20多年來，亞利桑那州圖森市的QuakeWrap Inc.在開發(fā)一種使用纖維增強(qiáng)聚合物材料的基礎(chǔ)設(shè)施修復(fù)解決方案。該公司的大直徑復(fù)合材料管道“StifPipe”，目前正在密歇根州底特律市最新的污水基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目中安裝。該FRP管道直徑達(dá)到了16英尺（4.87米）。

競爭優(yōu)勢顯著

QuakeWrap于2016年首次推出StifPipe，當(dāng)時(shí)它獲得了美國土木工程師協(xié)會創(chuàng)新獎。從那時(shí)起，從波多黎各到澳大利亞，StifPipe已經(jīng)在全球范圍內(nèi)的應(yīng)用中使用，但之前的項(xiàng)目都沒有像底特律的應(yīng)用那樣大規(guī)模地使用StifPipe。在底特律安裝的管道直徑16英尺，厚度只有2英寸（5.08厘米）。

據(jù)悉，該管道的比強(qiáng)度是市場上任何管子中最高的，這使得它非常輕，而且不會腐蝕。對比使用較厚的、由較弱材料制成的壁襯，后者容易失去水力能力（廢水的最佳流量）。這是非常致命的，特別是需要輸送大量的液體或水時(shí)。

StifPipe的管壁由12層材料組成——4層碳纖維、6層玻璃纖維和2層專有芯材。2英寸厚的材料支撐著一個(gè)管道，這個(gè)管道的大小足以容納一架波音737的機(jī)身，而且還有4英尺的空隙。同樣直徑的混凝土管要有相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，它的厚度必須在18英寸左右。

2019年針對該地區(qū)的一部分管道進(jìn)行了檢查，這些管道從底特律的一個(gè)大型泵站輸送污水。在發(fā)現(xiàn)需要修復(fù)的老化部分后，污水處理區(qū)決定對直徑17.5英尺的管道進(jìn)行修整。這些管道輸送了底特律一半以上的廢水，因此在重新鋪設(shè)管道的過程中，它們不可能被永久關(guān)閉。相反，污水每天只能暫時(shí)關(guān)閉部分時(shí)間。這樣就沒有足夠的時(shí)間來修復(fù)管道，因此團(tuán)隊(duì)成員尋找可以在地面上制造和組裝的管道技術(shù)，然后將其放入污水系統(tǒng)中，并使用滑襯工藝進(jìn)行安裝。

根據(jù)QuakeWrap的說法，StifPipe的主要優(yōu)點(diǎn)之一是相對輕便，這使得安裝更容易。每英尺重量約為450-500磅，約是混凝土和鋼鐵重量的10%，不到工廠制造的玻璃纖維夾砂管重量的25%。這在施工過程中得到承包商的喜愛。

在該項(xiàng)目的三種技術(shù)中，StifPipe是第二種安裝的技術(shù)。白天，原來的管道被暫時(shí)關(guān)閉。承包商將替換的管道通過地下的通道輸送到位，然后將它們端到端與原始管道對齊。StifPipe的輕量化設(shè)計(jì)，安裝甚至不需要千斤頂設(shè)備。在將StifPipe分段加載到位后，將直徑16英尺的StifPipe與直徑17.5英尺的原管之間的環(huán)形空間填充輕質(zhì)混凝土。晚上，管道系統(tǒng)重新打開，污水連夜從泵站流出。

StifPipe的輕量化特性在運(yùn)輸過程中也具有優(yōu)勢。在現(xiàn)場的芯軸上制造后，用低間隙拖車運(yùn)到底特律，一次兩根。當(dāng)管道長度保持在14英尺，兩端堆疊在一起時(shí)，兩根管道可以同時(shí)安裝在拖車上，同時(shí)還能保持15.5英尺高的橋梁和立交橋的足夠間隙。底特律項(xiàng)目總共使用了13節(jié)這樣的管道。

盡管目前使用StifPipe需要在現(xiàn)場制造部件并將其運(yùn)送到安裝位置，但StifPipe也可以使用濕式鋪層方法在現(xiàn)場制造和安裝。在明尼阿波利斯的一個(gè)項(xiàng)目中，StifPipe材料通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)人孔被運(yùn)送到100英尺深的隧道中。然后，進(jìn)行鋪層并固化，形成一個(gè)直徑12英尺的修復(fù)管道。

在北卡羅來納州杰克遜維爾的海軍陸戰(zhàn)隊(duì)勒朱恩基地的另一個(gè)項(xiàng)目中，用于StifPipe的材料包裹在現(xiàn)有管道的外部，并在現(xiàn)場進(jìn)行固化。QuakeWrap目前正與美國運(yùn)輸部合作進(jìn)行一個(gè)石油和天然氣管道維修項(xiàng)目，在該項(xiàng)目中，另一種名為SuperLaminate的碳纖和玻纖復(fù)合材料產(chǎn)品將像氣球一樣在輸油管內(nèi)充氣，并在幾英里遠(yuǎn)的地方安裝。