管道修复人的圈子

布里斯班市CBD2200米供水主管成功修复

项目地点：澳大利亚布里斯班

业主单位：公共事业水务公司

施工时间： 2020-2021年

布里斯班（Brisbane），是澳大利亚昆士兰州首府，也是昆士兰州人口最多之城市。它位于澳大利亚本土的东北部，北缘阳光海岸， 南邻国际观光胜地黃金海岸。大都会区人口230万，是澳大利亚人口第三大城市，仅次于悉尼与墨尔本。有“树熊之都”和“艳阳之都”的美誉。

布里斯班的安街（Ann Street）是一条连贯着中央商务区CBD和毅力谷（Fortitude Valley）的单行四车道，沿街矗立着国家法律大厦、中央火车站、布里斯班市政厅、等标志建筑。在安街下方敷设的铸铁供水管是迄今布里斯班服务年限最久远的市政管道之一。这条管线始建于1890至1892年，由布里斯班市政自来水公司采购自英国进口的铸铁管并施工安装，其供水服务范围涵盖了中央商务区及周边市区，由此可见这条供水管道的重要性。

图 | 该条管道安装历史照片

布里斯班市公共事业水务公司发言人Michelle Cull女士表示这条有着130年历史的管道是布里斯班供水网络中的一条关键动脉，保障着中央商务区数以万计居民的生产生活用水。她补充道：

"在中央商务区CBD及周边的居民每天需消耗2.5万吨水量，这相当于10个奥运会标准游泳池的总水量。特别在早晚用水高峰期，这条管道的供水量会达到每秒0.5立方米。"

图 | 2.2公里待修复管道线路图（蓝色标记）

布里斯班市为了提升供水安全可靠性，决定对这条管线实施更新计划。为了尽量降低管道施工对城市交通的影响，公共事业水务公司经过调研讨论后，决定采用非开挖技术对管道进行预防性修复。

No.1 技术方案

Primus Line®是一种独立运行的柔性管道，采用非紧密贴合的设计，安装完成后柔性管与主管之间的空隙会形成环型空间。柔性管独立承受管道内部的工作压力且不会将压力传递至主管，换言之，原有的主管需要承受外部荷载及路面动荷载。尽管布里斯班市公共事业水务公司决定采用非开挖修复技术对管道进行升级焕新，但是在施工之前，运营单位仍然需要对该条铸铁管进行详细的管道质量状况评估和经济成本分析，以确保能够满足内衬修复的要求及可靠性。

管道评估及测试说明Evaluation and Test

管网运行单位首先采用使用撒哈拉(Sahara 2)在线检测系统对主管道进行详细的功能性状况评估。其次，在管线关键位置有策略性地截取指定管道试样进行结构性能测试。截取的管道试样应具有典型特征包括管道内径、外径、壁厚、机械性能等。结构性能测试包括但不限于环压测试、爆破测试、抗拉强度测试、切口抗冲击测试等。

利用上述全面评估测试得到的数据结果，导入管道寿命模型中采用韦伯分布进行分析。韦伯分布在可靠性工程中被广泛应用，尤其适用于机电类产品的磨损累计失效的分布形式。由于它可以利用概率值很容易地推断出它的分布参数，被广泛应用于各种寿命试验的数据处理。采用韦伯分布建立的管道寿命模型最后计算出在各种工况下，现有主管及修复后主管的使用寿命及安全系数。与此同时，业主单位利用蒙特卡罗模拟法对管道进行风险评估及经济成本分析。

综合上述的测试及分析结果，布里斯班市公共事业水务公司能够谨慎地做出采纳内衬技术修复管道的决定，同时也对修复的经济风险有所权衡。最终计算分析结果表明，已经运行130年的铸铁管仍然具有良好的机械和结构性能，能够承受管道外部荷载，并且能够在修复之后继续保证50年的使用寿命。

根据管道的非破坏性及破坏性试验结果来看，这条铸铁管的问题集中在接口缺陷，从而引起管道的风险。普莱姆斯柔性管完全可以适用于这种工况，充分利用柔性管的灵活性及独立承受内压的特点，能够保证内衬修复后的管道的安全可靠性。

这条待修复的2.2公里的管道，根据现场踏勘及施工进度安排，可以分成四个独立施工段逐一修复。安街作为一条单向行驶的四车道的交通主干道，在白天及通勤时段的交通压力巨大，因此利用夜间交通低谷流量时段进行工作坑作业，最大程度地降低了施工过程对交通的影响。

No.2 施工工艺概述

本项目的施工的方案是使用Primus Line® DN500 PN16 柔性管修复四个工作段总计2200 米长的铸铁管，系统运行压力最高达11.3 Bar。

为了不影响交通的通畅，施工作业都安排在夜间进行，而白天通勤时段，已开挖的工作坑用钢板遮盖上部即可恢复车道通行，保证日常交通不受任何影响。除了施工时间段的要求外，基于施工现场的复杂性和极具挑战性的条件，施工单位也做出了对应的安排，整个项目安装阶段于2020年11月开始，于2021年2月完成。

上图 | 夜间施工现场警示标志

下图 | 白天工作坑临时遮盖恢复交通

在项目实施的第一阶段是对主管清洗和预处理，使其达到安装普莱姆斯柔性管的要求。公共事业水务公司凭借之前项目中成功采用普莱姆斯技术的经验，因此具备合格且成熟的施工人员及配备了施工所需的整套设备及工具包。这个也成为了水务公司能够成熟应用普莱姆斯技术用于管道抢修及预防性维护。管道的预处理是整个保证柔性管成功安装特别重要一个环节，因此针对不同材质、不同管道状况，要分别制定适当的预处理措施，所花费的时间各不相同。

在项目实施第二阶段，对四个工作段逐一进行穿管安装及后续操作。柔性管的包装方式是缠绕于运输卷筒，便于运输，在现场布置于各个施工段的起点工作坑。

图 | 柔性管现场布置就位

通过卷扬机的牵引拖拉，柔性管缓缓穿入主管，并顺利通过弯头部分，为了保证施工的安全，整个拖管的速度需要精确控制，并且实时监控拖管的拉力变化。在整个拖管过程中，在柔性管经过的一些中间工作坑处，可以在柔性管表面 补充润滑剂来减小摩擦阻力。通常，中间坑的位置会单独安装专用接头，用于连接阀门、三通等管道附件，这样可以保证在施工完成后恢复整个系统的功能。

上图 | 运输卷筒辅助解旋并将柔性管送入工作坑

下图 | 中间工作坑补充润滑剂减小摩擦

在柔性管成功穿入主管之后，利用封堵气囊对柔性管操作充气复圆，保压之后，可在各个工作坑内进行专用接头安装，并逐段进行打压试验。最后连接定制短管和配件，接入管网系统恢复供水。

"这个项目的成功实施将确保该管道的运行寿命至少延长50年"。公共事业水务公司发言人Michelle Cull 自信地向 9news 新闻频道采访人说道。

上图 | 发言人Michelle Cull接受采访

下图 | 现场施工照片

上图 | 末端专用接头安装照片

No.3 技术优势

这项修复技术是一种创新的压力管道非开挖修复技术。与传统的开挖更换相比，该工法的特点是占地面积小、施工作业面紧凑和施工工艺快捷高效，在空间和时间都受限的情况下的可以明显地凸出其优势。由于无需进行大面积的开挖，因此可以把对周围环境以及生态环境的影响降到最低。普莱姆斯柔性管的拖管速度高达10米/分钟，一次拖管施工可达2-3公里，可以大大降低安装的时间和经济总成本。

其次，Primus Line®柔性管有三层结构组成，壁厚6-8mm，可以适用不同的工作压力，最高至82bar，同时保持很好的柔韧性和很高的材料强度，可连续通过45°弯头，甚至穿过90°的弯头。柔性管道的两端通过末端专用接头与主管固定连接，柔性管不与主管紧密贴合，修复后的柔性管仍保持灵活性，同时具备一定的抗震性。

上图 | 普莱姆斯系统

Primus Line®系统适用于各类供水系统，并且在多个国家已获得饮用水认证证书。其光滑内表面可提高流量性能参数，并且，专为高、中、低压需求设计的不同产品， 以及其独立于原管道的承压能力，保证了修复后的管道不仅安全可靠，而且延长了管道的服务时间。

普莱姆斯管道系统设计和应用符合国际标准ISO11295，可适用于自来水、天然气、石油等介质，在老旧管道预防性修复方面可以发挥更多的作用。

特性：适用于多种环境和工况

No.4 积极深入推广

Primus Line®非开挖修复技术已在欧洲、美洲、亚太地区等国家广泛使用，近两年多在香港水务署和渠务署积累四十多项管道修复业绩，国内客户也开始逐步接纳试点，用户反馈效果良好，应用技术已相当成熟。未来会分享更多应用场景中体现出来的柔性管道在非开挖修复中的优势。