城区排水管网污水管道修复胀插法施工关键技术

任正师

北京城建集团有限责任公司 北京 100000

1 前言

胀插法修复工艺是埋地管道非开挖修复的一种工艺，适用于同管径非开挖置换管道以及因埋地管道老化或管道内部存在混凝土板结、管道接口有错台等一系列问题时常规穿插法不能解决的管道修复方法。并且其施工原理简单，可操作性强，施工过程中可控性高，是管道非开挖修复施工工艺必不可少补充方法。在北京市中心城区管网改造工程中，针对管道腐蚀严重、混凝土板结、原管道接口错台现象的小管径（D300mm~D500mm），原设计非开挖工艺短管内衬无法进行修复，故将原设计变更为胀插法施工。

采用胀插法非开挖修复可避免小管径问题管线处理过程中需开设工作坑等情况，具有较大优势。

2 胀插法非开挖修复技术原理及优势

2.1 技术原理

管道胀插法置换工艺类属于管道置换工艺。其优势在于：不用开挖工作坑，交通影响小；可适应于管道局部损坏的情况，对原管道腐蚀状况要求低。也适合于等管径置换。就施工流程来讲，是通过钻杆将胀头与液压装置连接，利用液压装置向后拉伸将刚性管道胀碎后挤压进周边土壤中，再同时由对面井下的顶搞将已经预制好的带有插口的短管插入原管道来实现新的管道铺设。在完成管道置换后，对其缝隙进行注浆填充，使新旧管紧密结合，形成整体强度，达到对损坏管道修复加固的目的。

图1 胀插法工艺简图

2.2 工艺流程

管线探测、复测→管道清淤→清淤完成后CCTV录像→安装设备→管道胀插施工→管道胀插完成后CCTV录像→管道注浆→端口处理→闭气试验。

2.3 胀插法与传统胀管法、插管法技术的对比分析

表1 胀插法与传统胀管法、插管法技术的对比分析

由上可知，胀插法修复技术有以下优点：

（1）能保证等管径置换，降低插管缩径影响流速的风险；

（2）可适用于局部管道损坏的情况，对原况管道腐蚀情况要求低；

（3）无需开设工作坑，对交通影响小；

（4）胀管和插管同步进行，减少胀管后的缩颈，提高非开挖修复施工效率；

（5）置换后的管径与原管道之间缝隙很小，降低由于穿插法注浆不实带来的风险；

（6）管道冷接，闭水、闭气、速度快；

（7）精度高，对周围管线影响小。

3 胀插法非开挖修复施工关键技术

3.1 胀插法解决同管径修复及问题管线处理技术

在清淤后通过CCTV检测现况管道情况，判定管道是否存在缺陷。发现部分管道由于年久失修，腐蚀、老化严重或管道内存在混凝土板结等现象。

图2 现况管线内的混凝土块

图3 现况管道错台、腐蚀

由于设计的新型的胀管头与现况待修复管线尺寸的匹配，本工艺结合产权及运营维护单位相关要求（不能改变管径）的地下管道修复，制定特制胀头[1]。

表2 各管径胀插胀管头设计值

图4 胀插头示意图

3.2 胀插法施工对井室的加固技术

由于胀插法施工在进行一个井段修复时需在两段的检查井处均设置动力装置，胀管头一端采用千斤顶拉动胀头破碎现况混凝土管，插入PE管一端采用千斤顶将修复短管顶进已破碎后的管道内部。两端的检查井内壁均承受一定荷载。由于检查井大部分为砖砌，老旧腐蚀严重，为使检查井井壁能够承受荷载而不至于对井室内壁造成挤压破坏，根据修复井段检查井情况以及井圈大小制成直线型或弧形保护井壁的挡板，弧形挡板按检查井直径制作。

在进行施工前首先查看待修复管道原有检查井形式而后选择钢板尺寸，挡板厚30mm的钢板护壁；放置钢板前应先将检查井表面清理干净，保证其表面平整，后将钢板放置在承受动力一侧的井壁，对井壁进行加固保护。

图5 圆形、方形检查井挡板放置示意图

图6 井壁挡板示意图

图7 保护挡板

3.3 胀插法同步控制技术

本工艺采用专用胀管头，在进行前端胀管头破碎原有刚性管的同时，还需同步PE管进行跟进。为保证两者在进尺的速度同步，不产生因胀头进尺过大而与PE管管节脱离，使已破碎的管壁及周边土体进入二者间，需在施工前期及施工过程中控制二者进尺。

图8 胀头与插管同步示意图

①施工前控制

施工前，加工专用破碎胀头，后端尺寸加长，做成凹槽状，按每节PE管60cm计算，后端要保证PE管20~30cm在胀管头内。

加工固定成都的拉杆，每节拉杆长45cm，以便准确计量进尺长度。

②施工过程控制

施工过程中，按二者进尺尺寸控制，胀头端连杆按每节45cm制作，每节连杆出井室记录进尺量，PE管段按其进尺量进行跟进。

如在施工过程中出现二者超过10cm脱节现象，应立即停止胀拉，将PE管端进行顶进，确保二者进尺一致。

在检查井上分别留专人监控进尺量，胀拉一端记录已拉出拉杆数量，PE管顶进一端记录PE短管顶进数量，并按每节拉杆及PE短管进行进尺对比。

4 施工质量控制要点

4.1 管材子母口质量标准与控制

管材及套管生产加工施工质量应符合《给水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663-2000与《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》CJJ/T210-2014。

1）在同一修复更新管段内应使用相同型号、同一生产厂家的管材或型材，管材或型材不得存在可见的裂缝、孔洞、划伤、夹杂物、气泡、变形等缺陷。

2）检验子母口加工尺寸，子母口加工子口A、B、C、D、E、F各值与母口-A、-B、-C、-D各数值需满足气密性、防脱性二项试验后制定具体尺寸进行加工生产。

3）管材进场后材料归类码放整齐，应对照套管加工图对套管子母口的尺寸进行量测，管材加工完进场后需采用游标卡尺对子母口各尺寸进行复验。加工尺寸允许偏差±0.3mm。密封圈需进行实体试套，检验尺寸大小是否合适，高于槽深1mm为准。

4.2 管材等检测标准及要求

1）管材检测标及要求

管材采用PE100SDR21给水用HDPE管材。厂家执行的检测标准：GB/T13663-2000《给水聚乙烯（PE）管材》进场复试执行检查标准：GB/T1040.2-2006《塑料 拉伸性能的测定 第2部分：模塑和挤塑塑料的试验条件》、GB/T9341《塑料 弯曲性能的测定》满足CJJ/T210-2014《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》中要求[2]。

2）管材性能检测项目及要求

表3 PE管材性能

4.3 施工操作要点

施工前由专业管线探测人员通过路面上检查井、人孔、路面切割标记等，利用仪器将相关管线探测出来，并测绘成图[3]。

在胀插施工前要对检查井进行加固处理，确保其承载能力。

胀插过程中要保证破碎胀管头的行进量与后端顶进的PE短管一致，保证短管处于胀管头内，不得出现脱离现象。

胀插结束后要及时对端头进行处理并对破碎管道与新插入的PE管之间填充注浆，保证其整体性。

5 结束语

在人口密集、交通流量大的城市中心区域，开挖施工对社会及周边环境造成多方面的不利影响，而传统的插管工艺在处理小管径问题管线上无法实施，使得胀插法非开挖修复工艺的优势得以突显，并且采用胀插法施工修复后的管道为同管径置换，不影响过水面积，实现了管道修复技术的新突破，经济和社会效益显著，应用前景广阔。