排水管網(wǎng)修復(fù)中的非開挖技術(shù)選擇及工程應(yīng)用

唐婷婷 張文輝

關(guān)鍵詞 排水管道;非開挖修復(fù);適用情況;工程案例

中圖分類號(hào) TU992.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 2096-8949（2022）04-0130-03

0 引言

截至2020年，我國(guó)市政給排水管道已接近300萬(wàn)km，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，帶病作業(yè)的管道占總管線的10%以上，主要集中在早期、舊式的網(wǎng)管中。排水管道破損會(huì)造成地下水入滲進(jìn)入管道或排水管道中的水外滲進(jìn)入土體。地下水入滲進(jìn)入管道導(dǎo)致管道長(zhǎng)期處于高水位運(yùn)行、污水廠進(jìn)水量增加，進(jìn)水濃度偏低，影響污水廠工作效能;管道水外滲更直接沖刷周邊土地，長(zhǎng)久之后甚至將影響路基的整體穩(wěn)定性，造成很大的安全隱患。管道內(nèi)污水外滲還會(huì)導(dǎo)致污水廠進(jìn)水量不足及地下水污染等[1]。隨著《城市黑臭水體治理攻堅(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》、《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動(dòng)方案（2019—2021年）》實(shí)施，排水管道修復(fù)已經(jīng)成為黑臭水體治理、污水提質(zhì)增效工作的重要環(huán)節(jié)。

1 主要非開挖修復(fù)工藝

1.1 非開挖修復(fù)工藝的特點(diǎn)及適用條件

不同類型非開挖修復(fù)工藝的特點(diǎn)及適用條件見表1[1]。

1.2 整體修復(fù)工藝介紹

1.2.1 原位固化法

將浸漬樹脂的內(nèi)襯軟管采用翻轉(zhuǎn)或牽拉方式置入原有管道，固化后形成管道內(nèi)襯的修復(fù)方法。常用工藝有翻轉(zhuǎn)法熱水固化工藝和拉入法紫外光固化工藝。內(nèi)襯管道修復(fù)厚度應(yīng)根據(jù)原有管徑、管道周圍地下水位情況，以及選用的內(nèi)襯管道材料確定。在合理壁厚范圍內(nèi)，修復(fù)后管道過(guò)流能力不受影響。

1.2.2 管片內(nèi)襯法

采用人力的方式在管道或箱涵內(nèi)部拼裝或組裝模塊，并在組裝完成的管道和原有管道之間注入高強(qiáng)度的特殊水泥砂漿，使原有管道和模塊組裝管道結(jié)合形成一體化的復(fù)合結(jié)構(gòu)的新管道的工藝，適用于修復(fù)不小于DN800 mm排水混凝土管（渠）、鋼筋混凝土管（渠）、圬工管（渠）、檢查井、污水池等排水設(shè)施。

1.2.3 螺旋纏繞法

采用纏繞的方法將帶狀型材在原有管道內(nèi)形成新的內(nèi)襯，并在內(nèi)襯和原有管道縫隙內(nèi)注漿，形成復(fù)合管的修復(fù)方法。按工藝可分為：

（1）擴(kuò)張法，適用于DN200～DN600 mm圓形管道修復(fù)。

（2）鋼塑加強(qiáng)法，適用于DN600～DN3 000 mm圓形管道的修復(fù)。

（3）機(jī)頭行走法，適用于不規(guī)則邊長(zhǎng)在1 200～

5 000 mm之間任意形狀管涵修復(fù)。螺旋纏繞法可用于各類斷面形式、各種材質(zhì)排水管（渠）的修復(fù)。適合在復(fù)雜地理環(huán)境下施工，適合長(zhǎng)距離的管道修復(fù)，可帶少量水作業(yè)，需要注漿[2]。

1.2.4 涂層法（主要指噴涂法）

在管道內(nèi)部噴涂涂層對(duì)原有管道進(jìn)行修復(fù)的方法有機(jī)械離心噴涂和人工噴涂?jī)煞N方式。根據(jù)噴涂材料的不同，可分為有機(jī)化學(xué)材料噴涂和水泥砂漿材料噴涂。由于涂層較薄，主要用于腐蝕管道的整體修復(fù)或局部修復(fù)。近年來(lái)，隨著新材料技術(shù)研發(fā)，已有水泥基材料噴涂用于結(jié)構(gòu)性修復(fù)的案例[3]。

1.2.5 非連續(xù)碎（裂）管法

靜拉碎（裂）管法在排水管道修復(fù)應(yīng)用領(lǐng)域的技術(shù)改進(jìn)，在不開挖或少量開挖路面的情況下，利用裂管刀具等設(shè)備切割原有管道，然后利用脹擴(kuò)器將其擴(kuò)大到需求的直徑，同時(shí)將特制的短管吊入井室內(nèi)，然后通過(guò)一定的方式拼接連貫，再逐節(jié)向原有管內(nèi)推進(jìn)，置換整段管道的修復(fù)方法。可以用于修復(fù)后管道管徑大于原管管徑的情況，目前碎裂管法管徑適用于DN300～DN1 200 mm的管道。

原位固化法能修復(fù)全部管材，修復(fù)的管徑較大，同時(shí)克服人工作業(yè)的限制，在非開挖修復(fù)工藝應(yīng)用最廣，不足之處在無(wú)法提高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，對(duì)修復(fù)的最大允許轉(zhuǎn)角有限制。靜拉碎（裂）管法是唯一能擴(kuò)大過(guò)水能力的修復(fù)方法，造價(jià)較高，適合于損傷嚴(yán)重，無(wú)法直接修復(fù)，對(duì)過(guò)水有要求的管道。

1.3 局部修復(fù)工藝介紹

1.3.1 點(diǎn)狀原位固化法

適用于修復(fù)DN200～DN1 500 mm的混凝土管、鋼筋混凝土管、鋼管及各種塑料管管材的排水管道。目前常用方法為常溫固化工藝和紫外光固化工藝。采用玻璃纖維及樹脂對(duì)管道缺陷處進(jìn)行固化修復(fù)，一般內(nèi)襯管壁厚4.0 mm左右。

1.3.2 不銹鋼雙脹環(huán)法

適用于DN800 mm以上的混凝土管、鋼筋混凝土管、陶土管、鑄鐵管、鋼管等排水管道的局部修復(fù)，不適用于塑料材質(zhì)管道。主要適用于管道滲漏，輕微脫節(jié)、輕微錯(cuò)位及單一的環(huán)向裂縫的修復(fù)。

1.3.3 不銹鋼快速鎖法

適用于DN300～DN1 800 mm排水管道的局部修復(fù)，不適宜管道變形和接頭錯(cuò)位嚴(yán)重情況的修復(fù)。

上述的三者局部修復(fù)工藝的選擇主要集中在管徑與管材以及管道的病害類型上。

2 排水管道修復(fù)技術(shù)的選擇方法

排水管道能否采用非開挖修復(fù)技術(shù)以及采用哪種技術(shù)實(shí)施修復(fù)，應(yīng)對(duì)管道損壞情況、管道所處的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、修復(fù)后的管道排水能力等因素進(jìn)行綜合考慮。并根據(jù)下列條件，對(duì)管道修復(fù)方式及方法進(jìn)行分析，最終決定采用何種排水管道修復(fù)技術(shù)。

2.1 管道結(jié)構(gòu)缺陷及特殊構(gòu)造對(duì)工藝選擇的影響

首先，收集待修復(fù)管道工程資料、管材、管徑、埋深等相關(guān)信息，并對(duì)管道進(jìn)行電視檢測(cè)，獲得清晰的管道內(nèi)影像資料。對(duì)排水管道缺陷損壞程度、管道暗接、管道變徑及管道彎曲等情況進(jìn)行評(píng)估分析。

2.2 現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境對(duì)修復(fù)工藝選擇的影響

綜合考慮地下埋設(shè)管線、路面的交通狀況以及周圍環(huán)境關(guān)鍵因素，優(yōu)先選擇滿足修復(fù)后管道過(guò)水能力不降的非開挖修復(fù)方法[2]。

2.3 修復(fù)后排水能力確保的可能性

非開挖修復(fù)后的斷面過(guò)流能力應(yīng)滿足設(shè)計(jì)排水量，故應(yīng)核算修復(fù)后的排水能力。管道整體修復(fù)后的管道流量一般應(yīng)達(dá)到或接近原有管道設(shè)計(jì)流量。當(dāng)不能滿足時(shí)，應(yīng)當(dāng)校核目前的技術(shù)區(qū)域的排水狀況并提出彌補(bǔ)缺失排流能力的措施，否則應(yīng)采用非開挖替換或開挖翻排更新。

2.4 修復(fù)后的使用年限

采用非開挖整體修復(fù)工藝半結(jié)構(gòu)修復(fù)設(shè)計(jì)的管道使用年限應(yīng)不低于原有管道剩余使用年限，全結(jié)構(gòu)修復(fù)設(shè)計(jì)的管道使用年限應(yīng)不低于50年。

2.5 修復(fù)后滿足管道疏通養(yǎng)護(hù)要求

選用的非開挖修復(fù)技術(shù)應(yīng)滿足后期管道養(yǎng)護(hù)要求，如修復(fù)后養(yǎng)護(hù)單位無(wú)法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)的，則應(yīng)另選修復(fù)技術(shù)。

2.6 修復(fù)技術(shù)的整體經(jīng)濟(jì)優(yōu)越性

在開挖或非開挖修復(fù)方法均可選擇的情況下，施工對(duì)周邊產(chǎn)生的各種影響，以及工程造價(jià)是決定修復(fù)方法的重要指標(biāo)。修復(fù)工程造價(jià)的組價(jià)需考慮修復(fù)工程的全壽命的建造安裝費(fèi)用，周邊設(shè)施設(shè)備的監(jiān)測(cè)、保護(hù)、臨遷、恢復(fù)等工程外的附加費(fèi)用[2]，此外，還應(yīng)適當(dāng)考慮維護(hù)施工范圍周邊的社會(huì)穩(wěn)定所需費(fèi)用[4]。

3 應(yīng)用案例

3.1 工程概況

麗水市區(qū)污水管網(wǎng)修復(fù)工程項(xiàng)目主要施工范圍為解放街及以南區(qū)域污水管網(wǎng)修復(fù)。其中解放街（大洋路-麗青路）、壽爾福路（囿山路-大猷街）等為北城區(qū)橫向和縱向污水收集干管，承擔(dān)著北城區(qū)污水收集的主要功能。該部分管網(wǎng)共計(jì)20 754 m，基本在20世紀(jì)末，21世紀(jì)初建設(shè)，使用時(shí)間普遍都在20年以上。通過(guò)CCTV檢測(cè)發(fā)現(xiàn)這部分管網(wǎng)存在不同程度的病害，大部分管道的修復(fù)指數(shù)達(dá)到了嚴(yán)重的三級(jí)。這些管道的病害如破損、滲漏等不僅影響污水的收集能力，影響周邊城市水體的環(huán)境，同時(shí)會(huì)導(dǎo)致管周土體流失，甚至地面塌陷，亟須對(duì)該區(qū)域的破損管網(wǎng)進(jìn)行結(jié)構(gòu)性修復(fù)。

3.2 方案選取

根據(jù)管道檢測(cè)結(jié)果，麗水市區(qū)污水管網(wǎng)存在嚴(yán)重的滲漏、腐蝕、破裂、脫節(jié)等問(wèn)題，因破損處較多，通過(guò)技術(shù)分析，麗水市區(qū)污水管網(wǎng)中大小管徑不一，有的地方人工無(wú)法作業(yè)，但管道基礎(chǔ)較好，無(wú)須加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，地表有開闊的作業(yè)平面，從施工進(jìn)度、質(zhì)量及安全、工程擾民的角度，同時(shí)考慮網(wǎng)管效能的整體經(jīng)濟(jì)性，比較修復(fù)方法的適用性，對(duì)破損嚴(yán)重但基本保持管道形狀的污水管道采用原位固化法（CIPP翻轉(zhuǎn)法[3]）內(nèi)襯修復(fù)，管道嚴(yán)重變形、坍塌的管道采用非連續(xù)碎裂管法。對(duì)一般損壞檢查井采用離心噴涂工藝，對(duì)損壞嚴(yán)重的檢查井采用原位固化法修復(fù)，局部管道修復(fù)根據(jù)管徑與管材確定。

3.3 工程實(shí)施

麗水市區(qū)污水管網(wǎng)修復(fù)工程（PPP項(xiàng)目）于2018年6月26日開工建設(shè)，2020年4月完成全部施工任務(wù)。該工程最終完成18 614.6 m管網(wǎng)修復(fù)，其中CIPP翻轉(zhuǎn)法整體內(nèi)襯修復(fù)17 934.3 m，非連續(xù)碎裂管法修復(fù)144.8 m，開挖修復(fù)535.5 m。同時(shí)也對(duì)相關(guān)聯(lián)的771座檢查井進(jìn)行了修復(fù)，其中CIPP整體內(nèi)襯修復(fù)檢查井135座、防腐砂漿離心噴涂修復(fù)579座、開挖新建57座。

工程的施工及驗(yàn)收參照浙江省建設(shè)廳頒發(fā)的《翻轉(zhuǎn)式原位固化法排水管道修復(fù)技術(shù)規(guī)程》（DB33/T1076—2011）。針對(duì)國(guó)內(nèi)相應(yīng)規(guī)范還不齊全的現(xiàn)況，施工企業(yè)同時(shí)參照了《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》及《上海市城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)實(shí)施指南》等相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了施工質(zhì)量管控[4-5]。工程各分部評(píng)定、質(zhì)量控制資料核查、安全和使用功能核查及抽查結(jié)果均符合要求，工程質(zhì)量驗(yàn)收評(píng)定為合格[5]。

3.4 修復(fù)效果評(píng)價(jià)

采用非開挖修復(fù)后的管道和檢查井應(yīng)從外觀質(zhì)量、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、嚴(yán)密性等方面進(jìn)行評(píng)價(jià)，以保證管道能夠正常運(yùn)行。

（1）通過(guò)CCTV檢測(cè)后，管道和檢查井修復(fù)前缺陷處應(yīng)全部修復(fù)，外觀質(zhì)量滿足相關(guān)規(guī)程及設(shè)計(jì)要求。

（2）內(nèi)襯或涂層厚度應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)程和設(shè)計(jì)要求。

（3）修復(fù)后管道和檢查井的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度應(yīng)不低于原有設(shè)施強(qiáng)度，且應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)程要求。

（4）修復(fù)后管道的過(guò)流能力應(yīng)不低于服務(wù)區(qū)域內(nèi)的排水要求。

（5）須對(duì)管道進(jìn)行閉水或閉氣實(shí)驗(yàn)，時(shí)間應(yīng)不少于24 h，試驗(yàn)結(jié)果滿足相關(guān)規(guī)范要求。

（6）內(nèi)襯修復(fù)后檢查井空間應(yīng)滿足后期養(yǎng)護(hù)需求。

3.5 效益分析

經(jīng)過(guò)全面修復(fù)后的麗水市區(qū)污水管網(wǎng)投入了正常運(yùn)行。雖然采用管道非開挖內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)減少了管道過(guò)流斷面的面積，但新管材粗度系數(shù)的降低，增加了流速，經(jīng)過(guò)流量的校核計(jì)算結(jié)果，反而增加了流量。流速的增加，減少了管道的淤積，降低了日常管道養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，減少了有機(jī)物的沉淀所發(fā)生的厭氧反應(yīng)。管道非開挖技術(shù)的運(yùn)用，有效地改善了因管網(wǎng)施工質(zhì)量缺陷和管網(wǎng)老化等造成的滲漏現(xiàn)象，杜絕了地下水滲入排水管道內(nèi)稀釋污水的問(wèn)題，提高了流入污水處理廠的污水COD濃度。從而提高污水廠的處理效能，直接降低單位去除量的處污成本。

4 結(jié)語(yǔ)

非開挖修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)的開挖修復(fù)相比具有非常明顯的優(yōu)勢(shì)，但具體的方法通過(guò)綜合比較管道損壞病害類型、道路環(huán)境、修復(fù)后的管道過(guò)水能力、耐久性、養(yǎng)護(hù)性，整體經(jīng)濟(jì)性等因素確定。隨著住建部發(fā)布的《關(guān)于加強(qiáng)城市地下市政基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的指導(dǎo)意見（2021年）》等相關(guān)政策，加強(qiáng)對(duì)排水管網(wǎng)的養(yǎng)護(hù)、檢測(cè)和修復(fù)，既成為城市排水系統(tǒng)發(fā)揮其應(yīng)有的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益的必然手段，也將是一項(xiàng)城市可持續(xù)發(fā)展需要長(zhǎng)期堅(jiān)持的工作，對(duì)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的推廣應(yīng)用帶來(lái)了新的契機(jī)。

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