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【摘要】針對當前城市地下管網存在在問題，結合國家節能減排政策，以及推進城市管廊建設過程遇到的問題，在實踐運用的基礎上，提出對城市老舊地下管網，采用先進的非開挖技術應用，延長管網使用壽命，解決城市管網歷史沉積問題。
【關鍵詞】非開挖修復管網、內壁涂膜防腐、改善延長管網壽命
一、城市管網普遍存在的問題
(一)自來水管網現狀
  2015年我國城市供水配水管總長為185095Km。我國配水管網中63％的管道1985--2000年間敷設的，現有管道的平均管齡達到二十年左右，部分城市供水管網已服役三十年之久。
存在問題：
1、大部分的供水管網已經在早期建設完畢,并在城市的地下管道埋設中呈錯綜復雜的網狀形態；
2、許多房屋建設、道路建設以及其他城市居民活動等對現存的地下供水管道造成了不同程度的損害；
3、內壁銹蝕，微生物滋生，影響水質，對居民健康造成一定影響，部分地區黃水現象無法杜絕；
4、漏水現象造成大量水資源浪費。
（二）排（污）水管網現狀
存在問題：
1、排水管網基礎設施歷史欠賬太多，管網建設明顯滯后于城市化進程；
2、日常維護修復相對滯后，造成內澇事件頻發；
3、歷史欠賬投資巨大、新老區管網改造很難步調一致。
（三）北方地區采暖管網現狀
  據數據統計，我國北方地區供熱管線總長度近400萬Km，主管網、二次管網、小區地溝管網需要維修改造平均接近50%。
存在問題：
1、由于行業特點，專業從事供熱領域的公司及物業很難承擔大量的維修費用，維修能力跟不上需求；
2、管線長期服役，特別是工業老區，居民生活老區，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；
4、由于管線內存下大量銹垢，流量、流速受到阻，能耗損失巨大。
二、城市管網更新改造制約因素
1、受原有基礎設施制約：隨著城市建筑、道路的多年累積建設，部分管道都是鋪設在主要街路和建筑設施下，開挖更換難度較大；
2、經濟投入巨大：開挖更換成本高，需破壞道路、建筑、綠化、光纜電纜等基礎設施，經濟損失巨大；
3、影響生活破壞環境：影響交通和居民正常生；對環境造成不同程度破壞；
4、重復性經濟投入：新更新管道在役使用幾年后內壁銹蝕，還會出現泄漏，水質下降問題，服役幾年后需重復維修更換。
三、傳統非開挖技術應用及局限性
 (一)幾種常見的傳統非開挖技術
  目前世界上采用非開挖方法對管道的修復技術有幾十種，我們總結可劃分為五大類：①化學法（酸洗、藥劑等）；②振動法（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、硬管內襯、）；⑤機械法（內置工具、機器人等）。

（二）傳統非開挖技術應用局限性

  實踐證明，以上傳統非開挖技術及方法都遇到了難以克服的四大難題：
（1）在工藝技術方面，①管道轉彎；②管道變輕；③管道垂直；④小口徑管道等問題無法解決；
（2）尚存在今后運行中的開口問題及管道維護、維修等諸多不好處理的難題。
（3）對襯套法技術來講，采用的聚乙烯(PE)管材的原材料問題，管材作為管中管的設計標準問題，壁厚的選擇問題等都存在一個質量可靠、經濟技術合理的性價比問題；
（4）①化學法、②振動法、③電磁法、⑤機械法四種方法只能清除銹垢而無法做到內壁涂層保護。
  在非開挖修復領域，國內外各級專家學者付出了多年的努力實踐和探索，技術水平不斷延伸深化，“旋轉氣流法”--TorA管道非開挖修復再造專利技術(以下簡稱TorA技術）經過諸多專家學者的研發，逐步在實踐中改進深化，確立了其先進性、科學性地位，在非開挖技術領域發揮了不可替代的作用。
四、TorA技術情況
  （一）技術總論
  “TorA”是“旋轉氣流法”管道非開挖修復再造技術的簡稱。（高壓氣、水管道除垢及護壁方法——中國專利授權號：ZL02110830.7； 大、中型管道內壁除銹除垢及涂膜防腐方法——中國專利授權號：ZL200510024090.9）；高壓氣體管道除垢護壁裝置——中國專利授權號：ZL00218870.8）。
   TorA技術是一種在管道內人為制造“旋轉氣流”來修復改造管道內壁的方法。本質上講是用旋轉氣流充當著無形的內置動能，通過專利設備，將“氣流”作為輸送載體伸進管道，把GM系列磨料和CL專用冷卻潤滑液作為工具送進管道，對內壁進行撞擊研磨清除銹垢，并清洗風干管道；再把需要噴涂的PT防腐材料載入管道進行涂膜防腐，修復強化保護內壁的技術。
（二）技術權威認定情況
  TorA技術--“旋轉氣流法”管道修復改造技術，已在中國、美國、加拿大等國家注冊專利。在拉斯維加斯國際管道專家會議上，被確認為是“飛躍性、革命性、爆炸性”國際領先的管道修復技術。TorA技術具有創新性、先進性、有效性、壟斷性等特點， 2007年被中國發明學會確定為節能減排12項重點推介項目之一。2015年獲得吉林省創新創業大賽節能環保賽區第一名，并代表吉林省參加全國創新創業大賽，獲得優秀獎，2016年，申報了國家重大科技成果轉化項目。此技術已形成自有知識產權，曾獲得第六屆國際發明博覽會金獎、第十五屆中國發明金獎等多個國際國內獎項，2016年獲得第八屆中國技術市場“金橋獎”。
五、TorA技術改造城市管網可行性分析
  傳統開挖換管，要經過管位勘察、新管材料選擇、部門協調電信通訊、開挖路面、破拆建筑、恢復等大量環節，施工過程涉及大量人力物力，資金投入巨大，施工周期漫長。施工影響居民生活無法避免，TorA技術具有如下屬性。
   （一）TorA技術屬性

1、具有非開挖屬性
 TorA技術不需要損壞建筑、裝潢、路面、機器、設備，可以把埋在里面的管道的內壁進行修復，并改造成優質的復合管道。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、不拆卸的原位進行改造。 

2、具有除銹內防腐屬性
 我國早期敷設的市政管網基本都沒有做內防腐。傳統管道內防腐技術，要先進行除銹，再對管道進行內涂層，運抵現場敷設焊接，然后要對焊接處的內涂層進行修補。工序復無需要交叉施工，需要內涂層的管道焊接施工完成后，一次性完成除銹及內涂層施工。

3、具有防滲屬性
  針對不同的壓力，不同溫度，選擇高效固化、高強度、耐高溫、防滲漏內涂料，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部，保護管道不受腐蝕，達到管道防滲的目的。

4、技術具有先進性

（1）達到了管道改造與破壞的矛盾統一，它是用物理的方法有效地保護了環境，節約了大量的鋼鐵資源，符合節能減排的要求。
（2）達到了管道材質壽命與使用壽命的矛盾統一。應用TorA技術改造后的管線，管網系統形成復合管壁，內壁不再銹蝕，實踐證明可以做到以下三方面確保：水量——清管徹底，達到新管的流量；水質——克服管道輸水過程的二次污染；蝕化——不再生水銹、水垢三個方面都有很大的優勢。

5、關鍵技術指標可操作性
 采樣分析銹垢成分及厚度、硬度，選擇不同硬度及顆粒磨料，設定關鍵技術指標：
（1）適用管徑：Φ13mm以上口徑的管線均可應用該技術除垢銹、涂膜防腐；
（2）施工長度：一次作業距離在200m—3000米之間，管徑越大距離越長；
（3）涂膜厚度：一次涂膜厚度0.5mm，多次涂膜可達2mm以上，可補砂眼漏點；
（4）膜附著力：管內壁除銹達Sa2.5級以上標準，涂膜附著力達10Mpa以上；
（5）涂膜性能：涉水防腐涂料，安全環保、耐磨、耐腐蝕、耐溫、耐壓。

 6、TorA技術優勢
  TorA技術與傳統非開挖技術相比，繼承了其優點，克服了其缺點。即不怕管線轉彎、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；節約資源，安全環保。徹底解決了在役管網結垢阻流問題，延長管線使用壽命20年以上。
  TorA技術，屬于物理方法，具有清垢銹徹底、不傷管壁的特點，同時將銹垢等污物進行回收并做固液分離，無害化處理，實施過程閉合作業，安全環保。此技術不怕管道轉彎、變徑、垂直和小口徑管線，適用13mm以上管線修復再造，涂膜防腐后管道無縮徑。工程造價低等優勢。

7、TorA技術改造管網達到的效果
（1）不用開挖。不破壞環境，不阻礙交通，不影響市民生活，安全環保。
（2）改善水質。杜絕水源優質水二次污染，陳舊管線銹垢、滋生微生物、細菌一次性清除，食品級環保內涂料無任何影響。
（3）施工期短。比開挖技術施工工期縮短90%以上。
（4）成本低。比開挖施工技術直接成本降低50%以上。
（5）延長管道壽命。經過修復再造的管道可以延長使用壽命15年以上。
綜上所述，TorA技術可有效地解決了管道的三大問題：（1）清管徹底，使老舊管線恢復新管流量；（2）管道內壁不受損傷，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壁；（3）管道內壁涂膜后不再銹蝕，延長管線使用壽命，使管線使用壽命和管線材質壽命達到基本統一。
六、 TorA技術在管網建設領域應用情況
  該TorA專利技術在管網修復改造上，具有獨特的優勢外，已在多個領域實施推廣，取得了很好效果，該技術先后完成了：
  吉林油田采油廠注水管線、集輸管線改造12.6Km；
  吉林油田礦區物業DN150～DN1000供暖管線13.4Km改造工程；
  北京奧運村地下自來水管網改造工程680Km；
  上海市高橋地區自來水管網改造工程150Km；
  大亞灣核電站SEP系統管線及消防管線改造工程；
  中石化鎮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；
  此技術在管網改造中的應用與實踐，得到了各級專家的認可，為此北京自來水公司總工程師王耀文先生撰寫論文，權威論述在中國水協設備材料委非金屬管材選型與應用技術交流會進行研討。論文發表在科技網及《2012中國-北京》刊物上。清華大學李明明教授，專門論述了《管道環氧樹脂噴涂修復對供水管網水質安全的影響研究》，從另一角度佐證了TorA技術應用在城市自來水管網建設中工藝技術可行性，以及內涂料選擇的方向性。
  在城市地下管網設施的更新改造過程中，如果全面采用開挖更換的手段，其龐大的財政開支暫且不說，由此引起的環境問題、交通問題、社會負面影響及對居民生活的影響都將是巨大的、造成的損失是難以估量的。雖然國家提出地下管廊建設規劃，但由于歷史欠賬投資巨大、新老區管網改造很難步調一致，入廊周期還很漫長，因此，尋求選用先進的非開挖修復技術，對新老區管網實施有效維護修復，更要通過新技術引進、降低建設成本，選擇先進、高效能、安全環保的非開挖技術修復改造方式。從而解決管道的安全性問題，使管道煥然一新，延長其使用壽命和質量。為政府推進海綿城市建設、地下管廊建設，爭取投資和時間差，解決城市管網歷史沉積問題勢在必行。