# 管内机械修复套筒：用套筒长度和橡胶宽度计算缺陷覆盖

Canonical: https://reliancetrenchless.com/zh/blog/sleeve-length-rubber-width-defect-coverage

Published: 2026-11-13 · Updated: 2026-11-13 · By Reliance Trenchless

用套筒长度和橡胶套宽度算出真实的缺陷覆盖长度：完好管壁搭接、静水头下的密封条件与选型算例。

选型时常犯的错误，是把管内修复套筒的钢制筒体长度当成实际缺陷覆盖长度，现场因此反复渗漏。这两个尺寸并不相同。300 mm 或 400 mm 的 [Instant-Lock 机械修复套筒](https://reliancetrenchless.com/zh/products/instant-lock-sleeves-small)封不住 300 mm 或 400 mm 的裂缝。允许的缺陷长度（$L_{defect,max}$）由外侧橡胶密封轮廓的宽度，以及缺陷两侧必须保留的完好管壁搭接长度（$L_{landing}$）决定。

在非开挖点修中，管内套筒由冷弯成型的 316L（1.4404）不锈钢筒体包覆模压 EPDM 橡胶套组成，橡胶件符合 [EN 681-1](https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/b3820cb0-1f91-450f-96a9-835fa9d1e39b/en-681-1-1996)。[修复气囊](https://reliancetrenchless.com/zh/products/repair-packers)把套筒撑向母管时，内部机械棘轮在径向力下永久锁定。如果损坏管段超出橡胶套的内轮廓，或密封唇直接落在开裂、剥落或错口的管壁上，外部静水头（$H_w$）下的地下水就会绕过橡胶密封。

下列轴向尺寸确定钢制筒体长度（$L_{sleeve}$）、橡胶套宽度（$W_{rubber}$）与允许缺陷覆盖长度（$L_{defect,max}$）之间的关系。后面给出 DN150 至 DN600 标准管径的算例。

管段整体劣化、结构塌陷，或需要与整段衬里比较时，参见[点修与整段 CIPP 指南](https://reliancetrenchless.com/zh/resources/sectional-point-repair-vs-full-length-cipp)和[非开挖安装指南](https://reliancetrenchless.com/zh/resources/trenchless-installation-guide)。

## 套筒尺寸：钢制筒体、EPDM 橡胶套和密封筋

厂家目录图和尺寸表在管内套筒上标出三个轴向尺寸：

![剖面示意图，标出母管管壁、外侧 EPDM 密封橡胶和内侧 316L 不锈钢机械撑开套筒。](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Blog/instant-lock-sleeve-locking-concept/layers.svg)

**剖面密封结构。** 1：原有母管管壁。2：硫化 EPDM 密封套，带双唇压紧轮廓。3：冷弯成型的 316L 不锈钢结构筒体。橡胶被机械压紧在钢制筒体与母管之间。概念示意图，依据 [NASSCO 机械修复套筒原理](https://www.nassco.org/trenchless-technology/rehabilitation/pipe-rehabilitation)。

1. **不锈钢总长度（$L_{sleeve}$）：** 结构用 316L 不锈钢筒体从端到端的长度。Reliance [Instant-Lock 小型系列](https://reliancetrenchless.com/zh/products/instant-lock-sleeves-small)（DN150–DN600）的 $L_{sleeve}$ 通常为 300 mm 至 500 mm。[Instant-Lock 大型系列](https://reliancetrenchless.com/zh/products/instant-lock-sleeves-large)（DN600–DN2000）的筒体长度为 500 mm 至 800 mm。钢制筒体跨过裂缝，承受径向的土压与车辆荷载（$q_{traffic}$）。
2. **橡胶套总宽度（$W_{rubber}$）：** 外侧硫化 EPDM 橡胶层的宽度。橡胶套比钢制筒体短 20 mm 至 50 mm（两端各缩进 10 mm 至 25 mm）。气囊撑开时，这段缩进让钢制筒体引导整套套筒通过管道接头，橡胶边缘不会挂住或卷起在管内结垢上。
3. **有效密封宽度（$W_{sealing}$）：** EPDM 橡胶套上最外侧连续压紧密封唇之间的轴向距离。只有压紧在完好管壁上的成型密封筋，才同时封住管内污水压力和管外地下水头。

下表给出 Reliance Instant-Lock 点修套筒的尺寸基准。

| 公称管径 (DN) | 钢制筒体长度（$L_{sleeve}$） | EPDM 橡胶套宽度（$W_{rubber}$） | 有效密封宽度（$W_{sealing}$） | 强制搭接长度（每侧 $L_{landing}$） | 允许最大轴向缺陷长度（$L_{defect,max}$） |
| --- | --- | --- | --- | --- | --- |
| **DN150 (6")** | 300 mm | 260 mm | 210 mm | $\ge 50\text{ mm}$ | **110 mm** |
| **DN200 (8")** | 300 mm | 260 mm | 210 mm | $\ge 50\text{ mm}$ | **110 mm** |
| **DN250 (10")** | 400 mm | 350 mm | 290 mm | $\ge 50\text{ mm}$ | **190 mm** |
| **DN300 (12")** | 400 mm | 350 mm | 290 mm | $\ge 50\text{ mm}$ | **190 mm** |
| **DN400 (16")** | 400 mm | 350 mm | 290 mm | $\ge 60\text{ mm}$ | **170 mm** |
| **DN500 (20")** | 500 mm | 440 mm | 370 mm | $\ge 65\text{ mm}$ | **240 mm** |
| **DN600 (24")** | 500 mm | 440 mm | 370 mm | $\ge 75\text{ mm}$ | **220 mm** |

Table: 各标准 Instant-Lock 机械修复套筒规格的代表性尺寸关系与最大缺陷覆盖限值。

## 完好管壁搭接规则

最小搭接区（$L_{landing}$）是强制的，因为套筒就位时外侧 EPDM 胶套相对管内壁产生 30% 至 45% 的径向压缩。该压缩产生接触应力（$\sigma_{contact}$），必须高于外部地下水渗入压力（$P_{water} = \rho \cdot g \cdot H_w$）才能不渗漏。

如果密封筋边缘落在开裂管壁，或落在缺少砂浆而剥落的接头、错位裂缝处：

1. **密封被挤出：** 在外部地下水头作用下，橡胶唇被挤进裂缝缝隙，而不是均匀压紧管壁。
2. **形成通道与纵向窜水：** 水沿胶套未压紧段纵向流动，从套筒两端进入流动的污水。
3. **棘轮锁定不对称：** 接触阻力不均使钢制筒体径向撑开不均，棘轮齿可能没有完全咬入内部锁定条。

[ASTM F3110-14(2024)](https://doi.org/10.1520/F3110-14R24)与[NASSCO 评估标准](https://www.nassco.org/trenchless-technology/assessment)的点修原则要求在缺陷边缘以外的上游和下游两侧都保留完好母管：

- DN300 及以下管道：$L_{landing} \ge 50\text{ mm}$ 的完好、结构正常母管。
- DN400 至 DN600 管道：$L_{landing} \ge 65\text{ mm}$ 至 $75\text{ mm}$。
- DN600 以上管道：$L_{landing} \ge 100\text{ mm}$。

最大允许轴向缺陷长度的控制方程为：

$$
L_{defect,max} = W_{sealing} - 2 \cdot L_{landing}
$$

![管内修复套筒安装三阶段示意：在缺陷处定位、气囊撑开并锁定、工具放气后套筒留在原位。](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Blog/instant-lock-sleeve-locking-concept/expansion-sequence.svg)

**三个安装阶段。** 阶段 1：套筒连同径向间隙套装在充气气囊上并对准缺陷。阶段 2：充气撑开把 EPDM 胶套压紧在完好母管上。阶段 3：机械棘轮锁定咬合，安装气囊退出。编辑示意图，依据 [Reliance Instant-Lock Small & Big 手册](https://reliancetrenchless.com/assets/doc/brochures/Reliance%20Instant-Lock%20Small&Big.pdf)。

## 选型算例

订货前，把高分辨率 CCTV 检测记录和激光轮廓测量数据代入该方程核对。

### 情形 A：孤立环向裂缝或错位的接头胶圈

- **母管**：DN300（12"）陶土管（VCP），接头张开且橡胶圈缺失。
- **轴向缺陷长度**：$L_{defect} = 25\text{ mm}$（两管插口之间的间隙）。
- **拟用器材**：Reliance Instant-Lock DN300 套筒（$L_{sleeve} = 400\text{ mm}$，$W_{sealing} = 290\text{ mm}$）。
- **搭接计算**：

$$
L_{landing,actual} = \frac{W_{sealing} - L_{defect}}{2} = \frac{290\text{ mm} - 25\text{ mm}}{2} = 132.5\text{ mm}
$$

- **工程结论**：**通过。** 实际搭接（$132.5\text{ mm}$）比强制阈值 $50\text{ mm}$ 高出 160% 以上。一支标准 400 mm 套筒即可形成完全受支撑的密封。

### 情形 B：跨度 220 mm 的纵向剪切裂缝

- **母管**：DN250（10"）钢筋混凝土管（RCP），管顶有纵向裂缝。
- **轴向缺陷长度**：$L_{defect} = 220\text{ mm}$。
- **拟用器材**：Reliance Instant-Lock DN250 套筒（$L_{sleeve} = 400\text{ mm}$，$W_{sealing} = 290\text{ mm}$）。
- **搭接计算**：

$$
L_{landing,actual} = \frac{290\text{ mm} - 220\text{ mm}}{2} = 35\text{ mm}
$$

- **工程结论**：**不通过。** 每侧只有 $35\text{ mm}$ 搭接，密封唇贴近裂缝终止区，该处的管壁微裂缝常继续延伸。搭接过短，无法在季节性地下水上涨时可靠封住渗入。这一修复不能批准使用单支 400 mm 套筒。

## 缺陷长度超过单支套筒覆盖范围时怎么办

当 CCTV 分析显示轴向缺陷长于 $L_{defect,max}$ 时，采用以下一种做法：

![质量核验照片：检查 Instant-Lock 小型套筒的锁紧齿轮、齿条和橡胶套对位。](https://reliancetrenchless.com/assets/img/Products/InstantLock/Small/optimized/InstantLockSmallInspection-1000.webp)

**出厂尺寸核验。** 发货前检查齿形锁定咬合、EPDM 胶套对位和有效筒体宽度。质量记录须同时确认筒体总长和橡胶套宽度。

1. **串联多套筒搭接阵列：** 缺陷跨度 250 mm 至 600 mm 时，施工方可按搭接、互锁的顺序安装多支 Instant-Lock 套筒。先撑开上游套筒，再撑开下游套筒，使其钢制筒体和 EPDM 胶套与第一支套筒重叠至少 60 mm 至 80 mm。重叠段形成连续的机械桥接，不留未密封的环向缝隙。
2. **加宽定制套筒：** 在工业或市政管段，多套筒重叠受水力流量系数（$k$）限制时，Reliance 可制造筒体长度达 700 mm 的定制机械套筒和定制硫化 EPDM 橡胶套。要确认安装气囊和检修井口能容纳加长的刚性工具外形，见[修复气囊选型指南](https://reliancetrenchless.com/zh/resources/how-to-choose-a-pipe-repair-packer)。
3. **改用 CIPP 点补片或整段衬里：** 结构裂缝超过 600 mm 至 800 mm 时，机械套筒的性价比低于连续的树脂浸渍玻纤点补片或整段 CIPP 衬里。[不锈钢修复套筒与树脂玻纤补片对比分析](https://reliancetrenchless.com/zh/resources/stainless-steel-repair-sleeves-vs-resin-fiberglass-patches)说明了适用边界。

## 管内修复套筒采购前的 CCTV 清单

把以下五项实测参数写进每次询价，报价的套筒才能贴合现场：

1. **实测内径（$ID_{measured}$）与椭圆度：** 在管顶、管底和两侧测量实际内壁。刚性机械套筒要求母管断面椭圆度不超过 2% 至 3%。
2. **准确的轴向缺陷长度（$L_{defect}$）：** 用连续慢速 CCTV 视频记录所有裂缝、剥落和接头缝隙的起止里程。
3. **完好管壁搭接区检查（$L_{landing}$）：** 确认缺陷边界前后紧邻处各有至少 50 mm 至 75 mm 光滑、未剥落的母管。
4. **地下水渗入水头（$H_w$）：** 提供管底以上的季节性地下水位高度，以便核对所需 EPDM 橡胶硬度（Shore A 60–65）和棘轮压缩比。
5. **支管接口距离：** 检查在用或已封堵的入户支管接口是否位于缺陷 300 mm 范围内。支管较近时，间距规则见[支管接口附近的修复套筒](https://reliancetrenchless.com/zh/blog/repair-sleeves-near-lateral-connections)。

测完这些参数后，通过 [Instant-Lock 套筒技术询价入口](https://reliancetrenchless.com/zh/contact#product=InstantLocksSmall)提交现场数据，做选型核对。

## 管内修复套筒常见问题

### 400 mm 的 Instant-Lock 套筒能覆盖 350 mm 的纵向裂缝吗？

不能。钢制筒体总长 400 mm，但外侧 EPDM 胶套的有效密封宽度（$W_{sealing}$）约为 290 mm。要在损伤两侧各留出强制的 50 mm 完好管壁搭接，单支 400 mm 套筒允许的最大缺陷长度（$L_{defect,max}$）为 190 mm。350 mm 的裂缝需要串联搭接安装，或采用连续的 CIPP 复合补片。

### 为什么 EPDM 橡胶套比不锈钢筒体短？

硫化 EPDM 橡胶套相对不锈钢筒体两端各缩进 10 mm 至 25 mm。这道台阶边缘可防止胶套在安装气囊牵引或推送过程中被管道错口和结垢挂住，或在凸出的接头胶圈处堆起、卷边。露出的钢制端部在安装时起到前后导向护靴的作用。

### 母管椭圆度如何影响管内修复套筒的缺陷覆盖？

母管椭圆度过大（不圆度超过 2% 至 3%）时，刚性圆筒形不锈钢套筒无法沿 360° 圆周均匀压紧 EPDM 胶套。局部径向接触应力不足会让静水头下的地下水沿两侧窜流，减少有效缺陷覆盖并带来密封失效风险。母管变形或非圆形时，应选用柔性 CIPP 玻纤补片，而不是机械套筒。

### 管内修复套筒与在用支管接口之间至少要多远？

除非计划采用专用开孔套筒和机器人恢复支管接口，管内机械修复套筒的端部不应距在用入户支管接口边缘小于 50 mm。标准实壁套筒跨过在用支管会封死用户排水；而把胶套正好落在接口边缘，则无法形成 360° 均匀的橡胶压缩。

## 参考资料与来源文件

- [Reliance — Instant-Lock 小型与大型管内机械修复套筒：技术手册、尺寸与安装工具](https://reliancetrenchless.com/assets/doc/brochures/Reliance%20Instant-Lock%20Small&Big.pdf)
- [ASTM F3110-14(2024) — 带锁齿轮机构、适用于内径变化管道和错口接头的机械非开挖点修套筒使用规程](https://doi.org/10.1520/F3110-14R24)
- [NASSCO — 非开挖修复：机械密封（管内不锈钢套筒）与 CIPP 接头及点修](https://www.nassco.org/trenchless-technology/rehabilitation/pipe-rehabilitation)
- [EN 681-1:1996/A3:2005 — 橡胶密封件：给水与排水管道接头密封的材料要求](https://standards.iteh.ai/catalog/standards/cen/b3820cb0-1f91-450f-96a9-835fa9d1e39b/en-681-1-1996)
- [Falter, B. (2001) — 局部管道修复用管内机械套筒的结构设计；Trenchless Technology Research, 16(2), 85-98](https://doi.org/10.1016/S0886-7798%2801%2900033-6)