福州祥坂污水處理廠廠外管網(wǎng)修復(fù)探討

鄭 瑞

(福州市規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院 福建福州 350108)

0 引言

福州市祥坂污水處理廠廠外管網(wǎng)片區(qū)為舊城區(qū)，污水管網(wǎng)建設(shè)早，管道存在脫節(jié)、錯口、起伏、破裂、變形、混接錯接等問題，污水收集率不高，部分污水直排內(nèi)河，造成內(nèi)河黑臭。隨著生活水平提高，為改善水環(huán)境，對福州市現(xiàn)狀排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行排查、建檔、修復(fù)已迫在眉睫。

根據(jù)福州市辦公會議，決定對祥坂污水處理廠服務(wù)范圍的污水干管系統(tǒng)清疏排查，共計(jì)17條道路。本文采用閉路電視(CCTV)對現(xiàn)狀污水管道進(jìn)行檢測評估，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合福州市試點(diǎn)工程案例簡要介紹5種非開挖修復(fù)工藝，為下一步修復(fù)改造方案提供依據(jù)。

1 管道檢測

1.1 檢測范圍

福州市祥坂污水處理廠主要承擔(dān)福州市白馬河以西、閩江以北、三環(huán)以南區(qū)域內(nèi)生活、生產(chǎn)污水的收集與處理，區(qū)域面積24km2，共約64條道路，污水管道總長約45km。本次檢測涉及17條路，污水管道總長度25 430.57m，管徑d300～d1200。檢測管道總表1為片區(qū)內(nèi)污水管道統(tǒng)計(jì)表。

表1 片區(qū)內(nèi)污水管道統(tǒng)計(jì)表

1.2 修復(fù)依據(jù)(見表2～表4)[1]

表2 缺陷等級分類表

表3 管段修復(fù)等級劃分表

注：管道修復(fù)指數(shù)由管段結(jié)構(gòu)性缺陷參數(shù)、地區(qū)重要性 參數(shù)、管道重要性參數(shù)、土質(zhì)影響參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

表4 管段養(yǎng)護(hù)等級劃分表

注：管道養(yǎng)護(hù)指數(shù)由管段功能性缺陷參數(shù)、地區(qū)重要性參數(shù)、管道重要性參數(shù)進(jìn)行計(jì)算。

1.3 管道檢測結(jié)果及分析

本次檢測Ⅰ級缺陷824處，Ⅱ級缺陷453個，Ⅲ級缺陷165個，Ⅳ級缺陷116個，共1558個。缺陷統(tǒng)計(jì)如表5所和圖1所示。

表5 缺陷統(tǒng)計(jì) 個

圖1 管道缺陷構(gòu)成統(tǒng)計(jì)

根據(jù)表5缺陷統(tǒng)計(jì)結(jié)果，祥坂污水處理廠廠外管網(wǎng)片區(qū)污水管道平均16.3m就有1處缺陷。

根據(jù)圖1缺陷構(gòu)成統(tǒng)計(jì)結(jié)果，污水管道主要存在脫節(jié)、錯口、起伏、破裂、變形、混接錯接6種情況，占缺陷統(tǒng)計(jì)83.75%。錯口問題突出，主要因素為福州是淤泥地質(zhì)且含水率高，早期管網(wǎng)采用水泥管，為水泥砂漿企口連接，路面多年不均勻沉降，造成管網(wǎng)宜出行脫節(jié)、錯口、起伏，此為全國共性問題。

2 非開挖修復(fù)工藝簡介

非開挖修復(fù)源自日本、德國，近年來在國內(nèi)有許多成功案例，受到各方的肯定。非開挖修復(fù)主要用于地下管線復(fù)雜、交通量大、明挖換管成本大，可行性不高情況。

2.1 非開挖修復(fù)技術(shù)簡介

根據(jù)福建省福州市相關(guān)案例，本次介紹5種工藝：紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工藝、局部修復(fù)工藝、樹根穿管修復(fù)工藝、注漿修復(fù)工藝、碎管法修復(fù)工藝。

2.1.1紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工藝

紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工藝為原位固化法(CIPP)的一種，是將玻璃纖維增強(qiáng)的軟管拉入待修復(fù)管段，接著用壓縮空氣使軟管張開緊貼舊管內(nèi)壁，然后使用紫外線加熱固化軟管，形成一層堅(jiān)硬的“管中管”結(jié)構(gòu)[2]。目前福州市已有紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工程案例，該工程位于福州市斗池路WS5-WS6污水管段，管徑d300，長30m，缺陷構(gòu)成為管道中間管道出現(xiàn)多處嚴(yán)重破裂、接口材料脫落。

該工藝的施工流程如圖2所示。

圖2 紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工藝流程圖

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

(1)軟管拉入

先在管道底部設(shè)置墊膜，墊膜>1/3的管道周長，然后設(shè)置導(dǎo)向滑輪，拉入速度<5m/min。如圖3所示。

圖3 軟管拉入圖

(2)扎頭捆綁

扎帶捆綁軟管端口，扎頭比管道直徑略小，特殊情況下，扎頭可拆解，可在管道內(nèi)組裝，如圖4所示。

圖4 扎頭捆綁圖

(3)軟管充氣擴(kuò)張及紫外光固化

軟管充氣充分，緊貼管道，控制充氣壓力(壓力從10mbar/min至100mbar/min，再由50mbar/min至150mbar)。充氣結(jié)束后，放入紫外光燈架，再次捆綁扎帶、充氣，牽引燈架至末端，保證軟管內(nèi)溫度>80℃，燈架回來速度0.3～0.5/min，如圖5所示。

圖5 軟管充氣擴(kuò)張及紫外光固化圖

(4)卸掉扎頭、端口處理

固化結(jié)束后，釋放壓力，解開扎頭，回收燈架、內(nèi)膜，切割端頭。

施工前后照片對比，如圖6所示。

修復(fù)前 修復(fù)后圖6 紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)前后對比圖

2.1.2局部修復(fù)工藝

局部修復(fù)工藝為原位固化法(CIPP)一種，也可作為紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)的預(yù)處理方案。目前福州市已有局部修復(fù)工程案例，該工程位于福州市斗池路WS22-WS23污水管段，管徑d500，缺陷構(gòu)成為管道中間管道出現(xiàn)破裂，地下水從管道破裂處滲入管道中。

該工藝的施工流程如圖7所示。

圖7 局部修復(fù)工藝流程圖

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

(1)點(diǎn)狀修補(bǔ)器準(zhǔn)備，如圖8所示。

圖8 點(diǎn)狀修補(bǔ)器準(zhǔn)備圖

(2)充氣膨脹固化，如圖9所示。

圖9 充氣膨脹固化圖

(3)施工前后照片對比，如圖10所示。

修復(fù)前 修復(fù)后圖10 局部修復(fù)前后對比圖

2.1.3樹根穿管修復(fù)工藝

樹根穿管修復(fù)工藝為固化法(CIPP)的預(yù)處理，采用機(jī)器人銑刀車，自帶CCTV檢測系統(tǒng)，銑刀頭高速轉(zhuǎn)動，清除管道內(nèi)樹根及其他障礙物。該工藝的施工流程如圖11所示。

圖11 樹根穿管修復(fù)工藝流程圖

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

(1)銑刀機(jī)器人施工示意圖，如圖12所示。

圖12 銑刀機(jī)器人施工示意圖

(2)銑刀機(jī)器人切割，如圖13所示。

圖13 銑刀機(jī)器人切割圖

(3)施工前后照片對比，如圖14所示。

切割前 切割后圖14 樹根穿管修復(fù)前后對比圖

2.1.4注漿修復(fù)工藝

注入樹脂是一種用于堵漏和土體穩(wěn)固的聚氨酯材料。常用的樹脂類型為單組份樹脂，遇水迅速反應(yīng)，隨著時間逐漸穩(wěn)固，耐化學(xué)腐蝕，無毒、無溶劑的，可適用于富水環(huán)境，干燥環(huán)境下可長期保存[3]，主要適應(yīng)于于土體穩(wěn)固、堵水、防水以及地下管道注漿。目前福州市已有注漿修復(fù)工程案例，該工程位于福州市斗池路WS47-WS48污水管段，管徑d1000，缺陷構(gòu)成為管道中間管道左側(cè)土方擠壓導(dǎo)致管道嚴(yán)重破裂變形，管道上方石塊、土方從管道破裂處進(jìn)入管道內(nèi)部。

該工藝的施工流程如圖15所示。

圖15 注漿修復(fù)工藝流程圖

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(1)管道內(nèi)注漿加固，如圖16所示。

圖16 管道注漿加固圖

(2)施工前后照片對比，如圖17所示。

處理前 處理后圖17 注漿修復(fù)前后對比圖

2.1.5碎管法修復(fù)工藝

碎(裂)管法是采用碎(裂)管設(shè)備從內(nèi)部破碎或割裂舊管道，將舊管道碎片擠入周圍土體形成管孔，并同步拉入新管道(同口徑或更大口徑)的管道更新方法[4]。目前福州市濂水路正進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)，將采用碎管法修復(fù)工藝，預(yù)計(jì)2018年將開工建設(shè)。

該工藝的施工流程如圖18所示。

圖18 碎管法修復(fù)工藝流程圖

關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

(1)碎管法示意圖如圖19所示。

圖19 碎管法修復(fù)示意圖

(2)工作示意圖如圖20所示。

圖20 工作坑示意圖

2.2 非開挖修復(fù)工藝選擇

福州市祥坂污水處理廠廠外管網(wǎng)片區(qū)為舊城區(qū)，污水管網(wǎng)基本位于車行道下，車流、人流大，道路兩側(cè)有大量老房子，地下管線多、復(fù)雜，如采用明挖換管施工，影響大，可行性不高，而采用非開挖修復(fù)則最大程度降低影響，可行性高。

非開挖修復(fù)在一定條件下選擇性有多種，最終選擇應(yīng)經(jīng)過成本、使用范圍及使用條件比較。成本比較含施工成本及社會成本，施工成本有預(yù)算依據(jù)，社會成本考慮對車流、人流、環(huán)境影響，在完成任務(wù)的前提下，少擾民，和諧社會；使用范圍及使用條件如表6所示。

表6 非開挖修復(fù)工藝使用范圍及使用條件

注：市政污水管徑最小取300mm，最大取2400mm。

綜上所述，建議福州市非開挖修復(fù)采用固化內(nèi)襯修復(fù)工藝、局部修復(fù)工藝、樹根穿管修復(fù)工藝。

目前福州市非開挖修復(fù)為起步階段，僅有個別的案例，管理、技術(shù)團(tuán)隊(duì)尚缺，需向國內(nèi)其它城市考察學(xué)習(xí)、引進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，培養(yǎng)隊(duì)伍，才能有效地開展管網(wǎng)修復(fù)工作。

3 結(jié)論

(1)根據(jù)閉路電視(CCTV)檢測結(jié)果，福州市祥坂污水處理廠廠外管網(wǎng)平均16.3m就有1處缺陷，急需修復(fù)改造。對福州市現(xiàn)狀排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行排查、建檔、修復(fù)已迫在眉睫。

(2)根據(jù)5種非開挖修復(fù)工藝使用范圍及使用條件，建議福州市采用紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)工藝、局部修復(fù)工藝、樹根穿管修復(fù)工藝。

[1] CJJ181-2012 城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程[S].2012.

[2] 黃建雙.紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)污水干管工藝流程、施工措施及要點(diǎn)分析[J].福建建設(shè)科技,2016(02):72-73，97.

[3] 管道注漿堵漏加固技術(shù)[EB/OL]. http://www.xmanyue.com/content/?243.html, 2016-08-11.

[4] 林明波.福州市老城區(qū)污水管道檢測結(jié)果分析及修復(fù)技術(shù)選擇探討[J].福建建筑,2014(05):59-62，112.