福州祥坂污水处理厂厂外管网修复探讨

郑 瑞

(福州市规划设计研究院 福建福州 350108)

0 引言

福州市祥坂污水处理厂厂外管网片区为旧城区，污水管网建设早，管道存在脱节、错口、起伏、破裂、变形、混接错接等问题，污水收集率不高，部分污水直排内河，造成内河黑臭。随着生活水平提高，为改善水环境，对福州市现状排水管网系统进行排查、建档、修复已迫在眉睫。

根据福州市办公会议，决定对祥坂污水处理厂服务范围的污水干管系统清疏排查，共计17条道路。本文采用闭路电视(CCTV)对现状污水管道进行检测评估，在此基础上，结合福州市试点工程案例简要介绍5种非开挖修复工艺，为下一步修复改造方案提供依据。

1 管道检测

1.1 检测范围

福州市祥坂污水处理厂主要承担福州市白马河以西、闽江以北、三环以南区域内生活、生产污水的收集与处理，区域面积24km2，共约64条道路，污水管道总长约45km。本次检测涉及17条路，污水管道总长度25 430.57m，管径d300～d1200。检测管道总表1为片区内污水管道统计表。

表1 片区内污水管道统计表

1.2 修复依据(见表2～表4)[1]

表2 缺陷等级分类表

表3 管段修复等级划分表

注：管道修复指数由管段结构性缺陷参数、地区重要性 参数、管道重要性参数、土质影响参数进行计算。

表4 管段养护等级划分表

注：管道养护指数由管段功能性缺陷参数、地区重要性参数、管道重要性参数进行计算。

1.3 管道检测结果及分析

本次检测Ⅰ级缺陷824处，Ⅱ级缺陷453个，Ⅲ级缺陷165个，Ⅳ级缺陷116个，共1558个。缺陷统计如表5所和图1所示。

表5 缺陷统计 个

图1 管道缺陷构成统计

根据表5缺陷统计结果，祥坂污水处理厂厂外管网片区污水管道平均16.3m就有1处缺陷。

根据图1缺陷构成统计结果，污水管道主要存在脱节、错口、起伏、破裂、变形、混接错接6种情况，占缺陷统计83.75%。错口问题突出，主要因素为福州是淤泥地质且含水率高，早期管网采用水泥管，为水泥砂浆企口连接，路面多年不均匀沉降，造成管网宜出行脱节、错口、起伏，此为全国共性问题。

2 非开挖修复工艺简介

非开挖修复源自日本、德国，近年来在国内有许多成功案例，受到各方的肯定。非开挖修复主要用于地下管线复杂、交通量大、明挖换管成本大，可行性不高情况。

2.1 非开挖修复技术简介

根据福建省福州市相关案例，本次介绍5种工艺：紫外光固化内衬修复工艺、局部修复工艺、树根穿管修复工艺、注浆修复工艺、碎管法修复工艺。

2.1.1紫外光固化内衬修复工艺

紫外光固化内衬修复工艺为原位固化法(CIPP)的一种，是将玻璃纤维增强的软管拉入待修复管段，接着用压缩空气使软管张开紧贴旧管内壁，然后使用紫外线加热固化软管，形成一层坚硬的“管中管”结构[2]。目前福州市已有紫外光固化内衬修复工程案例，该工程位于福州市斗池路WS5-WS6污水管段，管径d300，长30m，缺陷构成为管道中间管道出现多处严重破裂、接口材料脱落。

该工艺的施工流程如图2所示。

图2 紫外光固化内衬修复工艺流程图

关键节点：

(1)软管拉入

先在管道底部设置垫膜，垫膜>1/3的管道周长，然后设置导向滑轮，拉入速度<5m/min。如图3所示。

图3 软管拉入图

(2)扎头捆绑

扎带捆绑软管端口，扎头比管道直径略小，特殊情况下，扎头可拆解，可在管道内组装，如图4所示。

图4 扎头捆绑图

(3)软管充气扩张及紫外光固化

软管充气充分，紧贴管道，控制充气压力(压力从10mbar/min至100mbar/min，再由50mbar/min至150mbar)。充气结束后，放入紫外光灯架，再次捆绑扎带、充气，牵引灯架至末端，保证软管内温度>80℃，灯架回来速度0.3～0.5/min，如图5所示。

图5 软管充气扩张及紫外光固化图

(4)卸掉扎头、端口处理

固化结束后，释放压力，解开扎头，回收灯架、内膜，切割端头。

施工前后照片对比，如图6所示。

修复前 修复后图6 紫外光固化内衬修复前后对比图

2.1.2局部修复工艺

局部修复工艺为原位固化法(CIPP)一种，也可作为紫外光固化内衬修复的预处理方案。目前福州市已有局部修复工程案例，该工程位于福州市斗池路WS22-WS23污水管段，管径d500，缺陷构成为管道中间管道出现破裂，地下水从管道破裂处渗入管道中。

该工艺的施工流程如图7所示。

图7 局部修复工艺流程图

关键节点：

(1)点状修补器准备，如图8所示。

图8 点状修补器准备图

(2)充气膨胀固化，如图9所示。

图9 充气膨胀固化图

(3)施工前后照片对比，如图10所示。

修复前 修复后图10 局部修复前后对比图

2.1.3树根穿管修复工艺

树根穿管修复工艺为固化法(CIPP)的预处理，采用机器人铣刀车，自带CCTV检测系统，铣刀头高速转动，清除管道内树根及其他障碍物。该工艺的施工流程如图11所示。

图11 树根穿管修复工艺流程图

关键节点：

(1)铣刀机器人施工示意图，如图12所示。

图12 铣刀机器人施工示意图

(2)铣刀机器人切割，如图13所示。

图13 铣刀机器人切割图

(3)施工前后照片对比，如图14所示。

切割前 切割后图14 树根穿管修复前后对比图

2.1.4注浆修复工艺

注入树脂是一种用于堵漏和土体稳固的聚氨酯材料。常用的树脂类型为单组份树脂，遇水迅速反应，随着时间逐渐稳固，耐化学腐蚀，无毒、无溶剂的，可适用于富水环境，干燥环境下可长期保存[3]，主要适应于于土体稳固、堵水、防水以及地下管道注浆。目前福州市已有注浆修复工程案例，该工程位于福州市斗池路WS47-WS48污水管段，管径d1000，缺陷构成为管道中间管道左侧土方挤压导致管道严重破裂变形，管道上方石块、土方从管道破裂处进入管道内部。

该工艺的施工流程如图15所示。

图15 注浆修复工艺流程图

关键节点：

(1)管道内注浆加固，如图16所示。

图16 管道注浆加固图

(2)施工前后照片对比，如图17所示。

处理前 处理后图17 注浆修复前后对比图

2.1.5碎管法修复工艺

碎(裂)管法是采用碎(裂)管设备从内部破碎或割裂旧管道，将旧管道碎片挤入周围土体形成管孔，并同步拉入新管道(同口径或更大口径)的管道更新方法[4]。目前福州市濂水路正进行施工图设计，将采用碎管法修复工艺，预计2018年将开工建设。

该工艺的施工流程如图18所示。

图18 碎管法修复工艺流程图

关键节点：

(1)碎管法示意图如图19所示。

图19 碎管法修复示意图

(2)工作示意图如图20所示。

图20 工作坑示意图

2.2 非开挖修复工艺选择

福州市祥坂污水处理厂厂外管网片区为旧城区，污水管网基本位于车行道下，车流、人流大，道路两侧有大量老房子，地下管线多、复杂，如采用明挖换管施工，影响大，可行性不高，而采用非开挖修复则最大程度降低影响，可行性高。

非开挖修复在一定条件下选择性有多种，最终选择应经过成本、使用范围及使用条件比较。成本比较含施工成本及社会成本，施工成本有预算依据，社会成本考虑对车流、人流、环境影响，在完成任务的前提下，少扰民，和谐社会；使用范围及使用条件如表6所示。

表6 非开挖修复工艺使用范围及使用条件

注：市政污水管径最小取300mm，最大取2400mm。

综上所述，建议福州市非开挖修复采用固化内衬修复工艺、局部修复工艺、树根穿管修复工艺。

目前福州市非开挖修复为起步阶段，仅有个别的案例，管理、技术团队尚缺，需向国内其它城市考察学习、引进技术经验，培养队伍，才能有效地开展管网修复工作。

3 结论

(1)根据闭路电视(CCTV)检测结果，福州市祥坂污水处理厂厂外管网平均16.3m就有1处缺陷，急需修复改造。对福州市现状排水管网系统进行排查、建档、修复已迫在眉睫。

(2)根据5种非开挖修复工艺使用范围及使用条件，建议福州市采用紫外光固化内衬修复工艺、局部修复工艺、树根穿管修复工艺。

[1] CJJ181-2012 城镇排水管道检测与评估技术规程[S].2012.

[2] 黄建双.紫外光固化内衬修复污水干管工艺流程、施工措施及要点分析[J].福建建设科技,2016(02):72-73，97.

[3] 管道注浆堵漏加固技术[EB/OL]. http://www.xmanyue.com/content/?243.html, 2016-08-11.

[4] 林明波.福州市老城区污水管道检测结果分析及修复技术选择探讨[J].福建建筑,2014(05):59-62，112.