非開挖施工工藝在黃埔區(qū)排水管線缺陷修補(bǔ)工程中的應(yīng)用

葉宇潛

（廣州市黃埔區(qū)河涌管理所（廣州市黃埔水務(wù)工程質(zhì)量安全監(jiān)督站），廣東 廣州510000）

1 引言

城市管道在長期使用過程中難免出現(xiàn)缺陷、滲漏等情況，亟需采取措施加以修補(bǔ)［1-2］。當(dāng)采用開挖施工時(shí)，則對當(dāng)?shù)亟煌óa(chǎn)生嚴(yán)重影響，同時(shí)，施工開挖土方量較大，工期較長，對當(dāng)?shù)亟煌鞍l(fā)展帶來不利影響，也造成維修成本過高［3-4］。因此，結(jié)合黃埔區(qū)排水管線缺陷修補(bǔ)工程，對非開挖工藝在管道維修中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

黃埔區(qū)排水管線隱患排查結(jié)構(gòu)性缺陷維修改造及查漏補(bǔ)缺工程（II標(biāo)段）主要包括黃埔區(qū)東區(qū)、西區(qū)、老黃埔區(qū)、生物島片區(qū)四個(gè)施工區(qū)域。針對四個(gè)區(qū)域的缺陷管段采用開挖和非開挖修復(fù)方式進(jìn)行修復(fù)。其中施工內(nèi)容主要為通風(fēng)、氣體檢測、施工導(dǎo)流、氣囊加磚體封堵、注漿、開挖回填、管道埋設(shè)、CCTV、拉入法CIPP紫外光固化修復(fù)、局部樹脂固化法修復(fù)、管內(nèi)金屬穿入物清除、其他障礙物清除等。

2 施工前準(zhǔn)備工作

2.1 通風(fēng)、有毒氣體檢測

為了保證下井施工人員的安全，下井作業(yè)前必須進(jìn)行管道通風(fēng)和有毒氣體檢測。

施工前，打開待修復(fù)段管段上、下游檢查井井蓋進(jìn)行自然通風(fēng)或機(jī)械強(qiáng)制通風(fēng)換氣。在檢查井井口處用專用有毒有害氣體檢測儀對檢查井井室及污水管道內(nèi)部的氣體進(jìn)行檢測，檢測內(nèi)容包括：氧氣含量、可燃?xì)怏w、有毒有害氣體濃度，經(jīng)氣體檢測合格后人員方可下井作業(yè)，作業(yè)過程中應(yīng)保持連續(xù)通風(fēng)，每2小時(shí)至少檢測一次管道內(nèi)氣體濃度并做好記錄。

2.2 管道封堵

管道封堵采用氣囊封堵及磚砌封堵。

2.2.1 氣囊封、拆堵（氣囊管堵）

1）在氣囊封堵之前，用高壓沖洗車把管口的石子等雜物清理干凈，保證氣囊不被雜物損壞。

2）利用高壓沖洗車的壓力把高壓皮管從一座窨井牽引至另外一座檢查井，而后在一頭扣上細(xì)繩，把高壓皮管收回的同時(shí)細(xì)繩從管道內(nèi)部貫穿完畢。

3）選擇適合管徑大小的氣囊，檢查氣囊的完好性，平順地?cái)備佋诘孛嫔?。盡量使得氣囊抽成真空狀態(tài)，然后把抽成真空狀態(tài)的氣囊折疊成最小，折疊好后用膠帶捆扎固定（注意膠帶不能捆扎太厚，需要考慮充氣時(shí)氣囊能否自動(dòng)彈開，膠帶捆扎在3～4道即可）。

4）把穿好在管道內(nèi)的細(xì)繩系在氣囊一端，同時(shí)用專用工具把氣囊摁壓至管道底部，細(xì)繩的另外一端施工人員用力緩慢的牽引氣囊至管口位置；可使用潛水人員輔助安放。

5）用氣泵對氣囊進(jìn)行緩慢充氣，充氣壓力必須小于氣囊的最大承受壓力，一般為0.8 MPa，可根據(jù)水壓差適當(dāng)調(diào)整氣囊壓力。

6）拆除氣囊順序與封堵氣囊順序相反，放氣時(shí)應(yīng)緩慢均勻。

2.2.2 磚砌封、拆堵（管堵砌筑、拆除）

當(dāng)氣囊封堵達(dá)不到安全要求時(shí)（一般DN≤1000 mm管道采用氣囊封堵，DN＞1000 mm管道采用磚砌封堵），則通常采用磚砌封堵；磚砌封堵前需采用氣囊臨時(shí)堵水，便于磚砌封堵施工。施工步驟如下：

1）封堵

①輔助工在施工區(qū)域內(nèi)進(jìn)行圍護(hù)，利用專業(yè)工具打開檢查井蓋；專業(yè)人員利用四合一氣體檢測儀（型號(hào)：M40）對檢查井內(nèi)有毒有害氣體進(jìn)行測試，硫化氫最大允許濃度為10 ppm，由安全員進(jìn)行監(jiān)護(hù)。檢測完畢后，輔助工在井內(nèi)放好扶梯，協(xié)助潛水員做好穿好潛水衣、戴好潛水面鏡，系好安全繩等下井前的工作。待輔助工檢測設(shè)備無誤后，潛水員下井封頭子。

②水中清障：為保證封堵質(zhì)量，須清除井內(nèi)垃圾，以保證封堵材料與管道的粘著力。

③材料的運(yùn)輸及整理：主要包括材料運(yùn)輸。水泥砂漿拌制和道板整理等工作。

④鋪筑基礎(chǔ)：基礎(chǔ)鋪筑需要清障完成后進(jìn)行，施工前應(yīng)當(dāng)在管底涂抹混粘土（厚度2 cm～3 cm），在混粘土砌筑道板，道板間需有厚2 cm～3 cm的混粘土，封堵墻抗壓性需滿足要求。

⑤墻體砌筑：完成基礎(chǔ)鋪筑后砌筑墻體，水泥砂漿均勻鋪設(shè)，以保證墻體牢靠。

⑥預(yù)留孔洞：為了保證封堵、拆堵安全以及雨水管道雨天雨水排放的需要，在封堵頭子時(shí)必須預(yù)留響應(yīng)孔徑大小的孔洞，根據(jù)水的流量來預(yù)留孔洞的大小；若預(yù)留孔洞較小，則直接放置閥管，若預(yù)留孔洞較大，則放置相應(yīng)大小的管道并在管道中間放置閥管，閥管與孔洞管道間空隙水泥砂漿填充。

⑦封堵管道及收口：砌筑道板封堵管道，在道板與管頂之間釘筑倒耙梢，間隔反復(fù)釘筑，直至釘緊，再抹、塞水泥砂漿。

2）拆堵

①輔助工在施工區(qū)域進(jìn)行圍護(hù)，打開窨井蓋，利用氣體檢測儀進(jìn)行測毒，檢測完畢后，方可下井拆頭子。

②拆頭子：先檢查兩邊水位高低，先上游后下游。水位落差較大時(shí)，要先開孔洞，等水位落差平衡后再下水拆頭子。

2.3 污水臨時(shí)導(dǎo)排

施工時(shí)需要對上游管道和施工段涉及的支管來水進(jìn)行導(dǎo)流，同時(shí)對待修復(fù)管道內(nèi)積水進(jìn)行抽排處理。分別在W1、W2、W3檢查井內(nèi)放置污水泵，將污水抽排至W4檢查井內(nèi)。污水臨時(shí)導(dǎo)排見圖1。

圖1 污水臨時(shí)導(dǎo)排示意圖

2.4 管道清淤及沖洗

根據(jù)現(xiàn)場勘察結(jié)果，管道內(nèi)部淤積均在80%左右。擬采用兩種清淤方式對管道進(jìn)行清理，清淤方法分別為：專業(yè)人員下井清掏及水力清淤。具體方法如下：

（1）專業(yè)人員下井清掏

安排具有相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)的人員下井進(jìn)行清掏作業(yè)，下井前做好各項(xiàng)安全準(zhǔn)備措施，人員下井后對檢查井及管道內(nèi)的淤泥、磚、石等進(jìn)行清理裝桶運(yùn)至井口，采用電動(dòng)葫蘆提升至地面裝袋，將清理出的淤泥裝袋運(yùn)送至指定地點(diǎn)處理。

（2）水力清淤

采用高壓聯(lián)合吸污車進(jìn)行清淤及沖洗，操作時(shí)由汽車引擎驅(qū)動(dòng)高壓泵，將水加壓到適當(dāng)壓力后送入射水噴頭，射水噴頭提前放入管道內(nèi)，靠射水產(chǎn)生的反作用力，對管道進(jìn)行清洗。

3 非開挖修復(fù)工藝

3.1 局部樹脂固化修復(fù)

（1）工藝流程

工藝流程：判讀修復(fù)點(diǎn)位→材料制備→玻璃纖維氈布樹脂浸透→氣囊定位安裝→修復(fù)完畢。

（2）判斷修復(fù)點(diǎn)位

根據(jù)管道閉路電視（CCTV）檢測的數(shù)據(jù)資料結(jié)合人員下井查看，確定所要修復(fù)的點(diǎn)位，把玻璃纖維材料按照修復(fù)尺寸剪切。

（3）樹脂浸透

使用抹刀將樹脂混合液涂抹于玻璃纖維氈布上。通過折疊使氈布厚度達(dá)到設(shè)計(jì)值，并將樹脂涂覆于新的表面之上。為避免空氣進(jìn)入，可利用滾筒將樹脂壓入氈布。

（4）氣囊定位安裝

使用聚乙烯保護(hù)膜捆扎氣囊使氣囊與與管道之間形成一層隔離層，將氈筒捆綁于氣囊之上。氣囊在送入修復(fù)管段時(shí)，應(yīng)連接空氣管，并防止氈筒接觸管道內(nèi)壁。氣囊安裝完成后，使用空壓機(jī)加壓，使氈筒緊貼管壁。該氣壓需保持到氈布完全固化。最后，釋放氣囊壓力，拖出管道。

圖2 樹脂固化修復(fù)過程

3.2 拉入法CIPP紫外光固化修復(fù)

（1）工藝流程

工藝流程：拉入防護(hù)底膜→拉入玻璃纖維內(nèi)襯軟管→綁扎堵頭→軟管加壓充氣→拉入紫外光燈→紫外光固化→接頭處理。

（2）拉入防護(hù)底膜

待修復(fù)施工管道經(jīng)過管道清洗、檢測、預(yù)處理合格并滿足CIPP紫外光固化修復(fù)施工要求后，應(yīng)首先在待修復(fù)管道內(nèi)部拉入防護(hù)底膜，防護(hù)底膜應(yīng)置于原有管道底部，并應(yīng)覆蓋大于1/3的管道周長，并在管道兩端固定。

（3）拉入玻璃纖維內(nèi)襯軟管

將防護(hù)底膜完全拉入待修復(fù)管道并固定好后，使用卷揚(yáng)機(jī)按照規(guī)定速度，緩慢、勻速將玻璃纖維內(nèi)襯軟管從檢查井一端拉到另一端檢查井。

（4）軟管充氣加壓及拉入紫外光燈

利用空壓機(jī)給內(nèi)襯軟管充氣，使內(nèi)襯軟管膨脹。通過管道扎頭在軟管內(nèi)拉入小車式紫外線燈。調(diào)試小車及燈的運(yùn)行。加壓過程緩慢進(jìn)行，防止玻璃纖維軟管過度膨脹及出現(xiàn)褶皺，每加壓50 mbar，保持壓力3 min～5 min，然后繼續(xù)加壓直到額定壓力，并保壓30 min。

（5）紫外光固化

通過小車速度及管內(nèi)溫度控制參數(shù)，并結(jié)合小車的監(jiān)測數(shù)據(jù)，及時(shí)調(diào)整參數(shù)，使樹脂處于硬化條件，開啟紫外線燈。固化前在內(nèi)襯軟管兩端、外壁和舊管內(nèi)壁間設(shè)置好1～2個(gè)膨脹膠圈防止?jié)B水。紫外光固化過程中內(nèi)襯管應(yīng)保持壓力，使內(nèi)襯管與原有管道緊密接觸，待固化完成后，緩慢釋放壓力。

表1 固化施工參數(shù)表

（6）端頭處理

固化后切除舊管外軟管，拆除扎頭、充氣管道、紫外線燈架等。將切除后兩端的毛邊進(jìn)行修整處理后用快干水泥涂抹四周，充分確保內(nèi)襯管與老管道間不會(huì)有滲漏現(xiàn)象發(fā)生。

（7）抽出軟管內(nèi)膜

端頭處理后，抽出軟管內(nèi)膜。清理固化作業(yè)現(xiàn)場。

圖3 拉入法CIPP紫外光固化修復(fù)過程

3.3 鋼圈內(nèi)襯法修復(fù)

（1）材料選擇及設(shè)備配置

1）鋼圈采用碳素鋼，碳素鋼需要防腐處理，防腐材料采用納米復(fù)合乳液；鋼圈厚度3 mm，每片寬度400 mm。鋼板梁板應(yīng)加工成鋸齒形邊口，邊口寬度宜為20 mm；止回扣應(yīng)能保證卡住后不回彈，且不應(yīng)對修復(fù)氣囊造成破。

2）根據(jù)工程施工特點(diǎn)和進(jìn)度要求，一般配備設(shè)備有電視檢測系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、空氣壓縮機(jī)、卷揚(yáng)機(jī)、液壓千斤頂、管道封堵氣囊、疏通設(shè)備和切割設(shè)備。所采用的鋼圈、高聚物注漿材料等應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求，應(yīng)具有質(zhì)量合格證和質(zhì)量檢測報(bào)告。

（2）鋼圈安裝步驟

內(nèi)襯鋼圈環(huán)定位：人工下井在待維修檢查井管段靠近缺陷點(diǎn)檢查井筒壁上開鑿一個(gè)孔槽，然后將第一節(jié)待內(nèi)襯鋼圈安裝定位，同時(shí)做好待頂進(jìn)鋼圈環(huán)的管軸線、標(biāo)高控制。

內(nèi)襯鋼圈頂進(jìn)施工流程：

地面對管段破裂、變形塌陷位置注漿固化土體；內(nèi)襯鋼圈定位；管前挖土；第一節(jié)鋼圈頂進(jìn)作業(yè)；第一段管內(nèi)破裂、變形塌陷部位切割；第二節(jié)內(nèi)襯鋼圈頂進(jìn)作業(yè)；第二段管內(nèi)破裂、變形塌陷部位切割；依此循環(huán)內(nèi)襯鋼圈頂進(jìn)和管內(nèi)破裂、變形塌陷部位切割；內(nèi)襯鋼圈環(huán)后推頂進(jìn)壓力設(shè)定值為30 kN。

鋼圈安裝后井注漿導(dǎo)管注射高聚物注漿材料，修復(fù)完成后應(yīng)采用CCTV設(shè)備進(jìn)行檢查，檢查結(jié)果應(yīng)符合以下規(guī)定：

鋼圈位置應(yīng)安裝正確，完全覆蓋缺陷部位，不得出現(xiàn)傾斜、扭曲、變形等情況。鋼圈的鎖扣應(yīng)全部扣好，不應(yīng)出現(xiàn)松摳現(xiàn)象。管道修復(fù)部位無滲漏現(xiàn)象。

3.4 檢查井噴涂修復(fù)

離心澆筑檢查井修復(fù)技術(shù)具有涂層均勻，致密，性能穩(wěn)定，可靈活設(shè)計(jì)內(nèi)襯厚度，成本低，永久性、全結(jié)構(gòu)性修復(fù)，施工周期短等特點(diǎn)。

檢查井結(jié)構(gòu)性內(nèi)側(cè)修復(fù)專用成品灰漿應(yīng)為水泥基改性的成品復(fù)合材料，應(yīng)具有高強(qiáng)度、高抗?jié)B、耐磨性好、無收縮等特點(diǎn)，具備抵抗硫化氫等有害氣體的腐蝕能力，在地下潮濕封閉環(huán)境下無需特殊養(yǎng)護(hù)條件4h即可達(dá)到終凝，在污水中使用壽命不低于50年，修復(fù)后的檢查井抗?jié)B等級(jí)采用S8。

4 結(jié)論

黃埔區(qū)排水管線在長期使用過程中出現(xiàn)了不同程度的破損，為了降低對交通的影響、減少工程速度、降低工程投資，采用非開挖施工工藝對管線進(jìn)行修復(fù)，詳細(xì)介紹了施工前的排氣、清淤、導(dǎo)排、封堵等方法，并對樹脂固化修復(fù)、拉入法CIPP紫外光固化修復(fù)、鋼圈內(nèi)襯法修復(fù)、檢查井噴涂修復(fù)4種非開挖施工管線修復(fù)方法施工工藝進(jìn)行分析，可為城市管線修復(fù)工程提供參考。