靜壓裂管更新法在漆塘污水提升泵站進水管道修復上的應用

徐曉佳 黃鵬

隨著近年來城市迅速發展，道路修建及污水量的逐年增加，管道的破損率越來越高。隨之污水管道的修復方法也在不斷發展，本文主要介紹污水管道非開挖修復中的靜壓裂管更新法在指定破損管段的修復過程，采用承插式子母扣連接方式，從而探討污水管道非開挖修復的前景及意義。

一、污水管道非開挖修復歷史

早期，受污水管道管材及施工方式的限制，采取大開挖方式進行管道修復。但部分污水管道敷設于建筑物下、距離建筑物邊緣較近，或者管道埋深較深，地下管線錯綜復雜，給開挖施工帶來了不小的難度，故現今大多采用非開挖施工進行管道修復。

二、污水管道非開挖修復流程及分類

污水管道非開挖修復的通用流程大致為：收集管道修復工程基本信息→管道清洗→管道內部檢查→確認管道損壞參數和修復→選擇非開挖修復方法→非開挖工程設計→管道修復工程施工→測量檢驗和驗收。污水管道非開挖修復主要分為兩大類：點狀修復及整體修復。點狀修復常采用的方法主要有嵌補法、注漿法、套環法、局部樹脂固化；整體修復常用的方法有現場樹脂固化(CIPP)、螺旋內襯(SPR)短管內襯、牽引內襯、裂管法等。裂管法根據動力源可分為靜壓裂管法和氣動碎管法兩種工藝。靜壓裂管法是在靜力的作用下破碎原有管道或通過切割刀具切開原有管道,然后再用膨脹頭將其擴大;氣動碎管法是靠氣動沖擊錘產生的沖擊力作用破碎原有管道。我國針對裂管法短管管節處閉水處理方法也有很多，主要的方法有止水環、止水膠、遇水膨脹止水帶、承插子母鎖扣、熱熔等，對于這些處理方法各自有各自的優勢。本次工程采用的是整體修復法中的靜壓裂管更新法，靜壓裂管法是管道原位全斷面修復技術中的一項新工藝。本工程采用三道子母鎖扣方式進行管段連接。

三、靜壓裂管更新法的工作原理

靜壓裂管法的工作原理是將已破損的原有管道管位作為導向，使用裂管設備從原管道需更換起始處將其割裂后向外擴張，將舊管碎片擠入周圍土體使管孔脹擴，同時將HDPE 管道拉入原管位以完成結構性的更新改造，并現澆混凝土檢查井的施工方法，更換的新管段通常比原有管徑大一到二級。該施工設備系統主要由液壓動力源、液壓拉桿機、支撐架、相應數量的拉桿以及裂管器組成。

四、靜壓裂管更新法的優缺點

靜壓裂管法的優點較多，主要可概括為以下幾點：（1）不僅施工簡單易行、速度快、造價省，而且對管道的清洗要求不高。（2）裂管施工將原破損管道更換為完全結構性新管道，同時也滿足了更新的需求。（3）施工使用液壓設備噪聲低，符合環保要求，根據需要和管道沿線相鄰管道情況，可進行同徑或大一級口徑的HDPE 管道更換。（4）結合整個作業段的時間考慮，平均每天一臺機械設備可以完成60m/d 更換速度，與明挖法相比，工期節約100d。綜合單價在3000 元/m，比明挖法節約2000 元/m。

同時，靜壓裂管法也有一些不足之處：（1）破碎舊管時對土體的擠壓和振動會對周邊建筑物產生危害。（2）施工時需安裝護套以保護新管，單次更換管段長度短，一般小于100m,且彎頭處理較為困難。（3）需對局部塌陷進行開挖施工以穿插牽拉繩索或拉桿。（4）如果裂管法施工遇到頂管障礙中斷，需開挖出障礙物后方可進行后續施工。

五、靜壓裂管更新法的適用范圍

該方法對于管材適用廣，既適用于塑性管材（如鋼管、塑料管）的破碎，原管以條帶的方式被割裂，也適用于脆性管材（如鑄鐵、水泥和陶瓷），原管以碎塊的方式被脹裂，適用管徑范圍為75 ～2000mm。非開挖更換非壓力管（鎖扣連接方式）和壓力管道（熱熔焊接方式），根據需要可同徑或口徑擴大一級更換管道。

六、本次工程項目概況

本次工程施工地點位于無錫市寶界公園內，需更換管段為太湖風景區漆塘污水提升泵站進水管道，該管道原管材為PE 雙壁波紋管，外徑dn600，長度75m，其中W21-W22 井段管長51m，W22-W23 井段管長24m。

經過CCTV 探測視頻看出，該管段存在破損、變形、塌陷、錯口、滲漏等問題，兩段管段軸線不在一條直線上，原管道因回填物等外壓荷載已整體變形失圓，局部破裂并塌陷嚴重。本次施工采用裂管設備將破損管道替換為全新的聚乙烯HDPE 實壁管道。

圖1 液壓設備

圖2 HDPE管段

圖3 工作井內脹裂管頂管設備

七、工程前期準備工作

根據原有管道施工時的巖土勘察報告，明確各土層厚度、顆粒度承載力等數據參數，給出修復管線的橫斷面及剖面圖，確定新管道埋設深度，附近管線的布設情況等。施工前應獲得管道沿線1.0m 范圍內地下管線資料，現場核對相鄰市政管線，進行安全性評估，保證裂管施工不得影響周圍管線與設施。提前辦理好各項手續，明確施工范圍，做好圍擋等保護措施，安排好交通疏導。

八、管材設計及工作井選擇

本次工程采用實壁HDPE 管材，管徑選用dn630，PN0.8MPa，管材壁厚30.0mm。由于現場施工條件及設備工作能力限制，選擇每節HDPE 管道設計長度為1.2m，管道采用三道子母鎖扣連接，管道口鎖扣部件由數控機床精加工完成。由于漆塘泵站進水管所在工作井位于寶界公園入口內道路旁，平時公園內交通量不大，故僅需將原有井位進行改造，不另設工作井，施工期間采用臨泵調水以免影響漆塘泵站原有運行工況。

九、本次工程施工主要流程

工作流程：CCTV 檢測→安裝鋼制外模→拆除原檢查井挖掘形成工作井→脹裂管和牽拉液壓設備系統安裝→裂管施工→新管道CCTV 檢測→閉水試驗→設備拆除→拆除內外鋼膜→檢查井綁扎鋼筋和混凝土澆筑→安裝鋼制內膜→井內管端口密封處理，其中新管材需進行HDPE 短管熱熔焊接或鎖扣接頭精加工。前期準備工作完成后，在工作井內安裝好脹裂管和牽拉液壓設備系統，裂管設備吊放在起始井內，以破損管道中心和所在井壁面為基準，安放平整，液壓動力設備放置在井外，設備支撐穩固，然后開始施工。施工完成后，需對更換的新管道進行閉水試驗等一系列質量檢測，確保其達到所預期的修復要求。

十、施工注意事項

（1）裂管設備安裝：當導向桿已到達管井口時，應停止連接快裝桿；將磁性擋塊放入鉸接桿兩端的凹窩內。（2）管道就位：拉管過程中在新舊管壁之間需填入柔性材料以減少摩擦；施工時記錄推拉桿連接數量以推斷推拉桿位置；PE 管拉入拖動過程中記錄最大壓力值變化；準備充足，施工安排合理有序，嚴格填寫施工記錄。（3）回拉管。回拉管過程中如遇管道突然停止不前，可能是管道被重物壓住所致。應在被卡住的地點開挖，移除重物，繼續回拉。回拉管過程如起點時裂管頭被卡住，可能是因為舊管周圍土體密度大所引起。應取下裂管頭，用割刀割裂舊管，壘土壩注水，淹沒管頂，蓄水一天，浸軟土層，抽走蓄水，繼續回拉。

十一、受限原因分析

早年非開挖修復方法推廣的難度主要在于修復費用的基數龐大，使得很多中小城市望而止步，其實綜合考慮交通、周圍管線開挖的危險、市民的生活質量等因素，非開挖修復的費用是可以接受的，而且費用高的主要原因在于材料完全依賴進口，若我國非開挖修復技術研究進入全新的階段，材料能在國內批量生產，那么修復費用也會相應降低。目前非開挖修復技術受限主要由于以下幾點原因：

（1）國內設備配套性差，政府應引導企業消化引進技術設備；（2）國內沒有統一的行業標準，國內也沒有管道修復前后檢測評價技術和評價標準；（3）國內懂相關修復技術的專業人才缺乏。

十二、發展前景及意義

住房城鄉建設部在《建設事業“十一五”推廣應用和限制禁止使用技術（第一批）》及江蘇省住房和城鄉建設廳《江蘇省建設領域“十二五”推廣應用新技術和限制、禁止使用落后技術目錄》（第一批）、《江蘇省建設領域“十三五”重點推廣應用新技術和限制、禁止使用落后技術公告》（第一批）推廣名單均將非開挖埋管技術列入其中。

由上述批文可以看出近年來國家正在大力推廣管道非開挖修復技術，隨著地上建筑及地下管線的完善，非開挖修復技術在我國的發展是可以預測的，我國應該多方借鑒國外先進的技術，在不久的將來，此技術必定會在給水排水和市政行業推廣，并且廣泛的應用于城市管道的修復中。