排水管网改造工程短管内衬非开挖修复施工技术

任正师

北京城建集团有限责任公司 北京 100000

1 工程概况

北京市准备用三年的时间将城区内老旧排水管网进行优化改造，进而提升污水管网排水能力，由于老旧管道内部长期运转，管道腐蚀严重，为延长其使用寿命，对现状污水管线进行防渗保护，修复管线长度约82km。因为管线修复地点在北京比较繁华的主要城区内，这样也给开挖施工及管线更换工作带来一定的难度，而且需要施工的排水管线上方还有其他管线，这样也给整体施工安全带来影响，因此在进行整体管线改造施工的过程中采用非开挖已修复施工方式，此种方式也可以减少给城市交通所带来的影响，其修复长度约11.8km。

图1 管网改造工程管线分布情况

2 短管内衬法非开挖技术原理及优势

2.1 技术应用原理

此种开挖技术为新型开挖技术且可以作为修复施工的载体，施工中所使用的聚乙烯管道采用特殊的切割方式，在连接时利用液压逐节连接方式并将其牵引到所需要修复的管线中，然后将浆液注入到新旧管线连接处，完成加固施工。此项技术为非开挖方式且施工单元间距为一个井距，操作可以在检查井完成。此项技术在使用后可以完成连接与撞合且安装好的管道可以拖动到指定位置。新旧管道连接好后可以使用浆液填充，保证其质量、强度及稳定性[1]。

图2 修复短管方式图

2.2 工艺流程

管道清淤→清淤完成后CCTV录像→管道试通→管道连接→管道连接后CCTV录像→管道注浆→端头处理→闭气试验验收。

2.3 技术优势

第一，施工工艺简单，操作方便。第二，施工速度快，分段施工时对交通和周边环境的影响较小。第三，仅使用发电机、绞车等一般的市政施工设备，不需要专用的设备，投资少，施工成本低。第四，在污水管道中可以实现少量排水或不停水作业施工。第五，修复施工采用的PE管材料和树脂材料在长期使用条件下化学稳定性好，且符合生活饮用水卫生标准，物理性能优越[2]。

3 关键技术

3.1 顶推式施工技术与牵拉式施工技术

牵拉式施工技术在应用时主要利用了液压牵引与相背作用，然后构建成新的管道后套入到准备修复的管道中。

管道修复设备是通过两个检查井来对其间的待修管道进行非开挖式修复的，主要包括设于检查井1（设备工作井）一侧的动力系统以及牵引系统将短管在另一检查井2（合口工作井）逐一下放至待修管道的尾端，该牵引系统用于在该待修管道的范围内牵引拖动短管，以将该短管与前一短管撞合连接，该动力系统主要用于为该牵引系统提供动力，同时还可用于将各短管撞合后形成的新管道部分拖动到合适的位置。该修复方法主要有液压动力系统和机械牵引系统两大系统组成。

顶推式施工方法较牵拉式相对简单，通过一个检查井来对待修管道进行非修复，施工原理是将前一节管节利用抱箍装置固定在井口，将后一节管节子口与前一节管节母口相对，利用液压油缸顶推力将前后管节撞合合口后向前顶推的施工方法。

顶推式工法主要施工机械有静音发电机、液压油缸组成。

3.2 处理技术

3.2.1 科学处理管线错台与障碍物

老旧管线上的混凝土块会给清淤过程带来不利的影响，若采用常规方式处理就会增加处理难度。

图3 现况管线错台、混凝土块

处理小错台情况时可以采用专门的清淤设备。在使用时主要采用水钻与高压水车，根据管径情况进行替换，然后再使用高压水车反作用力高速向前推进，将障碍物清理干净。

3.2.2 弯曲位置处理

在清理小弧度管线时可以采用两节试通管，若操作顺利可以使用专业管节并控制管节长度，为插管施工提供便利；管节长度为600mm时弧形管道长度控制在400mm，管口子母口长度根据情况加长3cm到5cm。

图4 管线弯曲状态

3.2.3 科学处理变径问题

管道变径问题也是常见问题，井口位置突然会从300mm变到500mm，因此应对管道流量及管体连接方式进行分析。管线底平接时可以从小管径向大管径方向进行拼插，然后进行注浆施工。

3.3 小基坑处理技术

老旧管道因老化、腐蚀等问题会导致排水管道无法正常使用，严重的还会导致路面坍塌等问题。在了解管线具体损坏情况后可以采用螺旋支护方式，采用小基坑操作方式更换以损坏管道，然后完成插管施工。

3.3.1 小基坑开挖技术

例如3m直径圆形基坑在明确基坑圆心位置后，开挖直径控制在3.3m，用切割机将路面切割确定开挖位置。采用分层开挖与支护方式；第一次开挖为1.5m，支护在1m位置，此时进行二层开挖，开挖尺寸控制在0.3m至0.5m间，边开挖边支护并到达制定深度。

3.3.2 螺旋支护施工技术

①圈梁支护施工技术。圈梁支护施工时可以使用20b#工字钢，组装时采用螺栓方式并确保支撑梁可以在水平位置摆放；若地面平整度不良可以采用垫木进行支撑，提升受力面积，保证其稳定性。

②吊装第一层。工字钢支撑与模板进行链接时可以采用φ8的不锈钢锁链，在确定圈梁吊装位置后进行第一圈吊装，即使吊装位置在接头也进行吊装。避免不锈钢锁链出现打结或变型问题，保证吊装效果。

③做好模板施工。第一，采用从上至下的安装方式，吊装第一圈模板施工可以使用两根锁链与盘撑；采用一根竖管与角钢连接第一次与第二次，并调节好锁链位置，要想保证模板具有良好的平衡性可以安装四个固定点。第二，二层以下的模板固定时可以设置三个固定点，主要在中间与两侧。注意各模板间紧密贴合，固定时采用竖向方式，可以采用竖管与卡扣进行链接。将接口处螺栓与卡扣拧紧并进行严格检查。第三，最后一圈模板安装时应保证竖管安装数量，竖管入土层不得小于30cm，确保模板稳定性[3]。

3.4 非常规导流施工技术

图5 导流剖面示意图

受到管线水流量及施工条件的影响，若采用常规导流施工技术就无法保证施工效果，因此可以采用非常规导流施工技术。当污水管线水流量导水不方便时可以在汛期将污水暂时导入到雨水管线中。封堵下游雨水管线临时导入雨水管后再通过下游雨水管回流到污水管线中；满足其他污水管线要求后将污水导入到并行污水管线中。相关管线间距较近时可以在污水井室设置连通。导流管埋设时若不存在占路影响交通的情况可以进行二十四小时导水；若埋设间距相对较远应办理占路手续，夜间临时占路可以将地面切割并埋设导流管，然后白天将路面修复，保证交通并进行导水施工。

3.5 管材子母口加工控制

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。

表1 聚乙烯管材不圆度标准

表2 倒榫子母口、配套密封圈为遇水膨胀橡胶圈

对修复所用管材进行防脱性及严密性试验，保证管材符合修复要求。

4 具体实施效果

4.1 提升流速

因为使用此项技术前是在管道内增加内衬管，但原有管道直径会变小，通过计算，置换后排水流量比置换前水流量大。

4.2 抗腐蚀性能有所提升

管线修复时采用的给水PE管材，不仅可以延长使用年限且具有较强的抗腐蚀性能。

4.3 提升防渗漏性

管道在修复后结构稳定性及防渗性均有所提升，最大限度提升了抗渗漏效果并可以避免地面塌陷问题。

4.4 为后期维护检修提供便利

采用非开挖修复方式可以将老旧管线进行疏通且内衬粗糙系数比混凝土管道小，可以为后期维护检修工作提供便利[4]。

5 结语

城市在进行地下管网中小管径修复时采用短管内衬非开挖施工技术进行修复后，可以提升整体流量并可以提高防渗漏及防腐能力，减少因渗漏所导致的地面塌陷等问题，同时可以为后期维护检修提供便利，因此应推广使用。