6．2  内衬设计

6．2．1  该条是为以后的计算服务，确定了内衬管道外径，进而再进行内衬管道壁厚的计算。穿插法内衬管道外径的选择应在保证穿插作业间隙要求的前提下尽量保留较大的过流断面，此处根据施工经验给出了内衬管道外径的推荐范围，具体设计时可根据实际需求灵活选取。

    折叠内衬法、缩径内衬法的内衬管道外径原则上应略大于原有管道内径，但考虑到内衬管道生产时的尺寸公差，因而此处规定内衬管道外径应与原有管道内径相一致。

6．2．2  本条参考了“Standard Practice for Rehabilitation of Ex-isting Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube”ASTM F1216-09及Standard Practice for Rehabilitation of Existing Sewers and Conduits with De-formed Polyethylene(PE)Liner(ASTM F1606-05)中对于部分破损压力管道的内衬设计的方法，属于半结构性修复内衬设计的范畴。

    本条中内衬管道与原有管道联合承受外部地下水静液压力及真空压力时的设计公式(6．2．2-1)，参考了美国“Standard Practice for Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube”ASTM F1216-05及Standard Practice for Rehabilitation of Existing Sewers and Conduits with Deformed Polyethylene(PE)Liner ASTM F1606-05中内衬管道承受外部水压的设计公式。该公式的理论基础是Timoshenko等人提出的屈曲理论，属于管道结构设计中对管道稳定性要求的范畴。它是一个半理论半经验的公式，以长、薄壁柔性管道在静水压力作用下的无限制屈曲方程为理论基础，再考虑原有管道对内衬管道的支持作用，在最初的无限制屈曲公式上增加一个圆周支持率K[推荐值K＝7．0来源于Aggarwal and Copper(1984)所做的试验]，同时以内衬管道的长期弹性模量取代短期弹性模量，并考虑到内衬管道在衬入原有管道时可能存在椭圆、局部凹凸不平等几何缺陷，相应地引入椭圆度折减系数来弥补此缺陷。本公式中真空压力的推荐值Pv＝0．05MPa参考了国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332-2002中第3．3．6条的规定。

    本条中公式(6．6．2-5)、公式(6．6．2-6)、公式(6．2．2-7)参考了“Standard Practice for Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube”ASTM F1216-09对于部分破损压力管道的局部破损缺口校核的设计公式。当原有管道破损缺口较小、满足式(6．2．2-5)的条件时，按照环形平板的条件对破损缺口位置进行抗弯强度校核，即按照式(6．2．2-6)进行校核，最终设计值t取按式(6．2．2-1)及式(6．2．2-6)计算所得的较大值。反之，当管道缺口较大、超出式(6．2．2-5)的范围时，按照环向受拉的条件进行环向抗拉强度校核，即按照式(6．2．2-7)进行校核，最终设计值t取按式(6．2．2-1)及式(6．2．2-7)计算所得的较大值。

    对于地下水位以上的管道，参考“Standard Practice for Re-habilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube”ASTM F1216-09限定了SDR的上限，是为了进一步保证内衬设计的可靠性。

6．2．4  不锈钢内衬法是一种新兴的给水管道非开挖修复工艺，其内衬设计目前国内外尚无成熟的理论。由于不锈钢材料价格昂贵，从经济性角度考虑不锈钢内衬管道的厚度应尽量小，但壁厚很薄的不锈钢内衬管道环刚度低，其耐负压能力有限，易在给水管道运营过程中产生的水锤负压下发生屈曲失效，因而确定合理的不锈钢内衬管道厚度以保证充分的耐负压能力是不锈钢内衬设计的关键。

    目前在实际工程中所采用的不锈钢内衬壁厚一般为0．6mm～2．0mm，壁厚偏薄。

    本条中仍然采用“Standard Practice for Rehabilitation of Existing Pipelines and Conduits by the Inversion and Curing of a Resin-Impregnated Tube”ASTM F1216-05的设计公式，但K的取值应通过耐负压试验确定。

    针对薄壁不锈钢内衬管道耐负压能力不足而进行的薄壁不锈钢内衬耐负压试验结果显示：DN800厚1．8mm加支撑环的不锈钢内衬其可承受的负压约为—0．055MPa(5．5m水头)。

    国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332-2002中规定压力管道运营过程中可能出现的真空负压的标准值取0．05MPa(5m水头)。

    综合考虑，本规程建议DN800的管道用不锈钢内衬法进行半结构性修复时内衬管道最小壁厚可取1．8mm的1．5倍，即2．7mm。当取典型算例N＝2、C＝0．84、μ＝0．3、E＝200000MPa、Pw＝0．05MPa、Hw＝0，将t＝2．7mm带入公式(6．2．2-3)反算可得K＝7．0。因而，在缺乏试验条件时，推荐取K＝7．0。

6．2．5  表6．2．5-1参考了现行国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》GB 50268的有关规定，表6．2．5-2参考了现行国家标准《球墨铸铁管和管件  水泥砂浆内衬》GB／T 17457的有关规定。