市政道路现状排水管道清淤修复技术研究

房宣臣

(中铁十五局集团第三工程有限公司 四川成都 610000)

1 引言

本文依托项目为成都东部新区三岔湖环境综合治理工程，位于成渝经济圈双城交通网中间地带，地理位置极其重要，沿线多个重点建设项目正值施工，因此道路保通极其重要。管道新建施工周期长，尤其深基坑管道施工势必需放坡断道，影响通行，故而三岔湖项目现状污水管道D800钢筋混凝土管道设计保留[1]。

项目依据四川鑫和信探测工程技术服务有限公司采用内窥CCTV法检测(内窥CCTV法即管道机器人内窥摄像检测法[2]，由控制设备、升降平台、深感摄像头、爬行装置构成，可以在管道内自由移动，并跨越管道内障碍，将管道内各类信息汇总传输至井外中枢显示屏)成果，检测显示原有污水管道结构缺陷较多，对运营存在较大安全隐患[3]。需对现状污水管道进行清淤修复，以保证现状污水管道正常使用。项目施工采用管道原位修复(紫外光固化修复、管道内衬钢圈)及清淤疏导技术，管道不开挖，道路不导行，仅需占用绿化带停放施工机械。在污水检查井内进行各类施工，较之传统工艺而言，清淤修复技术不仅缩短了施工工期，而且可节约工程成本，具有非常可观的发展前景。

2 管道原位修复说明

现阶段管道原位修复技术主要包括管道内衬钢圈、高分子橡胶短管置换、人工玻璃钢接口、紫外光固化修复等。

人工玻璃钢接口适用于管径小于800 mm的钢筋混凝土管道，且管道内部损坏程度较轻。

内衬钢圈、短管置换适用于管径小于600 mm的钢筋混凝土管道及高分子管道，管道内部损坏轻重均可。

紫外光固化修复适用于管径大于600 mm的钢筋混凝土管道及高分子管道。

本项目结合管勘报告，采用紫外光固化修复、管道内衬钢圈施工工艺[4]。

3 现状管道清淤修复主要技术

3.1 施工设备

(1)3 t随车吊:用于现场内衬钢圈、各种小型机械的随吊随用。

(2)打气泵(电动空气压缩机1 m3/min):用于气囊充气封堵管道。

(3)3 t卷扬机:用于管道内衬钢圈、清洗软管拖入检查井。

(4)涡轮风机(鼓风18 m3/min):用于紫外光固化软管涨管。

(5)12 t液压千斤顶:用于管道内衬钢圈顶进。

(6)1.5 kW排风机:用于管道内通风[5]。

3.2 管道封堵及导流

现状污水管道清淤和修复施工过程中，基于堵水、堵气和防止有害气体进入作业管道的要求，需要进行管道封堵，考虑转运及施工周期因素，现场采用气囊封堵的方式。为保证气囊封堵时气压安全及上游水正常排除，清淤及管道修复过程需进行管道临时导流作业。具体措施:

(1)封堵施工:选择三个检查井段为一个施工段(长度约120 m左右，施工段不宜过长，否则当天无法完成，存在较大安全隐患且不利于有毒有害气体的排出)，先进行上游封堵，封堵完成后待水排放完毕进行下游封堵。管道端头采用专用气囊封堵，封堵作业前先检测气囊是否完好、封堵管口打磨是否平整无毛刺。合格后采用电动空气压缩机气囊加气，现场由3名专业技术人员进行气囊封堵施工，一人井内气囊封堵作业、一人井口安全观察、一人井上鼓风机加压。气囊封堵完成后观测15 min无变形后进行下道工序；在管道清淤和修复施工过程中，安排专人观察压力表，监测压力并形成书面记录，压力值控制在要求范围内保证作业人员安全(见图1)。

(2)管道导流:为保证污水管道正常使用及防止上游水压力过大，需将上游检查井的水导入下游检查井内，保证污水管道整体正常运行。现场采用出口直径100～300 mm的污水泵进行抽水，临时桥接排水管道采用直径100～300 mm的排水软管，排放距离为施工段距离(三个检查井长度约120 m)，污水抽水泵端头加装膜过滤装置，排水软管与检查井部分采用支架临时固定[6]。

3.3 管道清淤

进行现状污水管道内衬钢圈/紫外光软管固化修复前，应先将污水管道封堵并将管道内部污水、杂物清理干净。具体施工方法为:首先联系污水处理厂，以便清理出的杂质污水有地排放，严禁随意排放。其次使用高压水枪冲击疏通管道，将管道内淤积的杂物疏导至检查井，采用卷扬机吊装提运和城市大功率吸污车抽排的方式进行清理；对于污水管道内存在的混凝土建渣堵塞部位，采用空压机风镐疏通方式人工清理。最后，在管道清理完毕后，再次使用管道内窥机器人CCTV法复查，直至管道清理干净方可进行下道工艺(见图2)。

3.4 管道内衬钢圈

项目现状管径为D800钢筋混凝土污水管道，同等直径管道内衬钢圈作业前先对钢圈进行防腐处理，采用纳米胶泥均匀涂刷2 mm于钢圈外表面。在检查井内将内衬钢圈按照每节500 mm的长度，分段分节顶进进行内衬作业，相邻钢圈连接采用电焊焊接工法连接。钢圈材质为65 Mn优质碳素结构钢，碳素结构钢厚为3 mm，每节长度为500 mm，接口为正螺旋螺丝口。顶进装置为液压千斤顶，施工前需先将液压千斤顶进行标定，千斤顶安装于检查井内，安装完毕后经现场安全技术检查通过后方可使用[7]。钢圈连接应严丝合缝，不得有变形、扭曲、弯折现象。每顶进一节钢圈，应观察周边土体及管道变形情况，如有问题应立即停止施工，会同设计、业主、监理、地勘现场研讨解决方案，处理完毕后继续施工。

工艺流程:污水管道检查井通风处理→管道两端封堵导流→管道内部二次检查→管壁局部凸起物磨平处理→管道内部变形或破损严重处CCTV管道内窥检测，根据检测结果在破损部位周围进行水泥浆压浆加固处理→内衬钢圈固定、方位定向→内衬钢圈液压顶进施工→顶进过程监控量测周边土体及检查井变形情况→五方责任主体现场确定处理方案→交替循环进行内衬钢圈液压顶进施工和管道变形处理→顶进施工完成→CCTV内窥法验收检测[8]。

3.5 拉入式紫外光原位整体固化修复

管道紫外光固化连续整体内衬修复工艺适用于圆形管道和弯曲角度小于45°的折线型管道修复，一次修复最长可达200 m，修复内容主要包括雨污水管道塌陷、变形、脱节、渗漏、腐蚀和破裂等等(见图3)。

项目现状污水管道采用紫外光固化修复，所用材料主要为遮光防护膜、耐酸复合型玻璃纤维、光敏树脂(即在紫外光照射作用下树脂单体与预聚体由光敏剂引发聚合反应，生成耐水型涂膜)和高纤维内膜。共同作用下修复现状污水管道厚度不低于6 mm[9]。

工艺流程:确定两个检查井段为一个施工段(每个施工段长度约为80 m)→污水管道检查井通风处理→管道两端封堵导流→管道CCTV内窥法二次检查→机械设备安装定位→和施工段长度相等的遮光防护膜顺污水检查井安装于施工段(保护内衬各种软管不被现状污水管道突起物损伤)→将耐酸复合型玻璃纤维、光敏树脂和高分子材料软管从检查井拖入并封堵软管两端→涡轮风机向软管内充气直至软管完全饱和膨胀→安装软管与遮光防护膜粘合，并在软管端头、内外管道接触部位进行防渗处理→调试紫外光设备车的行驶速度(v≈0.3 m/min)、温度照度等各类参数保证内衬软管完全贴附在现状污水管壁上→紫光固化完成后移除设备车、拆除软管两端封堵→CCTV内窥法验收检测。

4 施工质量保障措施

4.1 严控清淤及CCTV内窥检测工作

现状污水管道清淤时，使用20 cm刮斗从施工段起点检查井作业至终点检查井后，刮斗表面带出杂物重量小于0.06倍管道长度重量为合格。

CCTV检测仪是用来检测管道内部各类情况的新型智能化设备，取代了肉眼目测法观察管道内部情况的局限性。本项目现状污水管清淤及修复全阶段都需要CCTV内窥检测方法的参与，因此在施工准备、施工过程及施工验收全过程必须严格保证量测精度，以便各项工作正常开展。

4.2 控制内衬软管材料质量

紫光固化软管修复对内衬软管材料要求很高，因此内衬软管厂家必须符合相关部门组织要求并具备产品合格证、第三方抽检合格证书，且在运输过程中采用遮光型货车运输，运输至施工现场严格存放于遮阳棚内，以保证运输及存放过程不受太阳光照射。进场后材料必须进行复检，由具备资质的第三方单位复检合格后方可使用，以保证施工质量[10]。

4.3 控制紫外光固化质量

(1)卷扬机拖入内衬软管时要保证速度均匀，不可过快或过慢。以钢筋混凝土管道为例，正常情况下速度v≈6 m/min，现场施工前先进行速度测试。

涡轮风机充气开始时精细控制加压速度，初始阶段为0.001 Pa/min；待压力达到0.01 Pa时，按照0.01 Pa/min加压；待压力达到0.1 Pa时，按照0.05 Pa/min加压；待压力达到0.2 Pa时保持10 min，然后进行内衬软管充气施工。

紫光固化施工过程中严格控制光固化设备车行进速度和光照强度、温度，固化过程始终采用CCTV内窥法进行监控，以便根据固化效果随时调整，如有突发情况应立即停止紫光固化施工，人员撤离，现场立设警示标志，待情况明朗并解决后再继续施工[11]。

(2)在管道修复过程中，现场存在部分井段渗漏较严重，并已造成水土流失，为防止管道沉降，保证管道修复施工安全和后续污水管道的正常运营。须对渗漏点有错口或脱节部位采取水泥浆注浆措施进行加强处理，注浆压力及范围现场确定[12]。

5 井下作业安全措施

5.1 一般规定

(1)现状污水管道清淤施工以机械作业为主，严格限制人员下井作业。存在难以清除的混凝土建渣等淤积物，人工清理时必须制定专项施工方案并经监理、业主审批合格后方可进行。

(2)管井施工人员必须经过专业安全技术培训并经考核合格后方可进场施工。施工单位在现状管道清淤修复前，应对作业人员再次进行通风、通讯、检测有毒气体、地下照明设备使用专项培训。

(3)管井施工，应对作业人员进行体检，体检合格方可进场，并严格控制作业人员的年龄，现场以不超过50岁为宜，且按照国家规定严禁使用超过60岁人员。

(4)管井施工每一施工段实行审批制度，每一施工段施工前，首先向监理单位申请，审批通过并由专业监理工程师在下井令上签字后方可施工[13]。

5.2 通风及气体检测

(1)管井施工前，先打开现状污水管道施工段井盖及上下游相邻井盖通风，通风时间要求大于30 min，若30 min后井内仍存在异味或气体检测不合格应使用鼓风机辅助通风，直至管道内无异味且气体检测合格方可进行下步工序。

(2)管井内气体检测主要是测定氧气含量，及管井内部有毒有害气体、易燃易爆气体是否在规范允许范围内，若测定不合格必须采用机械辅助排出，直至管井内气体检测复检合格为止。有条件的项目可为井下施工人员配备防毒氧气面罩，辅助工人施工。

5.3 照明和通讯

(1)现状污水管道清淤修复严禁夜间施工，井下作业人员应配备微型防爆式强光头灯，每次下井作业前应检查头灯照明状况。

(2)现场通讯要求采用专用对讲机，进入管井内作业前需实现调整同样频率并相互测试，测试合格后下井作业，且作业人员事先约定好明确的联系方法，不建议采用手机通讯。

6 结束语

综上所述，市政道路反复开挖不仅造成大量资源浪费，更反映出城市管网施工技术的落后，而通过采用非开挖现状管道原位修复的方式，不仅缓解了日益加剧的城市交通压力，而且节省了投资、加快了施工工期，具有良好的发展前景。