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DN2400大口径供水顶管漏点抢修及应急保障措施

  摘要: W市供水主干管DN2400顶管出现漏点,漏点位于城市快速路下,埋深约10m,不具备长时间停水和开挖条件。为避免管道持续渗漏造成道路塌陷等其他次生安全问题,定位、修复漏点等抢修工作刻不容缓。采用Sahara II检测技术进行漏点分析和定位,漏点修复以及修复过程中采取的应急保障措施等具有参考意义。
  
  作者简介:笪跃武(1974 -),男,江苏淮安人,本科,高级工程师,现任无锡市水务集团总工办主任,长期从事水厂生产与管网运行管理等相关工作。
  01.管道漏点概况
  2019年初,在例行巡检时发现惠暨大道刘仓大桥北侧道路旁出现清水渗漏,初步判定漏点位于现有道路下DN2400供水顶管上。

  发生渗漏管道为钢管,建于12年前。当时此处管道需跨越珍珠、螃蟹养殖塘,采用了顶管施工工艺,顶管全长335 m、管径2436mm、壁厚25 mm,河床标高为-3.2 m,设计管内底标高为-9.48 m。管道北侧为顶管井,南侧为接收井,顶管施工设有两组中继间,分别位于距北侧顶管井176 m和300 m处,顶管段示意见图1。前两年因城市发展需要,管道上部新建了城市快速路惠暨大道,目前管道埋深约10 m。
 
  图1 顶管段示意
  该管道是W市主力在供的XC水厂的出厂管段的一段,其位置如图2所示。XC水厂共有3根出厂管,一根DN2400(与图2中其他管段无沟通),两根DN2200;两根DN2200管道出厂合并后分为一根DN1800往东线方向,另外一根DN2400先往西,再往南后又继续分为中线DN2000和西线DN1800,也是本次出现漏水现象的管道。
  
  图2 漏点管段及附近阀门位置示意
  据现场预估,管道漏点漏损水量约150 m³/d。漏点现位于城市快速路下,不具备大面积开挖条件,无合适的施工作业面;此外,漏点在供水主干管上,对整个城市的供水调度影响极大;后续的修复工作面临的施工、安全等不确定因素较多。为避免长时间管道漏损带来的路面塌陷等一系列次生问题,修复工作刻不容缓。
  面对这一复杂事件,结合现场实际,考虑备用和安全系数,制定抢维修方案,组织专家进行论证。同时,积极与当地交通局联系,加强路面沉降监测,与相关部门一起对道路情况进行评估,确保道路行车安全。
  02.漏点的定位
  2.1 定位方法
  管道漏点修复工作取决且受限于对管道漏点数量和位置的预判,因此,准确判断漏点的数量和位置极为重要。因漏点所在供水管道埋深大,且又位于快速路下,传统人工听漏技术无法发挥作用,因此,选用了Sahara Ⅱ管网检测新技术,这是一项基于声学的无损状态评估检测技术,可在不影响管网正常供水运营的状态下,通过视频和声呐对管道漏损部位进行检测定位。
  典型的Sahara Ⅱ检测系统配置见图3。Sahara Ⅱ传感器经由插入组件进入运行中的管道,插入口直径不小于100 mm。传感器通过光缆与地面上的光缆卷筒连接,进入管道后,牵引伞在水流的推动下,带动传感器前进。在流速较大且没有弯管的情况下,单次插入的检测距离最大可达1.5 km。
  
  图3 典型的 Sahara II 检测系统配置
  2.2 定位过程
  由于Sahara技术使用有一定的局限性,要求管道不能有角度大的弯头,并且对管道的流速要求较高,最佳流速0.6~1.5 m/s。为保障检测工作的顺利进行,调整了各水厂的流量分配,保持检测期间管内流速稳定在0.65 m/s左右。
  另外,由于管道埋深约10 m,超过跟踪器探测范围,地面无法接受到需要的信号;同时,由于受检管道口径大,该技术的视频功能明显受限,无法看清管道具体情况,仅能通过声波信号分析,根据缆线进入的距离进行漏点位置判断。
  通过声谱及同步声音监听,在距离插入口132~220 m范围内听到漏水声,经多次线缆回拉测试,最后确定距顶管井172.5m处为漏水声峰值,提示此处管道有漏点。
  2.3 位置确认
  在管道内部具备作业条件后,安排人员从顶管井处人孔进入,逐段排查管道内部情况。最终确认,在距离顶管井176 m即顶管中继间顶部位置发现一处漏点,管道其余位置完好。
  以上实践表明,采用Sahara技术在无法使用定位跟踪器的情况下,仅通过声呐检测和线缆长度估算,也能基本反映管道漏损情况(结果同实际偏差为±5m)。探测结果可为初期抢修方案的制定提供极为有用的信息。
  03.漏点的修复
  由于漏点管道不具备开挖抢修条件,修复方案重点研究非开挖修复。
  3.1 修复方案
  非开挖修复技术总体上可分为局部修复和整体修复两大类。适用于压力流供水管道并在国内已有成功案例的非开挖修复技术有:连续式滑动内衬法、紧贴衬里法、软衬法(原位固化法)、不锈钢薄板内衬技术、玻璃钢夹砂管内衬法、橡胶胀圈局部修复法等。
  本次发现漏点的钢管管道,漏点位于顶管中继间的位置,如采用上述不锈钢薄板内衬技术、玻璃钢夹砂管内衬法、橡胶胀圈等修复方案,相关配件的采购,定制,设备的准备需要较长的时间,经综合研判分析,决定采用与原有管道材质一致的,钢板内衬加固的局部修复的方法。
  首先暂时封堵漏点,再在管道内漏点处分段安装同弧度内衬钢管,将内衬钢管焊接在原有管道内部,最后敷设水泥砂浆防腐抹面,完成管道修复工作。其中内衬钢管采用成品钢管,在厂内加工成宽200 mm、厚16 mm、外径及弧度同Φ2 400 mm顶管内径一致的一圈若干,宽500 mm、厚16 mm、外径及弧度同
  Φ2 400 mm顶管内径的1/4圈若干,运输到待修管道内。
  钢内衬修复技术步骤:修复管道排水→管道内通风与安全检测→管道内筑坝堵水→清理泄漏处水泥砂浆→堵漏剂暂时封堵漏点→焊接内衬短管→水泥砂浆防腐施工。
  3.2 修复实施
  实施修复前,排空管道内存水约1.8x104m³,分别在顶管井(北端)透气井、顶管井(北端)管内、透气井(南端)管内三处进行排水。对于顶管段,通过管内架泵抽水排出,水量约1600 m³。
  管道水抽干后,在管顶部中继间处有地下水水往管道内渗漏,水量约1 m³/h。首先采用青铅敲合漏水处,再对漏点处烧电焊实现暂时止水;同时进行漏点附近的水泥砂浆防腐涂层的清除工作。清除工作完成后,确认漏水点是中继间前位管与中继间内封板的闭合焊缝边,结构特殊,长约600 mm。中继间内封板内径小于前位管,从管内观察中继间内封板凸出于前位管内壁约40mm,采取了如图4所示的堵漏及加固方案。
  
  图4 修复方法示意
  由于中继间内封板较厚,需在封板旁设置两层垫板,在上面再设置一层垫板,实现对漏点的封堵。该方案需要进行4条焊缝的施工,采用电弧焊焊接工艺,现场多名电焊工轮流工作。
  管内焊接参照《给水排水管道工程施工及验收规范》(GB 50268—2008)、《工业金属管道工程施工规范》(GB 50235—2010)、《现场设备、工业管道焊接工程施工质量验收规范》(GB 50683—2011)相关要求执行,不锈钢内衬管道焊缝外观整齐、无气孔、无未焊透、无裂纹、无焊瘤、无过烧,焊接后进行外观和无损检验。
  焊缝检测完成后,进行水泥砂浆内防腐施工,参照《城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T 244—2016),城镇给水管道非开挖修复更新工程的质量验收符合现行国家标准GB 50268—2008的有关规定要求。非开挖修复更新工程完成后,应进行表观检测。当管径≥800 mm,可采用管内目测。检测资料应存入竣工档案。
  管道内防腐完成后,进行管道内垃圾的清运和管道清洗工作。待以上工作完成并检验合格后,进行人工盖板的安装和恢复正常供水调度准备工作。
  04.应急保障措施
  本次DN2 400大口径管道的抢修历时总计36 h,抢修过程中,除部分用户处于低压供水,零星片区出现少量黄水,全市管网运行平稳,未对城市的正常用水造成较大影响。
  本次抢修工作的顺利实施得益于较高质量的漏点定位与修复工作,同时还离不开抢修前、抢修过程中及后期采取的一系列应急保障措施。
  4.1交通调度
  漏点发现后,公司积极与当地交通局联系,加强路面沉降监测,及时引导排除路边渗水;提前进行交通干预,对重点监控区域进行封闭,通告有条件车辆适当绕行,漏点附近路段实施单幅双向,在漏点修复完成恢复正常供水时才调整至原有交通调度。
  4.2阀门检查
  实施修复前的排水工作,对于施工需要关闭的阀门,提前再次检查状态,确保施工时能正常关闭,为避免由于阀门关闭不到位导致排水工作无法进行,还考虑了扩大停水的备用阀门,确保万无一失。
  4.3应急调度、区域联动
  漏点管段主供城市西部用水,日常调度供水区域如图5所示,水量约26x104m³/d,约占全市总供水的1/5。如直接关阀停水抢修,将严重影响城市西部片区居民及生产用水。
  
  图5 W市供水格局与抢修影响范围
  为减少抢修期间对居民用水的影响,制定了应急调度方案,主要包括两个方面:①充分利用供水高速通道(大口径DN2 400清水管道,连通城市主力在供水厂)的转输能力,由南部水厂弥补北边不足的水量;再打开所有往西供水的管道沟通阀门,尽可能减少、减轻用水影响范围和影响程度。②积极沟通,进行区域联动;西南部马山片区离主力在供水厂较远,属于供水边缘地区,日常主要由西线保障供水,应急时可开启常州往马山方向的DN500供水管上阀门,实现联网通水。
  抢修期间,由于部分管路联络阀门的动作,利用水力模型提前计算了水流发生变化及反向的管道,对可能出现黄水的零星地区通过消火栓放水等进行处理。
  因应急调度和区域联动科学到位,西部片区部分正常供水,部分低压供水(高峰时期下降3~7 m),没有完全停水区域。区域联动管道累计转输水量17 878 m³,当日西部供水量减少8x104m³/d,不到正常用水的1/3;无用水水质相关投诉。实际受到影响的范围控制在原有预计中。
  4.4施工安全
  本次管内作业属于有限空间作业,除日常安全措施,需重点考虑管内通风和用电安全。
  在人进入管内作业前,在管道始末端架设轴流式通风机进行通风,请专业队伍携带专业设备下管检测管内空气质量,包括氧浓度与有毒有害气体含量等。此次作业通风机功率0.75 kW、风量10 000 m³/h、转速1 450 r/min、全压200 Pa。管内空气质量检测合格后安排下井进入管内开展正式作业。
  由于管道内存水不可能完全排除,为确保施工用电安全,主要采取了以下措施:①220 V电缆及电焊机不进入管内,采用二次线进行管内焊接作业;②管内照明采用充电头灯及充电野营灯;③管内焊缝磨平采用充电时锂电池磨光机;④管内维修处筑坝抽水采用12 V低压1英寸(2.54 cm)水泵。
  本文发表于《中国给水排水》2020年第24期,作者及其单位如下:
  大口径供水顶管漏点抢修及应急保障措施
  笪跃武,沈海军,袁君,王瑞,胡淑圆,桑子文
  (无锡市水务集团有限公司,江苏 无锡214031)
  本文标准著录格式:
  笪跃武,沈海军,袁君,等. 大口径供水顶管漏点抢修及应急保障措施[J].中国给水排水,2020,36(24):140-144.
  DA Yuewu, SHEN Haijun, YUAN Jun, et al. Emergency repair and safeguard measures of leakage points in large diameter water supply jacking pipes[J]. China Water & Wastewater, 2020, 36(24): 140-144(in Chinese).
  来源:中国给水排水 笪跃武,等