非開挖管道修復技術在災后重建中的應用

鄭 爽，白華清，吉 陽，李永紅

(中國市政工程西南設計研究總院，四川成都610081)

城市管網一般深埋于地下，隨著管道的老化或是由于自然災害的破壞等因素，常需要在不開挖的情況下查明這些管道內部的情況，并對其盡行維護和修復。管道的內窺測、高壓水清洗及內修復技術便隨之逐步的得到應用和發展，此三項技術在都江堰市的污水系統重建工作中發揮了重要作用。

1 工程簡介

“5·12”汶川地震后，都江堰市內未被損毀的道路是災后重建物資運輸的交通要道，而這些道路下大部分已經敷設有污水管道，在城市污水系統的重建過程中，如果采用大開挖形式重新修建管道，必將影響救災物資的運輸，同時給這座旅游城市帶來環境保護、文化古跡保護等系列社會問題。并且更新管道成本高昂，盲目的對所有污水管道進行更新很可能造成經濟上的巨大浪費。因此，系統了解和掌握未損壞路面下污水管網的運行狀況，客觀評估“5·12”汶川地震對地下污水管網產生的不利影響，盡可能在不開挖路面的情況下最大化利用現有的污水管網就顯得尤為重要。

2 管道內窺測技術的應用

管道內窺探測，是由一個可360°自由旋轉的攝像頭，再輔以推桿、照明設備等物組成的系統完成的。操作人員只需將這套工具伸入地下管道，便可在地面通過電腦觀察到地下管道內的情況。管道內窺檢測工作可以連續、實時記錄管道內部的實際情況;技術人員根據攝像系統拍攝的錄像資料，對管道內部存在的問題如:連接關系、破裂、沉降、錯位、塌陷進行確定和缺陷性質的判斷，具有實時、直觀、準確和一定的前瞻性，為對排水管道進行有針對性的維護和修復提供可靠的技術依據。排水管道內窺檢測工作目前可應用于以下方面:(1)查找因排水系統或基建施工而找不到的檢修井或去向不明管段;(2)管路淤積、排水不暢等原因的調查;(3)管道的腐蝕、破損、接口錯位、淤積、結垢等運行狀況的檢測;(4)查找、確定非法排放污水的源頭及接駁口;(5)可直接排放污水與須處理污水的合流情況檢測;(6)污水處理廠通過排水系統接受過多的不明滲入水或承水量不足的檢測;(7)污水泄漏污染的檢測;(8)新建排水系統的竣工驗收;(9)排水系統改造或疏通的竣工驗收;(10)由于污水泄漏造成地基塌陷，建筑結構受到破壞等。

通過對都江堰市測量區域內的污水管道進行內窺測發現，測量區域內大部分污水管道運行較為正常，部分污水管道內存在以下異?，F象。

2.1 管道破損、轉彎、接口錯位

管道破損、轉彎、接口錯位通常由幾種原因造成:(1)人為原因。這類原因主要是在管道鋪設過程中造成的，由于施工質量原因，導致管道多處管段的接口位置破損，從破損現象看出，多數破損點都有牛皮紙或編織袋露出，這說明在管道溝槽回填之前管道就已經破損。(2)不均勻沉降及扭曲。如地震引起地殼運動，必然對管道產生一定的影響，主要表現在管道出現多處轉彎，接口錯位等。重力流管道在交匯、轉彎處、管徑或坡度改變、跌水處均應采用檢查井連接，采用開挖方式鋪設管道時，兩檢查井間的管道連接是不應該出現轉彎的。

2.2 地下水流入管道

地下水流入管道處，基本上位于管道接口及管道破損的位置，管道接口由于人為原因和地震的影響，出現錯位、離位、破損等狀況，由于都江堰市地下水位較高，受壓力的影響產生了不正常的水體交換。

2.3 管道堵塞

管道堵塞的原因有多種，最普遍的現象有檢查井內磚石硬料堆積、管道內沙石泥土淤積、垃圾堆積、油垢囤積，還有由于閉水實驗的磚墻沒有完全打掉清除，道路修建、打樁等對管道造成直接破壞。

2.4 滿水現象

這里指的滿水現象，主要是管道里的水滿管，且在檢查井里水位已經超過管頂很多，看不到管口位置。重力流污水管道一般為非滿流，管道內不應該出現滿水現象，這種情況主要由管道堵塞引起的。

2.5 污水檢查井損壞

檢測范圍內的部分污水檢查井井底磚石硬料堆積過多，部分井內做閉水試驗的磚墻尚未完全拆除，部分井壁存在漏水等現象。

綜上所述，“5·12”地震的破壞及施工過程中的人為因素(安裝鋪設時的管材損毀、施工方法不當、材料質量以及第三方建設對管道的破壞)所造成的管道堵塞、破損、轉彎、接口錯位、淤積、堵塞、檢查井破損、閉水試驗墻未徹底拆除、井內磚石堆積等是造成污水管道和檢查井內異?，F象的主要原因。

根據管道內窺測所得到的技術數據，可將管道內的缺陷分為:結構缺陷和功能缺陷，結構缺陷包括管道漏水、破損、連續轉彎、接口錯位、離位等;功能缺陷包括管道砂石及垃圾淤積、檢查井內有磚石、硬料等。根據管道內窺測結果，在都江堰市污水管網的修復重建工作進行前，還依據有關檢測規程對管道缺陷等級進行了評定，按照缺陷等級和其對管道運行產生的影響程度，分別采取了立即解決、緩時解決、暫不解決等方法，分類進行處理，合理的安排了工程的進度。

3 高壓水清洗技術的應用

高壓清洗工作是利用專用管道高壓清洗機所產生壓力可達0.15 MPa的高壓水流，對管道內壁進行沖洗及阻塞物的粉碎;再利用噴射頭噴射中在管道內形成的水活塞，通過高壓水龍帶的向前輸送與向后牽引的反復運動將管道中的泥沙、磚石瓦塊、垃圾等堵塞物清離管道，并沖到檢修井中，達到清洗及疏通的目的。

根據內窺檢測提供的管道缺陷，在都江堰市污水管網的修復重建中，對管道內砂石或垃圾淤積、堵塞嚴重的管段和需要做非開挖內修補的管段統一采用高壓水清洗疏通的方法。在局部管道內存在較大的石塊或管道被磚墻石板等堵塞之處，高壓水疏通無法完全奏效時，才輔以人工清理的方式來疏通管道。

此前管網養護一般沿用傳統的竹片疏通的方法緩解堵塞問題或進行檢查井底的清淤。一般情況下，利用竹片疏通可以使堵塞管道的完全堵塞等狀況進行緩解，但是由于無法將管道內堵塞物有效地進行清理，所以只能解決一時的問題，管道仍然存在著再次堵塞的隱患。

高壓水疏通管道最大的特點是:不僅能夠有效的使排水管道暢通，關鍵是可以將管道內存在的堵塞物清理出來，另行處置，解決了再次淤積堵塞的隱患。特別是針對管道直徑在600 mm以下、人不能在管道內實施清淤工作前提下是非常有效的。

進行管道的高壓疏通清洗，可以有效地解決排水管道由于運營時間較長，且未能進行系統的清淤工作，使得部分管段的淤塞較為嚴重，造成的排水管道長期存在且沒有得到徹底解決的淤積、阻塞問題，在現有情況下可以提高管道通水能力，解決排水管道阻塞，排水不暢的隱患。

4 管道內修復技術的應用

管道修復技術作為非開挖施工技術的組成部分，在20世紀70年代末期首先在英國、美國及日本得到開發，目前在我國正在逐步的得到發展和應用。在世界范圍內，目前已開發或正在開發的非開挖管道修復和更換方法大約有60多種，較先進的管道修復方法主要分為3大類:一類是采用樹脂固化的方法在管道內部形成新的排水管道，如CIPP，現場固化等工藝。一類是采用小管穿大管的方式，在原有管道內部拖入小的排水管道，以解決燃眉之急。如短管內襯，U型管拖入等工藝。最后一類是采用螺旋制管的方式在原有管道的內部采用纏繞法形成一新管道，如螺旋擴張法等。以上三類均適用于對整個管段進行修復。根據內窺測資料，都江堰市測量范圍內的污水管道存在的普遍問題是管道局部漏水及破損和管道接口輕微錯位，考慮到災后重建時間的緊迫性及污水具有腐蝕性等特點，都江堰市采用了簡單有效而且費用較低ASS局部修復技術。

ASS的工藝特點就是針對管道損壞的部位進行局部修補。ASS方法所使用的是全進口材料，耐酸堿腐蝕，水密性強，粘結性高，固化玻璃纖維局部內襯修復厚度3 mm，修復后的管壁光滑，可提高通水能力，適用于各種管材。并具有以下優點:(1)局部內襯法修補法適用性強，無須開挖，可在不停水的情況下進行修補，利用現有檢查井就可以完成修復工作;(2)施工時間短，由于修復材料固化時間短，從樹脂混合到完成局部內襯修復僅需數十分鐘，可在極短的時間內完成工作，由于環境溫度等情況的不同，固化時間需相應進行調整;(3)操作方法相對簡單，常溫固化，無需加熱或紫外線等外加能量;(4)材料耐酸堿腐蝕，水密性強，粘結性高，固化玻璃纖維局部內襯修復厚度3 mm，修復后的管壁光滑，可提高通水能力，適用于混凝土及陶土管材;(5)適用于管徑:150～1 200 mm特殊配方混合樹脂，在潮濕的地下或帶少量水流情況下作業，無害施工，經濟環保。

ASS局部內襯法修補的原理是:選擇軟質玻璃纖維作為內襯原料，在其絨面均勻涂抹合成樹脂漿，通過專用修補器具，將修補原料送入管道內部，利用CCTV攝像系統進行定位，在修補器具到達管道破損位置后利用氣囊壓力將合成樹脂與管道內壁貼合，待修補原料固化后即完成管道修復。

ASS定點修復技術工藝流程為:

(1)對有問題的管道進行管道清淤和高壓水清洗。

(2)對管道再次進行內窺檢測，確定破損位置和需要修復的尺寸。

(3)裁剪玻璃纖維材料，計算樹脂用量，按照一定的比例、時間，混合，攪拌。

(4)將混合樹脂與裁剪好的玻璃纖維材料進行碾刮、浸潤。

(5)把浸潤好樹脂的玻璃纖維安裝在修補器上。

(6)修補器準確導入管道內的破損位置。

(7)連接充氣裝置對修補器打壓充氣到額定工作壓力。

(8)在混合樹脂的凝膠時間內保持修補器的壓力。

(9)修補器放氣、撤離，凝膠固化后的玻璃纖維緊密粘貼在管道內壁上。

(10)管道內窺設備對修復面進行檢查，修復工作完成。

另外，在本工程的實施過程中，對于管道連續轉彎、接口離位、管道內部鋼筋脫落、管道內部異物入侵、管道接口橡膠圈脫落、HDPE管道嚴重變形、管道接口有水泥硬料以及管道內有其他非重力管道穿過等結構缺陷，對管道進行了重新敷設，此部分工作根據災后重建的進程適時實施。對于檢查井內的磚石、硬料等，采用了人工清疏檢查井的方式。

5 問題與建議

在此項工程的建設實施過程中可以發現，管道許多的缺陷是管道在施工敷設時就已經形成的，還有部分是在運行使用中造成的，這就提醒我們在埋地管網建設時必須嚴把工程質量關，在管道的運行使用過程中，需定時對管網進行維護和疏通，這樣才能保證地下管網正常的運行。另外，由于國內的管道修復技術尚處于起步階段，還存在以下問題:(1)品種單一，能力有限，不成系列，沒有形成相關產品的配套供應。(2)除個別技術力量較強的單位制定了企業標準外，國內還沒有統一的標準、規范，往往造成施工無依據。修復施工一般由工程承包者隨意進行，沒有標準規范可循，工程的最終質量往往具有很大的隨意性。(3)設備配套性差，技術適應范圍較窄。(4)相配套的管道修復前的檢測評價技術尚沒有達到使用水平。(5)管道修復質量評價體系沒有建立，由于是隱蔽工程，工程的質量監督出現困難，使不法分子有機可乘。

鑒于國內管道修復技術的現狀，建議在積極開發管道修復技術的同時，管道修復技術的相應標準的配套工作應該跟上，這樣才能夠使管道修復產業有一個健康發展的環境，避免用戶因無規范和標準可循而產生問題，防止因個別不負責任的企業不良行為給整個行業的發展帶來不利影響。

管道內窺測、高壓水清洗和非開挖修復的方法整體優勢在于負面影響小，所占用場地比較少，對地面、交通、環境以及周圍地下管線等的影響很微弱。在城市地下管網的檢測、維護和修復領域存在著遠大的前景，因此推廣上述技術在排水管道修復領域的運用勢在必行。

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