排水管网修复中的非开挖技术选择及工程应用

唐婷婷 张文辉

关键词 排水管道;非开挖修复;适用情况;工程案例

中圖分类号 TU992.4 文献标识码 A 文章编号 2096-8949（2022）04-0130-03

0 引言

截至2020年，我国市政给排水管道已接近300万km，据不完全统计，带病作业的管道占总管线的10%以上，主要集中在早期、旧式的网管中。排水管道破损会造成地下水入渗进入管道或排水管道中的水外渗进入土体。地下水入渗进入管道导致管道长期处于高水位运行、污水厂进水量增加，进水浓度偏低，影响污水厂工作效能;管道水外渗更直接冲刷周边土地，长久之后甚至将影响路基的整体稳定性，造成很大的安全隐患。管道内污水外渗还会导致污水厂进水量不足及地下水污染等[1]。随着《城市黑臭水体治理攻坚战实施方案》、《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019—2021年）》实施，排水管道修复已经成为黑臭水体治理、污水提质增效工作的重要环节。

1 主要非开挖修复工艺

1.1 非开挖修复工艺的特点及适用条件

不同类型非开挖修复工艺的特点及适用条件见表1[1]。

1.2 整体修复工艺介绍

1.2.1 原位固化法

将浸渍树脂的内衬软管采用翻转或牵拉方式置入原有管道，固化后形成管道内衬的修复方法。常用工艺有翻转法热水固化工艺和拉入法紫外光固化工艺。内衬管道修复厚度应根据原有管径、管道周围地下水位情况，以及选用的内衬管道材料确定。在合理壁厚范围内，修复后管道过流能力不受影响。

1.2.2 管片内衬法

采用人力的方式在管道或箱涵内部拼装或组装模块，并在组装完成的管道和原有管道之间注入高强度的特殊水泥砂浆，使原有管道和模块组装管道结合形成一体化的复合结构的新管道的工艺，适用于修复不小于DN800 mm排水混凝土管（渠）、钢筋混凝土管（渠）、圬工管（渠）、检查井、污水池等排水设施。

1.2.3 螺旋缠绕法

采用缠绕的方法将带状型材在原有管道内形成新的内衬，并在内衬和原有管道缝隙内注浆，形成复合管的修复方法。按工艺可分为：

（1）扩张法，适用于DN200～DN600 mm圆形管道修复。

（2）钢塑加强法，适用于DN600～DN3 000 mm圆形管道的修复。

（3）机头行走法，适用于不规则边长在1 200～

5 000 mm之间任意形状管涵修复。螺旋缠绕法可用于各类断面形式、各种材质排水管（渠）的修复。适合在复杂地理环境下施工，适合长距离的管道修复，可带少量水作业，需要注浆[2]。

1.2.4 涂层法（主要指喷涂法）

在管道内部喷涂涂层对原有管道进行修复的方法有机械离心喷涂和人工喷涂两种方式。根据喷涂材料的不同，可分为有机化学材料喷涂和水泥砂浆材料喷涂。由于涂层较薄，主要用于腐蚀管道的整体修复或局部修复。近年来，随着新材料技术研发，已有水泥基材料喷涂用于结构性修复的案例[3]。

1.2.5 非连续碎（裂）管法

静拉碎（裂）管法在排水管道修复应用领域的技术改进，在不开挖或少量开挖路面的情况下，利用裂管刀具等设备切割原有管道，然后利用胀扩器将其扩大到需求的直径，同时将特制的短管吊入井室内，然后通过一定的方式拼接连贯，再逐节向原有管内推进，置换整段管道的修复方法。可以用于修复后管道管径大于原管管径的情况，目前碎裂管法管径适用于DN300～DN1 200 mm的管道。

原位固化法能修复全部管材，修复的管径较大，同时克服人工作业的限制，在非开挖修复工艺应用最广，不足之处在无法提高结构强度，对修复的最大允许转角有限制。静拉碎（裂）管法是唯一能扩大过水能力的修复方法，造价较高，适合于损伤严重，无法直接修复，对过水有要求的管道。

1.3 局部修复工艺介绍

1.3.1 点状原位固化法

适用于修复DN200～DN1 500 mm的混凝土管、钢筋混凝土管、钢管及各种塑料管管材的排水管道。目前常用方法为常温固化工艺和紫外光固化工艺。采用玻璃纤维及树脂对管道缺陷处进行固化修复，一般内衬管壁厚4.0 mm左右。

1.3.2 不锈钢双胀环法

适用于DN800 mm以上的混凝土管、钢筋混凝土管、陶土管、铸铁管、钢管等排水管道的局部修复，不适用于塑料材质管道。主要适用于管道渗漏，轻微脱节、轻微错位及单一的环向裂缝的修复。

1.3.3 不锈钢快速锁法

适用于DN300～DN1 800 mm排水管道的局部修复，不适宜管道变形和接头错位严重情况的修复。

上述的三者局部修复工艺的选择主要集中在管径与管材以及管道的病害类型上。

2 排水管道修复技术的选择方法

排水管道能否采用非开挖修复技术以及采用哪种技术实施修复，应对管道损坏情况、管道所处的现场环境、修复后的管道排水能力等因素进行综合考虑。并根据下列条件，对管道修复方式及方法进行分析，最终决定采用何种排水管道修复技术。

2.1 管道结构缺陷及特殊构造对工艺选择的影响

首先，收集待修复管道工程资料、管材、管径、埋深等相关信息，并对管道进行电视检测，获得清晰的管道内影像资料。对排水管道缺陷损坏程度、管道暗接、管道变径及管道弯曲等情况进行评估分析。

2.2 现场环境对修复工艺选择的影响

综合考虑地下埋设管线、路面的交通状况以及周围环境关键因素，优先选择满足修复后管道过水能力不降的非开挖修复方法[2]。

2.3 修复后排水能力确保的可能性

非开挖修复后的断面过流能力应满足设计排水量，故应核算修复后的排水能力。管道整体修复后的管道流量一般应达到或接近原有管道设计流量。当不能满足时，应当校核目前的技术区域的排水状况并提出弥补缺失排流能力的措施，否则应采用非开挖替换或开挖翻排更新。

2.4 修复后的使用年限

采用非开挖整体修复工艺半结构修复设计的管道使用年限应不低于原有管道剩余使用年限，全结构修复设计的管道使用年限应不低于50年。

2.5 修复后满足管道疏通养护要求

选用的非开挖修复技术应满足后期管道养护要求，如修复后养护单位无法进行养护的，则应另选修复技术。

2.6 修复技术的整体经济优越性

在开挖或非开挖修复方法均可选择的情况下，施工对周边产生的各种影响，以及工程造价是决定修复方法的重要指标。修复工程造价的组价需考虑修复工程的全寿命的建造安装费用，周边设施设备的监测、保护、临迁、恢复等工程外的附加费用[2]，此外，还应适当考虑维护施工范围周边的社会稳定所需费用[4]。

3 应用案例

3.1 工程概况

丽水市区污水管网修复工程项目主要施工范围为解放街及以南区域污水管网修复。其中解放街（大洋路-丽青路）、寿尔福路（囿山路-大猷街）等为北城区横向和纵向污水收集干管，承担着北城区污水收集的主要功能。该部分管网共计20 754 m，基本在20世纪末，21世纪初建设，使用时间普遍都在20年以上。通过CCTV检测发现这部分管网存在不同程度的病害，大部分管道的修复指数达到了严重的三级。这些管道的病害如破损、渗漏等不仅影响污水的收集能力，影响周边城市水体的环境，同时会导致管周土体流失，甚至地面塌陷，亟须对该区域的破损管网进行结构性修复。

3.2 方案选取

根据管道检测结果，丽水市区污水管网存在严重的渗漏、腐蚀、破裂、脱节等问题，因破损处较多，通过技术分析，丽水市区污水管网中大小管径不一，有的地方人工无法作业，但管道基础较好，无须加强结构，地表有开阔的作业平面，从施工进度、质量及安全、工程扰民的角度，同时考虑网管效能的整体经济性，比较修复方法的适用性，对破损严重但基本保持管道形状的污水管道采用原位固化法（CIPP翻转法[3]）内衬修复，管道严重变形、坍塌的管道采用非连续碎裂管法。对一般损坏检查井采用离心喷涂工艺，对损坏严重的检查井采用原位固化法修复，局部管道修复根据管径与管材确定。

3.3 工程实施

丽水市区污水管网修复工程（PPP项目）于2018年6月26日开工建设，2020年4月完成全部施工任务。该工程最终完成18 614.6 m管网修复，其中CIPP翻转法整体内衬修复17 934.3 m，非连续碎裂管法修复144.8 m，开挖修复535.5 m。同时也对相关联的771座检查井进行了修复，其中CIPP整体内衬修复检查井135座、防腐砂浆离心喷涂修复579座、开挖新建57座。

工程的施工及验收参照浙江省建设厅颁发的《翻转式原位固化法排水管道修复技术规程》（DB33/T1076—2011）。针对国内相应规范还不齐全的现况，施工企业同时参照了《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》及《上海市城镇排水管道非开挖修复技术实施指南》等相关技术标准进行了施工质量管控[4-5]。工程各分部评定、质量控制资料核查、安全和使用功能核查及抽查结果均符合要求，工程质量验收评定为合格[5]。

3.4 修复效果评价

采用非开挖修复后的管道和检查井应从外观质量、结构强度、严密性等方面进行评价，以保证管道能够正常运行。

（1）通过CCTV检测后，管道和检查井修复前缺陷处应全部修复，外观质量满足相关规程及设计要求。

（2）内衬或涂层厚度应满足相关规程和设计要求。

（3）修复后管道和检查井的结构强度应不低于原有设施强度，且应满足设计及相关规程要求。

（4）修复后管道的过流能力应不低于服务区域内的排水要求。

（5）须对管道进行闭水或闭气实验，时间应不少于24 h，试验结果满足相关规范要求。

（6）内衬修复后检查井空间应满足后期养护需求。

3.5 效益分析

经过全面修复后的丽水市区污水管网投入了正常运行。虽然采用管道非开挖内衬修复技术减少了管道过流断面的面积，但新管材粗度系数的降低，增加了流速，经过流量的校核计算结果，反而增加了流量。流速的增加，减少了管道的淤积，降低了日常管道养护费用，减少了有机物的沉淀所发生的厌氧反应。管道非开挖技术的运用，有效地改善了因管网施工质量缺陷和管网老化等造成的渗漏现象，杜绝了地下水渗入排水管道内稀释污水的问题，提高了流入污水处理厂的污水COD浓度。从而提高污水厂的处理效能，直接降低单位去除量的处污成本。

4 结语

非开挖修复技术与传统的开挖修复相比具有非常明显的优势，但具体的方法通过综合比较管道损坏病害类型、道路环境、修复后的管道过水能力、耐久性、养护性，整体经济性等因素确定。随着住建部发布的《关于加强城市地下市政基础设施建设的指导意见（2021年）》等相关政策，加强对排水管网的养护、检测和修复，既成为城市排水系统发挥其应有的经济效益、社会效益和环境效益的必然手段，也将是一项城市可持续发展需要长期坚持的工作，对排水管道非开挖修复技术的推广应用带来了新的契机。

参考文献

[1]周杨军， 蒋仕兰， 解铭， 等. 非开挖修复技术在城市排水管道维护中的应用[J]. 中国给水排水， 2020（20）： 58-62.

[2]雷庭. 排水管道非开挖修复技术研究及工程应用[D]. 北京：北京工业大学， 2015.

[3]向維刚， 马保松， 赵雅宏. 给排水管道非开挖CIPP修复技术研究综述[J]. 中国给水排水， 2020（20）： 1-9.

[4]崔华东. 建筑工程施工质量验收规范体系的划分研究[D]. 杭州：浙江大学， 2007.

[5]安关峰， 张蓉， 张欣， 等. 《城镇排水管道非开挖修复工程施工及验收规程》解析[J]. 中国给水排水， 2020（20）： 71-76.

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