市政雨污水管道存在的问题及修复技术浅析

杨明霞

（中交建筑集团第六工程有限公司，重庆 401120）

0 引言

根据住房和城乡建设部统计数据，截至2020年，我国城镇排水管道总长度已达到125 万km[1]。但由于雨污水中混杂的腐蚀性物质日积月累造成管道腐蚀；施工过程操作不当导致管道起伏、变形等现象，淤堵情况严重以及路面超载导致的管道局部破裂[2]等问题，导致大量管道存在严重的结构性或功能性缺陷。因此，如何做好市政雨污水管道修复工作，使城市能够真正做到“涝时能排”，已成为行业关注的重点。

本文论述几种典型的管道修复技术，以期为我国市政雨污水管道修复提供技术参考。

1 雨污水管道存在的问题

城市雨污水管道缺陷主要分为功能性缺陷和结构性缺陷。功能性缺陷指由于沉积、结垢及障碍物等引起管道过水断面发生变化，从而影响排水性能下降；结构性缺陷指管道结构本体出现损伤进而影响管道的强度、刚度和使用寿命，包括破裂、错位、变形、起伏、脱节、腐蚀和渗漏等[3]。

1.1 功能性缺陷

功能性缺陷中沉积、结垢等情况的产生与区域功能、人口密度、排水体制、污水水质水量、降雨强度和降雨时空分布等条件有关[3]。通常地势平坦地区雨污水流速不大，管道较易出现沉积、结垢现象；当管道水质、水量波动大或管道中流态不稳定，也易导致沉淀结垢，进一步导致管道排水性能下降。管道中出现大量浮渣、垃圾等障碍物导致管道堵塞，主要与当地排污情况或设计施工不规范有关。

1.2 结构性缺陷

雨污水管道由于施工过程中操作不规范，导致管道处于一个不平衡状态，会发生管材沉降、起伏、变形或渗漏等现象；雨污水管道在投入使用数年之后，由于外部环境发生巨大变化等原因，也会造成管道出现不同程度的破裂、脱节、错位等缺陷[4]；材质老化也是造成渗漏的重要原因，若需要定期更换的压力阀门、钢制部件得不到更换，管道泄漏缺陷将导致大量水资源流失，对周围垫层、基础造成严重的冲毁[5]。

管道腐蚀是导致结构性缺陷发生的重要原因之一。雨水和生活污水中，难免存在腐蚀性物质，在市政雨污水管道输送过程中，日积月累易出现管道腐蚀的现象，甚至出现渗漏，给环境带来污染[6]。目前，我国雨污水管道腐蚀问题大致分为化学腐蚀、电化学腐蚀及微生物腐蚀3 种。部分材质塑料管道，比如聚乙烯管抗腐蚀性能好，但强度较低，不能作为主管道；金属管道易发生化学、电化学腐蚀现象，主要是金属管道与外界环境中其他的化学成分发生化学反应后被氧化或还原，后与碱性电解液形成一个具有腐蚀性的电池，进而造成金属的结构与性能严重破坏[7]；管道中与硫代谢相关的微生物将气态硫化氢氧化生成生物硫酸是造成钢筋混凝土管道腐蚀的主要因素[8]。

2 雨污水管道检测及修复技术

在城市雨污水管道系统养护和修复工作中，管道的功能性、结构性问题逐渐暴露，但由于雨污水管道的隐蔽性和复杂性[3]，对修复工作提出了更高的要求。

2.1 管道功能性缺陷检测及修复技术

管道功能性缺陷修复技术主要是针对城区污水、雨水管道进行清淤，将管道内淤积的淤泥及杂物进行清除，为管道检测提供工作环境[9]。

目前最常使用的管道检测方法为电视检测（CCTV），声呐检测和管道潜望镜检测（QV）[10]。其中采用最多的是CCTV，该方法将检测机器人放入管道内行走，检测管道整体及局部情况并实时录像。刘奇[11]利用管道CCTV 检测技术，高效、直观地了解排水管道存在的结构性及功能性缺陷情况，为评估管道运行状况及后续管理、维护提供资料依据。但CCTV不适用于管内水位超过管径1/5或情况特别复杂的管道，因此有研究提出将声呐检测、管道潜望镜检测与CCTV 结合使用，以提高检测的准确性和全面性[12]。

检测确定淤堵位置后，一般采用传统清淤技术进行处理。传统清淤技术以人工清理为主要的清理方式，但人工清理不仅效率低，管道内可能存在氧气含量低以及有毒有害气体、易燃易爆气体等情况，危险系数较大。因此，增加机械作业比例，通过高压水冲洗配合机械疏通方式疏通管道。但目前国内高压水射流设备运行参数参照欧洲标准[13]，普遍存在设备匹配及参数选型不合理，导致清淤效率低下[14]。

当遇到难以清除的混凝土建渣等淤积物，大型机械无法进入管道内部，因此，能够进入管道内部的小型清淤机器人成为研究热门。按照动力方案，可将清淤机器人分为电动、气压传动和液压传动三类。电动清淤机器人技术最为成熟，但不适用于易燃易爆环境；气压传动清淤机器人适用于易燃易爆环境，但压缩空气时会产生噪音；液压传动清淤机器人工作速度快，但液压油泄漏会造成环境污染[15]。因此清淤机器人需根据实际情况进行选择。

2.2 管道结构性缺陷修复技术

完成管道检测和清淤工作后，雨污水管道结构性缺陷修复技术的选择需要根据片区规划、管道类型、检测结果及技术适用性等情况及时调整，具体包括开挖修复技术和非开挖修复技术。

开挖修复技术是比较传统的管道修复技术，起步早，技术标准较为成熟，应用很广泛，例如变形严重、错口严重、暗接等情况，宜直接采用开挖修复技术[16]。但随着城市快速发展，地下管网愈发错综复杂，开挖修复技术逐渐跟不上现代化城市发展需求，易造成噪音扬尘等环境污染，对正常交通运输影响大。因此，具有高效、快速、无环境破坏及不影响正常交通等优点的非开挖修复技术受到管道修复行业的青睐。

雨污水管道非开挖修复技术是指在极少开挖甚至不开挖地面的情况下，完成对地下雨污水管道的修复[17]。这一技术最初兴起于石油、天然气行业，后来逐步被应用于雨污水管道修复。国外的非开挖管道修复技术已趋于成熟，但在国内正处于快速发展时期，具有广阔应用前景。

现阶段，在我国非开挖管道修复技术还属于非常规管道更新改造技术，在使用上存在—定的局限性，对管道自身及周边环境有一定要求[16]。王俊[17]采用短管内衬修复技术、UV 内衬法修复技术和翻转内衬修复技术分别修复DN300~DN600，DN600~DN1500 和DN1500以上的破损旧管道，修复施工后，排水管道的充满度较大程度降低，流速得到较大提升，流量略有降低，但对排水性能影响甚微；原位固化法（CIPP）修复技术凭借其无需注浆、施工速度快、过流面积损失小等优点，成为目前应用最广泛的管道非开挖修复技术。郑志会[18]等人研究结果表明，管道最大主应力随着覆土深度的增加而增加，管道竖向位移随着覆土深度的增加而减小，而CIPP 原位固化法修复对于管道结构性能的提升具有显著效果，经CIPP 原位固化法修复之后，管道受力变小且更加合理，竖向位移变小，研究结果与吴志俊[19]等人的结论相似：CIPP 修复可明显降低管道的最大主应力和竖向位移，使结构更加安全。

除上述应用较广泛的非开挖修复技术，还有穿插法[20]、紫外光固化法[21]和碎（裂）管法[22]等比较成熟的非开挖整体修复技术和局部树脂固化[23]、不锈钢双胀环[24]等非开挖局部修复技术。

参考《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》[25]，根据各工法定义和工艺确定的命名对修复技术进行总结，如表1所示。

表1 城镇排水管道非开挖修复技术

由于雨污水管道的复杂性和多样性，一般结合管段实际情况选择多种修复技术相结合的方式。王海蓝[10]等人采用开挖修复、局部树脂固化法、CIPP 原位固化法等修复技术进行差异性修复，经修复后，管道恢复了过流能力，减少了管内污水渗漏及地下水的入渗；宣鑫鹏[26]等人采用紫外光固化非开槽技术、局部树脂固化、整体防腐等技术进行管道修复，有效缩短工期，降低了成本。

3 结束语

综上所述，本课题结论如下：

（1）目前市政雨污水管道修复工程为先清淤疏通，后进行管道检测，掌握雨污水管道缺陷的综合情况后，再选择适合的管道修复技术。

（2）非开挖修复技术相比传统开挖修复技术有不少优势，但在国内应用尚少，通常结合开挖方法将其用在老城区等地下雨污水管网比较复杂片区的协同处理上。

（3）管道检测技术存在的人工评估主观性强、效率较低的问题，可通过完善摄像系统或添加自动化、智能化的扫描及评估系统以实现对管道内部进行连续、实时拍摄，实现长距离数据传输及数据统计处理。

（4）增强非开挖修复技术的适应性是未来管道修复技术的重要发展方向之一，可根据新老城区地下雨水管网修复对设备、材料要求不同，提高非开挖技术在不同工况下的适应性，使其有效解决复合性缺陷的同时缩短工期，满足城市发展的需要。