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公司新聞

未來(lái)2017年，堵水氣囊在供水管道施工中的試用

閱讀次數(shù)：717 發(fā)布時(shí)間：2016/11/13 18:14:04

為了在新老管道割接和管道搶修時(shí)盡量縮小停水范圍、減少停水時(shí)間，寧波市自來(lái)水工程建設(shè)有限公司就氣囊堵水法在供水管道施工的應(yīng)用，成立課題小組，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)作業(yè)方法進(jìn)行比較，論證氣囊堵水法在供水管道上應(yīng)用的可能性和實(shí)用性。

1 前言

城市供水管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行是現(xiàn)代供水企業(yè)的一個(gè)重要目標(biāo)。然而新老管道割接和管道搶修經(jīng)常需要較大面積的停水，影響整個(gè)供水管網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。如何在新老管道割接和管道搶修時(shí)盡量縮小停水范圍、減少停水時(shí)間，是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。

當(dāng)管網(wǎng)發(fā)生爆管的時(shí)候，根據(jù)目前的技術(shù)條件，主要采用區(qū)域性停水維修的方法。在爆管區(qū)域?qū)嵤┩Ｋ�，排干管網(wǎng)中的存水，然后再修補(bǔ)破損管道。但隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)，許多閥門由于受管道內(nèi)的雜質(zhì)或閥門老化等影響，已不能完全被關(guān)閉（如：閥槽內(nèi)出現(xiàn)異物，閥門絲桿因銹蝕不能將閥板完全降落至閥槽位置等），造成止水時(shí)間增加或者干脆修漏地段不能完全止水，直接導(dǎo)致施工困難。由于修漏地段大部分采用鋼管搶修或者水泥打口的操作方式，過(guò)高的殘余水壓或者不間斷的流水會(huì)給搶修帶來(lái)巨大的影響，只能通過(guò)擴(kuò)大停水的范圍來(lái)保證施工的正常進(jìn)行。近年來(lái)由于不能完全止水造成的停水時(shí)間延長(zhǎng)時(shí)間屢有發(fā)生，給企業(yè)帶來(lái)了許多不利的社會(huì)影響。

基于這種現(xiàn)象，國(guó)內(nèi)外施工企業(yè)紛紛采用新技術(shù)來(lái)克服這一困難，氣囊堵水作業(yè)就是其中的一種。在國(guó)內(nèi)，有些市政公司和自來(lái)水公司已經(jīng)采用這種技術(shù)，收到了一定的成效。針對(duì)氣囊堵水法在供水管道施工的應(yīng)用，我們專門成立課題小組，通過(guò)實(shí)驗(yàn)與傳統(tǒng)作業(yè)方法進(jìn)行比較，論證氣囊堵水法在供水管道上應(yīng)用的可能性和實(shí)用性。

2 氣囊堵水的工作原理

氣囊堵水的工作原理就是利用優(yōu)質(zhì)橡膠做成的氣囊通過(guò)充氣方法使其膨脹，當(dāng)氣囊內(nèi)的氣體壓力達(dá)到規(guī)定要求時(shí)，氣囊填滿整個(gè)管道斷面，利用氣囊壁與管道產(chǎn)生的摩擦力堵住漏水，從而達(dá)到目標(biāo)管段內(nèi)無(wú)滲水的目的。

本次實(shí)驗(yàn)采用了山西某公司引進(jìn)的德國(guó)生產(chǎn)的氣囊。每一種口徑的氣囊都有兩種型號(hào)，分別為有導(dǎo)流孔和無(wú)導(dǎo)流孔。當(dāng)管道內(nèi)壓力較小時(shí)采用無(wú)導(dǎo)流孔的氣囊，而當(dāng)管道內(nèi)壓力較大時(shí)，采用有導(dǎo)流孔的氣囊。導(dǎo)流孔的作用就是為了減少因漏水帶來(lái)的密封管段內(nèi)壓力過(guò)高而產(chǎn)生的不安全因素。

3 實(shí)驗(yàn)步驟及內(nèi)容

3.1 堵水作業(yè)前準(zhǔn)備工作

（1）了解工作管段的水流狀況，上游水流來(lái)源及管網(wǎng)分布情況，各支線管道來(lái)源及水流量情況、作業(yè)口尺寸。

（2）與管道調(diào)度部門協(xié)調(diào)、商議、預(yù)定停水、堵水、調(diào)水的方案。包括水分流方案，相關(guān)泵站水壓控制，支管封堵方法。使用器具清單，制訂安全防護(hù)措施。

（3）根據(jù)施工管段的管道口徑，制作相應(yīng)的鋼制法蘭三通（該三通的用途是施工結(jié)束后氣囊的出口），準(zhǔn)備相應(yīng)口徑的法蘭悶板。

3.2 氣囊堵水作業(yè)

由于我們采購(gòu)了一個(gè)有導(dǎo)流孔和一個(gè)無(wú)導(dǎo)流孔的氣囊，次試驗(yàn)在DN600mm口徑的管段內(nèi)實(shí)行，采用無(wú)導(dǎo)流孔氣囊。第二次試驗(yàn)在DN200mm口徑的管段內(nèi)實(shí)行，采用有導(dǎo)流孔氣囊。工作人員佩戴防護(hù)面具和安全保護(hù)用具，由專人在地面監(jiān)護(hù)。

3.2.1 DN600管道試驗(yàn)

（1）測(cè)量氣囊進(jìn)入的管道直徑，確保尺寸在氣囊的使用范圍內(nèi)。

（2）在插入氣囊之前，清潔氣囊其外部以及氣囊即將進(jìn)入的管道內(nèi)部。

（3）將氣囊的一端（帶有氣嘴的一端）用牽引繩拉住，慢慢將氣囊放入管道，放入過(guò)程注意管口，避免損壞氣囊。在給氣囊充氣之前，應(yīng)將其完全插入管道中，插入氣管，連接好氣壓表和氣泵。

（4）啟動(dòng)氣泵，開(kāi)始充氣，緩慢打開(kāi)壓力控制表的氣閥，充氣壓力控制在壓力標(biāo)的紅色區(qū)外的安全區(qū)域內(nèi)。觀察氣囊的充氣狀況，確認(rèn)充氣狀態(tài)開(kāi)始后，工作人員撤離。確保在充氣期間無(wú)人在管道附近。

（5）拉緊牽引繩，將繩在枕木上綁扎牢固

（6）通過(guò)壓力控制表，觀察氣囊氣壓數(shù)據(jù)，當(dāng)氣囊氣壓達(dá)到技術(shù)規(guī)定數(shù)據(jù)時(shí)，關(guān)閉氣壓控制閥門，充氣結(jié)束。

（7）充氣結(jié)束后，20分鐘內(nèi)壓力控制表保持與氣管連接，觀察氣囊壓力的數(shù)據(jù)變化情況，一切正常，即可開(kāi)始管道施工作業(yè)。

（8）管道封堵以及其他作業(yè)中，派專人監(jiān)視檢查氣囊的氣壓，與作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)人員保持良好穩(wěn)定的通訊，遇有異情及時(shí)報(bào)告，確保作業(yè)人員的安全。

（9）至此，正常狀態(tài)的堵水作業(yè)試驗(yàn)已經(jīng)全部完成，進(jìn)入破壞性操作試驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前，再次檢查作業(yè)段附近有沒(méi)有人員；由于本次試驗(yàn)的管段閥門關(guān)閉良好，僅有少量的余水，為了模擬以后施工中出現(xiàn)的不間斷流水狀況，我們將來(lái)水方向的閥門打開(kāi)了一點(diǎn)，管道內(nèi)開(kāi)始進(jìn)水。

（10）5分鐘后，氣囊出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，當(dāng)即關(guān)閉來(lái)水閥門，破壞性試驗(yàn)結(jié)束。

3.2.2 DN200管道試驗(yàn)

（1）測(cè)量氣囊進(jìn)入的管道直徑，確保尺寸在氣囊的使用范圍內(nèi)。

（2）在插入氣囊之前，清潔氣囊其外部以及氣囊即將進(jìn)入的管道內(nèi)部。

（3）將氣囊的一端（帶有氣嘴的一端）用牽引繩拉住，慢慢將氣囊放入管道，放入過(guò)程注意管口，避免損壞氣囊。在給氣囊充氣之前，應(yīng)將其完全插入管道中，插入氣管，連接好氣壓表和氣泵。用DN50mm軟管接入導(dǎo)流孔，將軟管的另一頭接入排水井。以下實(shí)驗(yàn)步驟和次試驗(yàn)相同，正常完成了試驗(yàn)的部分。

（4）進(jìn)入破壞性試驗(yàn)后，盡管打開(kāi)了來(lái)水閥門，但由于導(dǎo)流孔的存在，流水順利地通過(guò)排水軟管排到了排水井，氣囊未發(fā)生滑動(dòng)現(xiàn)象。

3.3.3 拆除氣囊

（1）拆除前，確認(rèn)管道內(nèi)沒(méi)有其他人員在作業(yè)。檢查牽引繩，必須拉緊拴牢。

（2）打開(kāi)閥門放氣。

（3）放氣過(guò)程注意觀察水位變化和牽引繩情況。必要時(shí)用泵抽管道中的水，以降低氣囊的后部壓力。否則，由于水的壓力，氣囊很可能滑脫。

（4）觀察氣壓表，確認(rèn)氣囊恢復(fù)原狀，拆除氣囊。

（5）通過(guò)預(yù)先制作好的三通口將氣囊用牽引繩拉出，注意保護(hù)氣囊，避免劃傷表面。

4 試驗(yàn)結(jié)果分析

4.1 正常堵水作業(yè)分析

正常的堵水作業(yè)中，完全按照廠方提供的操作規(guī)程操作。由于兩次實(shí)驗(yàn)全部是在無(wú)水狀態(tài)下進(jìn)行，順利完成成了操作程序，未發(fā)生意外情況，從開(kāi)始堵水至正常堵水結(jié)束，時(shí)間控制在45分鐘之內(nèi)。由于氣囊堵水應(yīng)用是在有流水狀況下進(jìn)行，因此，此種狀況下的操作只是驗(yàn)證了氣囊堵水作業(yè)程序的可操作性以及氣囊堵水操作所需要的時(shí)間，無(wú)法證明在復(fù)雜的實(shí)際情況下，氣囊能否正常工作。

4.2 破壞性實(shí)驗(yàn)分析

為了模擬現(xiàn)場(chǎng)不間斷漏水的實(shí)際情況，我們?cè)趦纱螌?shí)驗(yàn)中分別打開(kāi)了來(lái)水閥門，檢驗(yàn)有導(dǎo)流孔和無(wú)導(dǎo)流孔兩種氣囊在持續(xù)不斷的漏水中不發(fā)生移動(dòng)的可能性。從實(shí)驗(yàn)的結(jié)果中，我們可以看到，無(wú)導(dǎo)流孔的氣囊在管內(nèi)壓力低于0.1MPa時(shí)，氣囊能不發(fā)生移動(dòng)，且堵漏情況良好，未發(fā)現(xiàn)有漏水情況。但當(dāng)管內(nèi)壓力大于0.1MPa時(shí)，隨著壓力逐漸增高至自由水壓，氣囊在壓力的作用下開(kāi)始發(fā)生移動(dòng)，也就是說(shuō)氣囊堵水的效果沒(méi)有了。由于供水管道是有壓管道，當(dāng)發(fā)生漏水時(shí)，密封管段內(nèi)的壓力隨著時(shí)間的推移必然會(huì)和自由壓力相同，而管道維修施工往往會(huì)持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，在這段時(shí)間內(nèi)密封管段內(nèi)的壓力早已超過(guò)了0.1MPa，因此為確保施工的安全和可操作性，無(wú)導(dǎo)流孔的氣囊很難在的供水管道中使用。

而在有導(dǎo)流孔的氣囊實(shí)驗(yàn)中，由于導(dǎo)流孔的存在，通過(guò)導(dǎo)流孔的排水作用，有效地降低了氣囊與止水閥門之間管道不斷增加的壓力，保證了維修管段的維修時(shí)間，使得作業(yè)任務(wù)能有效完成。在實(shí)際施工中，通過(guò)排污口和消防閥門的減壓，漏水一般不會(huì)超過(guò)DN50mm口徑的流量，而導(dǎo)流孔的直徑為DN50mm，剛好能抵消不斷增加的水壓，因此帶有導(dǎo)流孔的氣囊在供水管道上是有實(shí)用價(jià)值的。

5 結(jié)論和建議

從正常堵水作業(yè)和破壞性實(shí)驗(yàn)的結(jié)果來(lái)看，帶導(dǎo)流孔的氣囊在正常的操作程序下，通過(guò)相應(yīng)的減壓措施，能很好地在供水管道（有壓管道）起到應(yīng)有的作用，為無(wú)法完全關(guān)閉止水閥門的供水區(qū)域提供了行之有效的作業(yè)方法，具有在供水管道實(shí)際應(yīng)用中推廣的價(jià)值。不帶導(dǎo)流孔的氣囊無(wú)法適應(yīng)密封管段內(nèi)不斷增加的壓力，因此不適合在供水管道中應(yīng)用，但在無(wú)壓管道（如下水管，雨水管）中，由于密封管道內(nèi)沒(méi)有壓力不斷增加的可能性，因此可以使用。

縱觀氣囊使用的整個(gè)過(guò)程，與傳統(tǒng)的堵水作業(yè)相比，增加的材料包括鋼制三通一個(gè)，法蘭盲板一片以及相應(yīng)的螺絲等輔料，對(duì)于供水企業(yè)來(lái)說(shuō)，這點(diǎn)增加的費(fèi)用與大幅度減少止水時(shí)間帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益來(lái)說(shuō)，是微不足道的。而且，如果使用和保養(yǎng)得當(dāng)，氣囊能重復(fù)使用多次，它的成本能相應(yīng)地分?jǐn)偟礁鞔胃罱雍蛽屝拗�，因此從�?jīng)濟(jì)角度來(lái)說(shuō)，也在可以接受的范圍內(nèi)。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們對(duì)氣囊在供水管道施工的應(yīng)用有以下建議：

（1）考慮到氣囊的成本，對(duì)氣囊的保養(yǎng)具有非常大的經(jīng)濟(jì)意義。在施工中，必須清除管道內(nèi)的石塊、突起等尖銳物體。作為氣囊出口的預(yù)制三通，接口和內(nèi)部必須平滑，確保施工過(guò)程中氣囊不被劃傷，以利氣囊的重復(fù)使用。

（2）為保證氣囊能發(fā)揮應(yīng)有的作用，在堵水作業(yè)時(shí)，氣囊與止水閥門之間的密封管段要注意減壓，如打開(kāi)排污閥、消防閥等，確保密封管段內(nèi)的壓力能通過(guò)導(dǎo)流孔的作用不會(huì)升高。

（3）為確保施工的安全，氣囊的背端正面嚴(yán)禁站人，以防事故的發(fā)生。