城市污水管网修复技术工程应用及技术要点分析

李 晓

上海市政工程设计研究总院（集团）有限公司广州分公司 广东 广州 510000

随着城市化建设发展的规模不断扩大，带来大量的老旧城区改造和城市配套设施的改造完善需求，其中市政配套污水管网的完善和发展建设与人们的生活和城市环境的改善息息相关，文章以东莞市水务运营管理部门开展的各镇街、城区污水管网修复工程实例为依托，针对污水管网修复建设实施过程中设计重点和难点进行分析论证，并提出切实可行的解决思路，为污水管网修复项目设计和建设提供参考。

1 污水管网运营期间常见问题

（1）管道老旧破损裂开，造成路面塌陷，井内积水，上游排水不畅。

（2）污水管道内出现大量浮渣和沉积物，影响管道有效过流断面。

（3）管道接口材料脱落、管道破损等处出现渗漏性缺陷。因地下水渗入管道导致周边水土流失、塌陷等，造成管道周边建构筑物存在安全隐患。

（4）污水管道内有大体积异物进入阻挡过流断面，导致上游污水不能及时排除。

（5）污水管道因不均匀沉降出现起伏情况，引起上游管道淤积堵塞。

（6）管道基础损坏导致管道脱节错位，引起上部土体下沉塌陷，错节处也经常会引起地下水渗漏进入污水管。

图1 污水管老化破裂检测图

图2 污水管浮渣及沉积物QV检测图

图3 污水管渗漏进水QV检测图

图4 污水管异物堵塞QV检测图

图5 污水管起伏QV检测图

图6 污水管错口、脱节QV检测图

2 污水管道修复技术及适用范围

管道的修复应根据现场实际情况采取相适应的技术措施，污水管道修复技术按照大的分类分为开挖修复和非开挖修复，其中开挖修复结合管道埋深和周边实施条件又分为放坡开挖和支护开挖。管道非开挖修复常用的修复技术有局部树脂固化法、不锈钢双胀环法、紫外光固化CIPP修复及垫衬法等。

2.1 开挖修复

（1）放坡开挖：放坡开挖一般适用于管道埋设较浅（H＜3m），周边现状施工场地较为宽阔处，结合地质条件和地下土壤类别合理选取放坡系数。放坡比例应根据实际土层决定，中风化岩层取1:0.5，强风化及全风化岩层取1:1，砂质黏性土取1：1，黏土取1：1.5，淤泥、粗砂及填土取1:1.75。

（2）支护开挖：支护开挖用于管道埋深较大，管道开挖周边场地受限处，如修复管段周边有建构筑物、重要市政给水、电力、通信或燃气管线，临近道路车行道或车行道下方等情况下。钢板桩选型需结合工程实际地质条件进行选择。

2.2 非开挖修复

针对敷设于道路交通繁忙、现状市政管线复杂密集、环境敏感等地区的排水管道的修复更新应优先选用非开挖修复技术。

非开挖修复技术适用于复杂地形，突破了交通干线、建筑下复杂的管线等限制，保证了市政管道修复施工畅通。非开挖修复技术的应用，能提升地下管道安装精度，切实保障施工质量[1]。

非开挖修复、更新管道工程应根据管道安全检测评估鉴定报告进行设计，并确定修复或更新方法。工程实践中常用到的非开挖修复技术主要有局部树脂固化法、不锈钢双胀环法、紫外光固化CIPP修复、垫衬法等。

2.2.1 局部树脂固化法

（1）工艺流程

局部树脂固化法施工工艺流为：1）将待修复管道上、下游紧邻关口及前一段排水管关口分别用堵水气囊封堵，然后对管道进行清淤。2）将毡筒用适合的树脂浸透。3）将树脂浸透的毡筒绕于气囊上，在CCTV引导下到达要修复点。4）向气囊充气，气体使毡筒和补丁被压覆在管道上，保持压力待树脂固化。5）气囊泄压缩小并拉出管道。6）进行CCTV检视和施工质量检测。

（2）管道预处理

管道预处理为局部树脂固化法关键环节，管道预处理的质量要求：管道清淤、预处理后应使管道内部畅通，没有尖锐突出物、淤泥沉积及水涌入现象。

（3）适用条件

局部树脂固化法适用条件详见表1。

表1 局部树脂固化法适用条件表

2.2.2 不锈钢双胀环法

（1）工艺及特点

不锈钢双胀环法工艺利用专用液压设备，对不锈钢胀圈施压，将特制高强度密封止水带安装固定在接口处，并使安装压力符合管道运行要求，从而在接缝处建立长久性、密封性的软连接，使管道恢复原设计承压能力，能够保证管道的正常运行。具体工艺见图7。

图7 不锈钢双胀环法工艺图

该技术采用的主要材料为环状橡胶止水密封带与不锈钢套环，在管道接口或局部损坏部位安装橡胶圈双胀圈，橡胶带就位后用2～3 道不锈钢胀环固定止水。不锈钢双胀圈施工速度快，稳定性较好，可承受一定接口错位（≤3cm），止水套环的抗内压效果比抗外压要好，但对水流形态和过水断面有一定影响。

（2）适用条件

不锈钢双胀环法工艺是专用于大口径管道接口错位、脱落、管道结构性破裂、渗漏的非开挖修复技术，所修复管道基础结构应基本稳定、管道线形没明显变化、管道壁体坚实不酥化。适用于管径为800～3000mm的球墨铸铁管、铸铁管、钢管、强化混凝土管道修复和维护工程。该修复工艺应与钻孔注浆法联合使用。

2.2.3 紫外光固化CIPP修复

（1）工艺原理及特点

紫外光固化CIPP修复技术是在不改变所修复管道位置的条件下，先将浸透树脂的软管通过牵拉压缩空气压紧等方式使软管与待修复管道内壁紧密贴合，然后利用软管内树脂遇紫外线固化的特性，将紫外线灯放入充气的软管内并控制紫外线灯在软管内以一定速度行走，使软管由一端至另一端逐步固化，紧贴待修复管道内壁，形成一层坚硬的“管中管”结构，从而使已发生破损的管道在原位得到修复，具体工艺图详见图8。

图8 紫外光固化CIPP修复工艺图

紫外线固化工艺修复后，管道强度提高，耐腐蚀，表面光滑，修复可靠，过程可控，无缝无漏，与管道贴合良好。且该工艺不受环境温度影响，冬、夏两季同样可以施工[2]。紫外光固化修复施工将对道路交通、周围环境、地下管线等影响降到最低，短时间内解决管道破损问题，体现该管道修复技术充分优越性[3]。

（2）适用条件

紫外光固化修复技术适用于不同管径的排水管道，适用于各种结构性缺陷及圆形、蛋形、椭圆形等非常规形状的管道[3]。工程实践中，主要用于排水管道出现Ⅲ级破裂、Ⅲ级腐蚀或Ⅳ级腐蚀等较严重的结构性缺陷修复。

2.2.4 垫衬法

（1）技术原理

采用垫衬法进行防渗加固处理，先对管道内部进行清理，将速格垫预制的内衬垫用机械设备牵引入管道，然后注水将衬垫撑起。采用高徽浆SG100将速格垫与管道之间空隙填充。高徽浆SG100料固化后，速格垫便与管道内壁锚固在一起，形成内衬结构，起到防渗维护作用。

（2）技术优势

1）采用的速格垫是一种高分子树脂材料，性能稳定，即使在特别恶劣的环境下也能保证产品安全持久的密封性能；2）具有突出的耐化学腐蚀性能与优良的耐磨性能，使用寿命长；3）垫衬材料具有良好的抗撕裂性能与良好的抗热变形性能，能够适应二次变形；4）具有优良的抗压性与防渗透性能；5）加固性能好，在流动性较好的注浆料的支持下，通过对缺陷部位及接头缝的填充，管道加固能够顺利实现；6）经修复处理后内衬表面光滑，糙率系数小，可提高输水能力；7）无需使用大型设备，施工、便利安全可靠，能够在较短时间内完成[4]。

（3）适用条件

垫衬法可对各类管道缺陷进行全面修复，包括渗漏，裂缝，破裂，脱节，腐蚀等，使用范围广，适应性强。适合混凝土管、钢筋混凝土管、钢管、玻璃钢管、塑料管及石砌涵管等。对管道曲线走向，轻微起伏，错位情况下均可进行安装，无需大型机械施工，不影响周边环境，适合于各大城市中的管道修复中使用。

3 污水管道修复技术要点

3.1 管道修复方法选择

（1）对于管道结构性缺陷等级较低、不具备开挖修复条件或开挖修复难度较大的管道工程，优先考虑采用非开挖修复。

（2）当缺陷范围较大，局部修复措施无法修复时应采取整体开挖修复措施。

（3）当一段管（两检查井之间）结构性缺陷个数较多（≥3处）或缺陷级别较高时应采取整体修复措施进行处理。

（4）当缺陷类型采用非开挖措施无法修复时，应采用局部开挖或整体开挖处理，开挖方案应结合现场实情设计。

（5）宜采用整体修复措施的不应采取局部修复方法处理。

3.2 排水导流措施

目前管网修复项目施工期间基本是按照施工经验或现场有限条件选用潜污泵，常出现选用导流泵规模偏小，无法满足现场施工导流需求，常遇问题为：（1）影响上游用户污水正常排放；（2）修复管段上游处拥堵憋压，对上游封堵设施造成安全隐患；（3）造成项目工期延长。因此施工期间污水导流量的准确选择是项目顺利开展的关键，以下对施工导流流量合理选择提出解决方法。

（1）经验法：根据管养单位提供修复管段上游实际排水量确定导流泵流量。

（2）服务面积推算法：根据修复管道上游规划服务面积计算出管道服务范围（服务面积为A1）内平均日流量Qd，结合地形图等资料计算出拟修复管道对应已建成区服务面积A2。管道实际排水流量通过公式推算选取：Qd’=A2/A1×Qd。

上式中：Qd—平均日生活污水量（m3/d）；q—综合污水面积比流量（m3/（hm2·d））；F—服务面积（hm2）。

（3）理论计算法

1）根据所修复管段管径及对应最大设计充满度、排水坡度反推估算得出污水管道上游综合生活污水量QS（最大日最大时设计流量），因QS为瞬时流量，按此流量选择导流泵规模过大，根据施工导流经验建议按照平均日流量作为导流泵流量参数选择依据，可满足管道内污水日排放需求。

2）以综合生活污水量QS为基础数据，根据平均日流量Qd、综合生活污水量QS、综合生活污水总变化系数KZ之间对应线性关系试算反推出所修复管段上游管道内平均日流量Qd，按照平均日流量选取导流泵流量。

3.3 施工安全防护措施

（1）应按现行行业标准《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》CJJ 68的有关规定对原有管道进行封堵。当管堵采用充气管塞时，应随时检查管堵的气压，当管堵气压降低时应及时充气。

（2）封堵墙堵水：根据管径大小砌筑封堵墙，当修复管道管径小于DN600采用气囊封堵，当管径≥DN600采用气囊封堵+砖砌封堵墙结合方式。

（3）当管堵上、下游有水压差时，应对管堵进行支撑。

（4）临时排水设施的排水能力应能确保各修复工艺的施工要求。

（5）在检查井清理及通风换气环节，作业人员需佩戴通信工具和劳保用品。

4 结语

文章针对解决污水管网修复工程中的整体设计、施工技术方案进行了较完善的分析论证，前期通过管网检测确定管道缺陷类型，针对缺陷类型选取管网修复技术，对各类管网修复技术原理、特点、适用条件进行具体论证说明。同时，文章针对设计和施工过程关注要点问题进行了解析说明，并提出了具体处理方案，为解决同类型和类似管网修复工程提供借鉴和指引。