非开挖管道修复技术在灾后重建中的应用

郑 爽，白华清，吉 阳，李永红

(中国市政工程西南设计研究总院，四川成都610081)

城市管网一般深埋于地下，随着管道的老化或是由于自然灾害的破坏等因素，常需要在不开挖的情况下查明这些管道内部的情况，并对其尽行维护和修复。管道的内窥测、高压水清洗及内修复技术便随之逐步的得到应用和发展，此三项技术在都江堰市的污水系统重建工作中发挥了重要作用。

1 工程简介

“5·12”汶川地震后，都江堰市内未被损毁的道路是灾后重建物资运输的交通要道，而这些道路下大部分已经敷设有污水管道，在城市污水系统的重建过程中，如果采用大开挖形式重新修建管道，必将影响救灾物资的运输，同时给这座旅游城市带来环境保护、文化古迹保护等系列社会问题。并且更新管道成本高昂，盲目的对所有污水管道进行更新很可能造成经济上的巨大浪费。因此，系统了解和掌握未损坏路面下污水管网的运行状况，客观评估“5·12”汶川地震对地下污水管网产生的不利影响，尽可能在不开挖路面的情况下最大化利用现有的污水管网就显得尤为重要。

2 管道内窥测技术的应用

管道内窥探测，是由一个可360°自由旋转的摄像头，再辅以推杆、照明设备等物组成的系统完成的。操作人员只需将这套工具伸入地下管道，便可在地面通过电脑观察到地下管道内的情况。管道内窥检测工作可以连续、实时记录管道内部的实际情况;技术人员根据摄像系统拍摄的录像资料，对管道内部存在的问题如:连接关系、破裂、沉降、错位、塌陷进行确定和缺陷性质的判断，具有实时、直观、准确和一定的前瞻性，为对排水管道进行有针对性的维护和修复提供可靠的技术依据。排水管道内窥检测工作目前可应用于以下方面:(1)查找因排水系统或基建施工而找不到的检修井或去向不明管段;(2)管路淤积、排水不畅等原因的调查;(3)管道的腐蚀、破损、接口错位、淤积、结垢等运行状况的检测;(4)查找、确定非法排放污水的源头及接驳口;(5)可直接排放污水与须处理污水的合流情况检测;(6)污水处理厂通过排水系统接受过多的不明渗入水或承水量不足的检测;(7)污水泄漏污染的检测;(8)新建排水系统的竣工验收;(9)排水系统改造或疏通的竣工验收;(10)由于污水泄漏造成地基塌陷，建筑结构受到破坏等。

通过对都江堰市测量区域内的污水管道进行内窥测发现，测量区域内大部分污水管道运行较为正常，部分污水管道内存在以下异常现象。

2.1 管道破损、转弯、接口错位

管道破损、转弯、接口错位通常由几种原因造成:(1)人为原因。这类原因主要是在管道铺设过程中造成的，由于施工质量原因，导致管道多处管段的接口位置破损，从破损现象看出，多数破损点都有牛皮纸或编织袋露出，这说明在管道沟槽回填之前管道就已经破损。(2)不均匀沉降及扭曲。如地震引起地壳运动，必然对管道产生一定的影响，主要表现在管道出现多处转弯，接口错位等。重力流管道在交汇、转弯处、管径或坡度改变、跌水处均应采用检查井连接，采用开挖方式铺设管道时，两检查井间的管道连接是不应该出现转弯的。

2.2 地下水流入管道

地下水流入管道处，基本上位于管道接口及管道破损的位置，管道接口由于人为原因和地震的影响，出现错位、离位、破损等状况，由于都江堰市地下水位较高，受压力的影响产生了不正常的水体交换。

2.3 管道堵塞

管道堵塞的原因有多种，最普遍的现象有检查井内砖石硬料堆积、管道内沙石泥土淤积、垃圾堆积、油垢囤积，还有由于闭水实验的砖墙没有完全打掉清除，道路修建、打桩等对管道造成直接破坏。

2.4 满水现象

这里指的满水现象，主要是管道里的水满管，且在检查井里水位已经超过管顶很多，看不到管口位置。重力流污水管道一般为非满流，管道内不应该出现满水现象，这种情况主要由管道堵塞引起的。

2.5 污水检查井损坏

检测范围内的部分污水检查井井底砖石硬料堆积过多，部分井内做闭水试验的砖墙尚未完全拆除，部分井壁存在漏水等现象。

综上所述，“5·12”地震的破坏及施工过程中的人为因素(安装铺设时的管材损毁、施工方法不当、材料质量以及第三方建设对管道的破坏)所造成的管道堵塞、破损、转弯、接口错位、淤积、堵塞、检查井破损、闭水试验墙未彻底拆除、井内砖石堆积等是造成污水管道和检查井内异常现象的主要原因。

根据管道内窥测所得到的技术数据，可将管道内的缺陷分为:结构缺陷和功能缺陷，结构缺陷包括管道漏水、破损、连续转弯、接口错位、离位等;功能缺陷包括管道砂石及垃圾淤积、检查井内有砖石、硬料等。根据管道内窥测结果，在都江堰市污水管网的修复重建工作进行前，还依据有关检测规程对管道缺陷等级进行了评定，按照缺陷等级和其对管道运行产生的影响程度，分别采取了立即解决、缓时解决、暂不解决等方法，分类进行处理，合理的安排了工程的进度。

3 高压水清洗技术的应用

高压清洗工作是利用专用管道高压清洗机所产生压力可达0.15 MPa的高压水流，对管道内壁进行冲洗及阻塞物的粉碎;再利用喷射头喷射中在管道内形成的水活塞，通过高压水龙带的向前输送与向后牵引的反复运动将管道中的泥沙、砖石瓦块、垃圾等堵塞物清离管道，并冲到检修井中，达到清洗及疏通的目的。

根据内窥检测提供的管道缺陷，在都江堰市污水管网的修复重建中，对管道内砂石或垃圾淤积、堵塞严重的管段和需要做非开挖内修补的管段统一采用高压水清洗疏通的方法。在局部管道内存在较大的石块或管道被砖墙石板等堵塞之处，高压水疏通无法完全奏效时，才辅以人工清理的方式来疏通管道。

此前管网养护一般沿用传统的竹片疏通的方法缓解堵塞问题或进行检查井底的清淤。一般情况下，利用竹片疏通可以使堵塞管道的完全堵塞等状况进行缓解，但是由于无法将管道内堵塞物有效地进行清理，所以只能解决一时的问题，管道仍然存在着再次堵塞的隐患。

高压水疏通管道最大的特点是:不仅能够有效的使排水管道畅通，关键是可以将管道内存在的堵塞物清理出来，另行处置，解决了再次淤积堵塞的隐患。特别是针对管道直径在600 mm以下、人不能在管道内实施清淤工作前提下是非常有效的。

进行管道的高压疏通清洗，可以有效地解决排水管道由于运营时间较长，且未能进行系统的清淤工作，使得部分管段的淤塞较为严重，造成的排水管道长期存在且没有得到彻底解决的淤积、阻塞问题，在现有情况下可以提高管道通水能力，解决排水管道阻塞，排水不畅的隐患。

4 管道内修复技术的应用

管道修复技术作为非开挖施工技术的组成部分，在20世纪70年代末期首先在英国、美国及日本得到开发，目前在我国正在逐步的得到发展和应用。在世界范围内，目前已开发或正在开发的非开挖管道修复和更换方法大约有60多种，较先进的管道修复方法主要分为3大类:一类是采用树脂固化的方法在管道内部形成新的排水管道，如CIPP，现场固化等工艺。一类是采用小管穿大管的方式，在原有管道内部拖入小的排水管道，以解决燃眉之急。如短管内衬，U型管拖入等工艺。最后一类是采用螺旋制管的方式在原有管道的内部采用缠绕法形成一新管道，如螺旋扩张法等。以上三类均适用于对整个管段进行修复。根据内窥测资料，都江堰市测量范围内的污水管道存在的普遍问题是管道局部漏水及破损和管道接口轻微错位，考虑到灾后重建时间的紧迫性及污水具有腐蚀性等特点，都江堰市采用了简单有效而且费用较低ASS局部修复技术。

ASS的工艺特点就是针对管道损坏的部位进行局部修补。ASS方法所使用的是全进口材料，耐酸碱腐蚀，水密性强，粘结性高，固化玻璃纤维局部内衬修复厚度3 mm，修复后的管壁光滑，可提高通水能力，适用于各种管材。并具有以下优点:(1)局部内衬法修补法适用性强，无须开挖，可在不停水的情况下进行修补，利用现有检查井就可以完成修复工作;(2)施工时间短，由于修复材料固化时间短，从树脂混合到完成局部内衬修复仅需数十分钟，可在极短的时间内完成工作，由于环境温度等情况的不同，固化时间需相应进行调整;(3)操作方法相对简单，常温固化，无需加热或紫外线等外加能量;(4)材料耐酸碱腐蚀，水密性强，粘结性高，固化玻璃纤维局部内衬修复厚度3 mm，修复后的管壁光滑，可提高通水能力，适用于混凝土及陶土管材;(5)适用于管径:150～1 200 mm特殊配方混合树脂，在潮湿的地下或带少量水流情况下作业，无害施工，经济环保。

ASS局部内衬法修补的原理是:选择软质玻璃纤维作为内衬原料，在其绒面均匀涂抹合成树脂浆，通过专用修补器具，将修补原料送入管道内部，利用CCTV摄像系统进行定位，在修补器具到达管道破损位置后利用气囊压力将合成树脂与管道内壁贴合，待修补原料固化后即完成管道修复。

ASS定点修复技术工艺流程为:

(1)对有问题的管道进行管道清淤和高压水清洗。

(2)对管道再次进行内窥检测，确定破损位置和需要修复的尺寸。

(3)裁剪玻璃纤维材料，计算树脂用量，按照一定的比例、时间，混合，搅拌。

(4)将混合树脂与裁剪好的玻璃纤维材料进行碾刮、浸润。

(5)把浸润好树脂的玻璃纤维安装在修补器上。

(6)修补器准确导入管道内的破损位置。

(7)连接充气装置对修补器打压充气到额定工作压力。

(8)在混合树脂的凝胶时间内保持修补器的压力。

(9)修补器放气、撤离，凝胶固化后的玻璃纤维紧密粘贴在管道内壁上。

(10)管道内窥设备对修复面进行检查，修复工作完成。

另外，在本工程的实施过程中，对于管道连续转弯、接口离位、管道内部钢筋脱落、管道内部异物入侵、管道接口橡胶圈脱落、HDPE管道严重变形、管道接口有水泥硬料以及管道内有其他非重力管道穿过等结构缺陷，对管道进行了重新敷设，此部分工作根据灾后重建的进程适时实施。对于检查井内的砖石、硬料等，采用了人工清疏检查井的方式。

5 问题与建议

在此项工程的建设实施过程中可以发现，管道许多的缺陷是管道在施工敷设时就已经形成的，还有部分是在运行使用中造成的，这就提醒我们在埋地管网建设时必须严把工程质量关，在管道的运行使用过程中，需定时对管网进行维护和疏通，这样才能保证地下管网正常的运行。另外，由于国内的管道修复技术尚处于起步阶段，还存在以下问题:(1)品种单一，能力有限，不成系列，没有形成相关产品的配套供应。(2)除个别技术力量较强的单位制定了企业标准外，国内还没有统一的标准、规范，往往造成施工无依据。修复施工一般由工程承包者随意进行，没有标准规范可循，工程的最终质量往往具有很大的随意性。(3)设备配套性差，技术适应范围较窄。(4)相配套的管道修复前的检测评价技术尚没有达到使用水平。(5)管道修复质量评价体系没有建立，由于是隐蔽工程，工程的质量监督出现困难，使不法分子有机可乘。

鉴于国内管道修复技术的现状，建议在积极开发管道修复技术的同时，管道修复技术的相应标准的配套工作应该跟上，这样才能够使管道修复产业有一个健康发展的环境，避免用户因无规范和标准可循而产生问题，防止因个别不负责任的企业不良行为给整个行业的发展带来不利影响。

管道内窥测、高压水清洗和非开挖修复的方法整体优势在于负面影响小，所占用场地比较少，对地面、交通、环境以及周围地下管线等的影响很微弱。在城市地下管网的检测、维护和修复领域存在着远大的前景，因此推广上述技术在排水管道修复领域的运用势在必行。

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