探析非開挖修復和開挖修復的利弊

李偉鵬

調查數據顯示，市政管道有35%管道存在功能性缺陷或者結構性缺陷，地下管道事故往往因這些缺陷而起[1]。傳統開挖修復成本較低，但市政道路地下管線多，交通量大，采用開挖修復將造成長時間的交通堵塞。非開挖修復為新型工藝，目前成本較高，但采用非開挖修復可以不用破除路面，對交通的影響最小。所以有必要對管道修復進行綜合分析，為管道修復設計提供依據。

1.不同修復方式概述

管道缺陷分為兩種，功能性缺陷和結構性缺陷：功能性缺陷主要有結垢、障礙物、殘墻、沉積、壩根、樹根及浮渣;結構性缺陷主要有破裂、滲漏、錯口、脫節、腐蝕、接口材料脫落、起伏、變形、支管暗接和異管穿入。

1.1 開挖修復

開挖修復即采用挖掘機或者人力挖掘溝槽，把舊管拆除，然后重新安裝新管，最后回填溝槽。其優點為：①成本較低；②新管的使用壽命長。缺點為：①施工過程需要占據至少一條道路，對交通影響大；②需破除修復現狀道路，新舊道路銜接往往存在問題；③影響街道商鋪的運營。

開挖修復一般有放坡開挖、支護開挖兩種方式。

1.1.1 放坡開挖

優點：造價低，施工快；缺點：開挖回填土方量大，雨天易塌方；一般適用于空曠場地，土層較好，周圍無建筑物，地下無管線的工程。放坡高度超過5米，應分級開挖。

1.1.2 支護開挖

（1）板式支護

在地質條件較好，槽深小于3m時可采用板式支護。

（2）槽鋼支護

優點：槽鋼具有良好的耐久性，槽鋼可重復利用，施工方便、工期短；缺點：無法阻擋地下水和小顆粒，如果地下水位高，需做好隔水和降水作業。一般適用于埋深少于3m的管道開挖。

（3）拉森鋼板樁

優點：耐久性好、二次利用率高、施工方便、工期短；缺點：無法阻擋地下水和小顆粒，如果地下水位高，需做好隔水和降水作業。一般＜4m基坑采用懸臂支護；≥4m基坑增加內支撐，下部需有嵌固端插入穩定土層。

1.2 非開挖修復

非開挖修復即在不開挖的情況下，利用舊管道，采用相關技術對現有管道進行修復。其優點為：①對交通影響小；②施工周期短。缺點為：①成本較高；②局部修復只增加了缺陷管段使用壽命，無缺陷管段使用壽命未增加。

非開挖修復分為整體修復和局部修復。按作用機理主要可分為注漿法、碎（裂）管法和內襯法三大類，目前應用較多的主要為內襯法[2]。

內襯法指通過各種非開挖修復更新方法在原有管道內形成新的管道內襯層，全部或部分替代原管壁功能的技術。該技術為目前非開挖修復技術中應用最廣泛、工程適用性最強、對周邊環境影響最小的修復方式。

該工藝主要屬于半結構型修復，個別工藝屬于非結構性修復，可適用于管道局部修復或整體修復。

目前較為成熟的內襯法主要有：紫外光原位固化法、聚氯乙烯熱塑成型管道修復法、機械制螺旋纏繞內襯法、短管內襯法、高分子材料噴涂法、局部原位固化法等。

2.不同修復方式綜合分析

從管道埋深，經濟性，交通量，管道使用年限等方面進行綜合分析，對不同修復方式進行比選，為修復工藝的選擇提供一定的參考。

本文選取了近年來泉州城區完成的排水管道修復工程，對其不同修復方式的選擇進行分析（見表1）。

2.1 管道埋深

管道埋深是指從道路面層到管道外底部的距離。排水管道的深度一般在1m～5m，特殊段排水管道埋深也有5m以上的。對于一般地質，根據規范，溝槽深度在1.5m以內的可以采用直槽開挖，深度在1.5m以上的需放坡開挖，深度在3m以上就需要采用鋼板樁支護開挖。

開挖修復需要開挖溝槽，如果采用放坡開挖，不同土質放坡比例不同，老黃土放坡比例為1:0.33，雜填土放坡比例為1:1。不管放坡比例多大，溝槽的寬度都比較大，再加上溝槽深度，存在很大的安全隱患。所以采用開挖修復必須進行交通管制，開挖區域隔離，警示標志等,給居民的日常出行帶來較大的不便。如果碰到陰雨天氣較長，雨天又容易造成邊坡崩塌，造成危險。

表1 福建城區完成的10條道路管道修復方式的選擇

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，但道路4埋深較淺，深度為1.3m～1.8m，部分小于1.5m的管段可以采用直槽開挖，1.5m～1.8m管段采用放坡開挖，溝槽也不會太大。故修復方式采用開挖修復。而道路7埋深在1.7m～2.8m，道路9埋深在1.8m～2.7m，埋深均較深，采用開挖修復的話，開挖溝槽較大，存在較大的安全隱患。故道路7和道路9修復方式采用非開挖。

2.2 經濟性

工程的經濟性包含兩個部分，工程直接成本和社會成本。開挖修復的工程直接成本主要包括材料費，人工費，設備費和管線養護費等；開挖修復的社會成本主要包括交通擁堵，周圍環境的影響和對路面使用壽命的影響等。非開挖修復的工程直接成本包括材料費，人工費，設備費和專利費；非開挖修復的社會成本包括交通影響。

表1中的道路5、道路6和道路8均為支路，其中道路5采用非開挖修復，直接成本為57萬元，道路6采用開挖修復，直接成本為43萬元，道路8采用開挖修復，直接成本為40萬元。

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，其中道路4采用開挖修復，直接成本為62萬元，道路7采用非開挖修復，直接成本為81萬元，道路9采用非開挖修復，直接成本為74萬元。

由此可見，采用非開挖修復的直接成本要大于采用開挖修復的直接成本。

當前，工程建設中對社會成本的重視程度越來越高，雖然非開挖修復的經濟性要大于開挖修復的經濟性，但社會成本則遠遠小于開挖修復的社會成本。

2.3 交通量

交通量是影響道路開挖的重要因素。道路采用開挖修復，需對道路進行封閉施工，開挖溝槽小的，封閉半幅路，開挖溝槽大的，就需要采用全封閉。封閉施工將使局部交通量增大，造成交通堵塞，嚴重影響周邊居民的出行。道路采用非開挖修復，就可以大大減少對交通的影響，產生更大的社會效益。

交通量往往跟道路的等級相關，主干路交通量大，次干路次之，支路更次之。

表1中的道路1、道路2、道路3和道路10均為主干路，其修復方式均采用非開挖修復。道路4、道路7和道路9均為次干路，道路5、道路6和道路8均為支路，則根據不同的情況采用不同的修復方式。

綜上所述，對于交通量大的道路，修復方式建議采用非開挖修復，對于交通量小的道路，可根據具體情況，選擇合適的開挖方式。

2.4 管道使用年限

混凝土管的使用年限是30年，塑料管的使用年限是50年。采用開挖修復，舊管道拆除，重新安裝新管道，管道的使用年限重新算起。采用非開挖修復，結構性修復使用年限不低于50年，利用舊管道結構進行半結構性修復，使用年限按舊管道剩余使用年限確定。

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，其中道路4管道使用年限為15年，如果采用非開挖修復，半結構性后使用年限按舊管道剩余使用年限確定。混凝土管的使用年限是30年，管道使用了15年，剩余的使用年限為15年。如采用開挖修復，管道的使用年限就是完整的30年。故道路4采用開挖修復。

道路7管道使用年限為2年，道路9管道使用年限為3年，采用非開挖修復和開挖修復的管道使用年限差別不大，故根據管道埋深，采用非開挖修復。

因此，管道使用年限越久，采用開挖修復越有必要。

3.結語

本文根據泉州市近年來的實際管道修復工程，綜合開挖修復和非開挖修復優缺點的分析，通過對管道埋深、經濟性、交通量、管道使用年限等方面的分析，為管道修復工程提供參考。其結果為：管道埋深1.5m以內，采用開挖修復更有優勢，管道埋深在1.5m以上，采用非開挖修復更有優勢；非開挖修復的經濟性要大于開挖修復的經濟性；交通量小的道路，采用開挖修復更有優勢，交通量大的道路，采用非開挖修復更有優勢；管道使用年限越久，采用開挖修復越有必要。