和回拖 PE 管可同时进行，此时，须将旋转活节接于扩孔器和 PE 管之间，以免钻孔机所产生的扭矩传至 PE 管而造成损坏。干式导向钻头为有斜面的圆柱体，其后连有中空钻杆，压缩空气鼓入钻杆，从钻头高速喷出，产生冲击力，钻头的推进和旋转由液压动力机提供动力。 当需要转向时，钻头停止旋转，在磁信号的作用下，调整
8、导向钻头斜面的方向，钻头在推力作用下转向阻力较小的航道。导向钻头回避障碍物时受力分析见图 6，此时，钻头斜面受到液压动力机的推力 F1，岩石对钻头的作用力 F2 及土层对钻头的作用力(摩擦力)门。这里 F1 可分解为 f2 和 f3，因 f2F2，f3F3，则钻头沿幅方向运动。 美国、中国(地矿部、中油总)、英国均开发了转向钻道系统，以满足不同的敷管需要。国内外几种1991 年，受英国煤气公司许可，英国 S，eve V5ckIntemational ltd 开始生产新型干式转向钻道系统 Rotamole6000 系列，该转向钻道系统仅需两人操作，适于中小口径的 PE 管的不挖沟敷设，可敷设埋深
9、 35m、长 135m 口 180mm 的 PE 管。比较而言，国产设备存在性能不稳定，敷设距离短、偏差大之不足。3 应用情况 不挖沟敷管技术在英国、美国、日本、中国大陆及香港等有破路限制或地下障碍复杂的工地得到广泛的应用。转向钻道系统还可用于钢管的敷设。3。1 穿套更新旧管 1993 年 12 月，香港中华煤气有限公司试验性将中密度 PE 管插入 17mmd254mm 的可锻铸铁管内，拉开了穿套更新旧管的序幕。与“开挖埋管法” 相比，该工程仅挖沟 260mm，占总长度的 15，省去了 1200m3约 64的土石方工程，按时段计，减少了 80的施工噪音，节省开支 40，共计 158 万港元。由
10、于管径缩小，新管的通过能力减少了 63。 1994 年，美国洛杉矾市发生了一场 68 级的地震，尽管南加里佛利亚煤气公司(Sourthem CaliforniaGas Ltd)的 PE 管秋毫无损，但该市以南城区的一条有 72 年历史长约 3km，直径为 12 英寸的钢管受到损坏，该管段的焊接处出现了 14 个裂缝、虽然紧急抢修已控制了泄漏，但仍为权宜之计，公司不得不面临更新管道的挑战。由于该管线于 1922 年埋设，昔日的荒凉之地已成为今时繁华的商住区，开挖埋管 将很困难，亦很昂贵。1995 年，在有实操经验的俄克 拉哈马煤气电力公司(Oklahoma Gas and Electric Lt
11、d)、巴特姆煤气电力公司(Baltimore Cas and Electric Ltd)及巴伐利亚天然气燃料公司(Buffalo Natural Fuel Cas Company)的指导下，经有关当局批 准，南加里佛利亚煤气公司委托一家仅有六名员工 的公司在 12 英寸的钢管内穿套 8 英寸的 PE 管。该 公司仅用 8 周就完成了更新工程，直接成本支出约 204，688USD，平均每米支出 395USD，平均一次性 敷管 547m，最长一次性敷管 882m. 32 紧贴穿插套更新旧管 1996 年 6 月，香港中华煤气有限公司委托英国承建商 ALHCO 运用紧贴穿套技术更新了 3 条旧的可锻
12、铸铁管，3 个项目工期共为 3 周。 Wai Yip 街项目：以 SDRl76315mm 的 PE 管紧贴穿套更新长 378m300mm的可锻铸铁管；Heard 街 wood 道项目：以 SDRl769250mm 的 PE 管紧贴穿套更新长 178m 口 10 英寸的可锻铸铁管； Island 道项目：以 SDRl766220mm 的 PE 管紧贴穿套更新长 230m9200mm 的可锻铸铁管； 根据香港经验，与开挖埋管法相比，上述工程减少了的 78土石方及 40的工程成本，按时段计，可减少噪音 90，并可保持 80的通过能力。33 转向钻道敷设 PE 管 1994 年，香港中华煤气有限公司开
13、始采用转向钻道技术在有破路限制或障碍物下敷设煤气管，目前，敷管长度超过 400m。典型的个案有：在自行车道下敷设长 42m9180mm 的 PE 管；穿过车行道敷设长 30m180mm的 PE 管；在下水道下面敷设长 8m250mm的 PE 管。 转向钻道技术亦在国内得到应用。1998 年，地矿部下属公司成功地在广钢铁路下敷设 10 条长 40m160mm 的 PK 管。此前该公司在北京顺义某小区敷设了长 120m200mm的煤气 PE 管。1997 年 4 月，中国石油天然气管道局采用 DZ1 钻机承担了一条长 24m219mm钢质煤气管的穿越公路工程，该工程累计工作时间仅用了不到 24 小
14、时。有资料显示，中国石油天然气管道局曾进口美国 DD60P2 钻机，进行大型石油天然输送钢管的不挖沟敷设。 根据香港经验，转向钻道技术敷设 PE 管可降低成本 0至 78。4 小结 不挖沟敷管技术主要优点是提高工作效率、降低成本，减少环境污染及对交通的干扰。紧贴穿套更新旧管技术、穿套更新旧管技术还有利于保留旧管资料及保护 PE 管。 但是，紧败穿套更新旧管技术和穿套更新技术将会减少管道的通过能力，穿套更新旧管技术尤为严重。在旧管输送余量不大时，如不便提高输送压力，将不宜采用。 紧贴穿套更新旧管和转向钻道系统的设备较多，安装时间较长，并需要一定的操作空间，这并不是每个工地可以提供的。 如地下资料不明，采用转向钻道很可能会损坏其它地下设施，如排污管、电缆等，故在新区使用较为理想。此外，过于松软的土质，地道易坍塌；过于坚硬的岩层，钻头不易穿透，这两种情况均不适于转向钻道系统的操作。
