非開挖施工工藝在黃埔區排水管線缺陷修補工程中的應用

葉宇潛

（廣州市黃埔區河涌管理所（廣州市黃埔水務工程質量安全監督站），廣東 廣州510000）

1 引言

城市管道在長期使用過程中難免出現缺陷、滲漏等情況，亟需采取措施加以修補［1-2］。當采用開挖施工時，則對當地交通產生嚴重影響，同時，施工開挖土方量較大，工期較長，對當地交通及發展帶來不利影響，也造成維修成本過高［3-4］。因此，結合黃埔區排水管線缺陷修補工程，對非開挖工藝在管道維修中的應用進行分析。

黃埔區排水管線隱患排查結構性缺陷維修改造及查漏補缺工程（II標段）主要包括黃埔區東區、西區、老黃埔區、生物島片區四個施工區域。針對四個區域的缺陷管段采用開挖和非開挖修復方式進行修復。其中施工內容主要為通風、氣體檢測、施工導流、氣囊加磚體封堵、注漿、開挖回填、管道埋設、CCTV、拉入法CIPP紫外光固化修復、局部樹脂固化法修復、管內金屬穿入物清除、其他障礙物清除等。

2 施工前準備工作

2.1 通風、有毒氣體檢測

為了保證下井施工人員的安全，下井作業前必須進行管道通風和有毒氣體檢測。

施工前，打開待修復段管段上、下游檢查井井蓋進行自然通風或機械強制通風換氣。在檢查井井口處用專用有毒有害氣體檢測儀對檢查井井室及污水管道內部的氣體進行檢測，檢測內容包括：氧氣含量、可燃氣體、有毒有害氣體濃度，經氣體檢測合格后人員方可下井作業，作業過程中應保持連續通風，每2小時至少檢測一次管道內氣體濃度并做好記錄。

2.2 管道封堵

管道封堵采用氣囊封堵及磚砌封堵。

2.2.1 氣囊封、拆堵（氣囊管堵）

1）在氣囊封堵之前，用高壓沖洗車把管口的石子等雜物清理干凈，保證氣囊不被雜物損壞。

2）利用高壓沖洗車的壓力把高壓皮管從一座窨井牽引至另外一座檢查井，而后在一頭扣上細繩，把高壓皮管收回的同時細繩從管道內部貫穿完畢。

3）選擇適合管徑大小的氣囊，檢查氣囊的完好性，平順地攤鋪在地面上。盡量使得氣囊抽成真空狀態，然后把抽成真空狀態的氣囊折疊成最小，折疊好后用膠帶捆扎固定（注意膠帶不能捆扎太厚，需要考慮充氣時氣囊能否自動彈開，膠帶捆扎在3～4道即可）。

4）把穿好在管道內的細繩系在氣囊一端，同時用專用工具把氣囊摁壓至管道底部，細繩的另外一端施工人員用力緩慢的牽引氣囊至管口位置；可使用潛水人員輔助安放。

5）用氣泵對氣囊進行緩慢充氣，充氣壓力必須小于氣囊的最大承受壓力，一般為0.8 MPa，可根據水壓差適當調整氣囊壓力。

6）拆除氣囊順序與封堵氣囊順序相反，放氣時應緩慢均勻。

2.2.2 磚砌封、拆堵（管堵砌筑、拆除）

當氣囊封堵達不到安全要求時（一般DN≤1000 mm管道采用氣囊封堵，DN＞1000 mm管道采用磚砌封堵），則通常采用磚砌封堵；磚砌封堵前需采用氣囊臨時堵水，便于磚砌封堵施工。施工步驟如下：

1）封堵

①輔助工在施工區域內進行圍護，利用專業工具打開檢查井蓋；專業人員利用四合一氣體檢測儀（型號：M40）對檢查井內有毒有害氣體進行測試，硫化氫最大允許濃度為10 ppm，由安全員進行監護。檢測完畢后，輔助工在井內放好扶梯，協助潛水員做好穿好潛水衣、戴好潛水面鏡，系好安全繩等下井前的工作。待輔助工檢測設備無誤后，潛水員下井封頭子。

②水中清障：為保證封堵質量，須清除井內垃圾，以保證封堵材料與管道的粘著力。

③材料的運輸及整理：主要包括材料運輸。水泥砂漿拌制和道板整理等工作。

④鋪筑基礎：基礎鋪筑需要清障完成后進行，施工前應當在管底涂抹混粘土（厚度2 cm～3 cm），在混粘土砌筑道板，道板間需有厚2 cm～3 cm的混粘土，封堵墻抗壓性需滿足要求。

⑤墻體砌筑：完成基礎鋪筑后砌筑墻體，水泥砂漿均勻鋪設，以保證墻體牢靠。

⑥預留孔洞：為了保證封堵、拆堵安全以及雨水管道雨天雨水排放的需要，在封堵頭子時必須預留響應孔徑大小的孔洞，根據水的流量來預留孔洞的大小；若預留孔洞較小，則直接放置閥管，若預留孔洞較大，則放置相應大小的管道并在管道中間放置閥管，閥管與孔洞管道間空隙水泥砂漿填充。

⑦封堵管道及收口：砌筑道板封堵管道，在道板與管頂之間釘筑倒耙梢，間隔反復釘筑，直至釘緊，再抹、塞水泥砂漿。

2）拆堵

①輔助工在施工區域進行圍護，打開窨井蓋，利用氣體檢測儀進行測毒，檢測完畢后，方可下井拆頭子。

②拆頭子：先檢查兩邊水位高低，先上游后下游。水位落差較大時，要先開孔洞，等水位落差平衡后再下水拆頭子。

2.3 污水臨時導排

施工時需要對上游管道和施工段涉及的支管來水進行導流，同時對待修復管道內積水進行抽排處理。分別在W1、W2、W3檢查井內放置污水泵，將污水抽排至W4檢查井內。污水臨時導排見圖1。

圖1 污水臨時導排示意圖

2.4 管道清淤及沖洗

根據現場勘察結果，管道內部淤積均在80%左右。擬采用兩種清淤方式對管道進行清理，清淤方法分別為：專業人員下井清掏及水力清淤。具體方法如下：

（1）專業人員下井清掏

安排具有相關施工經驗的人員下井進行清掏作業，下井前做好各項安全準備措施，人員下井后對檢查井及管道內的淤泥、磚、石等進行清理裝桶運至井口，采用電動葫蘆提升至地面裝袋，將清理出的淤泥裝袋運送至指定地點處理。

（2）水力清淤

采用高壓聯合吸污車進行清淤及沖洗，操作時由汽車引擎驅動高壓泵，將水加壓到適當壓力后送入射水噴頭，射水噴頭提前放入管道內，靠射水產生的反作用力，對管道進行清洗。

3 非開挖修復工藝

3.1 局部樹脂固化修復

（1）工藝流程

工藝流程：判讀修復點位→材料制備→玻璃纖維氈布樹脂浸透→氣囊定位安裝→修復完畢。

（2）判斷修復點位

根據管道閉路電視（CCTV）檢測的數據資料結合人員下井查看，確定所要修復的點位，把玻璃纖維材料按照修復尺寸剪切。

（3）樹脂浸透

使用抹刀將樹脂混合液涂抹于玻璃纖維氈布上。通過折疊使氈布厚度達到設計值，并將樹脂涂覆于新的表面之上。為避免空氣進入，可利用滾筒將樹脂壓入氈布。

（4）氣囊定位安裝

使用聚乙烯保護膜捆扎氣囊使氣囊與與管道之間形成一層隔離層，將氈筒捆綁于氣囊之上。氣囊在送入修復管段時，應連接空氣管，并防止氈筒接觸管道內壁。氣囊安裝完成后，使用空壓機加壓，使氈筒緊貼管壁。該氣壓需保持到氈布完全固化。最后，釋放氣囊壓力，拖出管道。

圖2 樹脂固化修復過程

3.2 拉入法CIPP紫外光固化修復

（1）工藝流程

工藝流程：拉入防護底膜→拉入玻璃纖維內襯軟管→綁扎堵頭→軟管加壓充氣→拉入紫外光燈→紫外光固化→接頭處理。

（2）拉入防護底膜

待修復施工管道經過管道清洗、檢測、預處理合格并滿足CIPP紫外光固化修復施工要求后，應首先在待修復管道內部拉入防護底膜，防護底膜應置于原有管道底部，并應覆蓋大于1/3的管道周長，并在管道兩端固定。

（3）拉入玻璃纖維內襯軟管

將防護底膜完全拉入待修復管道并固定好后，使用卷揚機按照規定速度，緩慢、勻速將玻璃纖維內襯軟管從檢查井一端拉到另一端檢查井。

（4）軟管充氣加壓及拉入紫外光燈

利用空壓機給內襯軟管充氣，使內襯軟管膨脹。通過管道扎頭在軟管內拉入小車式紫外線燈。調試小車及燈的運行。加壓過程緩慢進行，防止玻璃纖維軟管過度膨脹及出現褶皺，每加壓50 mbar，保持壓力3 min～5 min，然后繼續加壓直到額定壓力，并保壓30 min。

（5）紫外光固化

通過小車速度及管內溫度控制參數，并結合小車的監測數據，及時調整參數，使樹脂處于硬化條件，開啟紫外線燈。固化前在內襯軟管兩端、外壁和舊管內壁間設置好1～2個膨脹膠圈防止滲水。紫外光固化過程中內襯管應保持壓力，使內襯管與原有管道緊密接觸，待固化完成后，緩慢釋放壓力。

表1 固化施工參數表

（6）端頭處理

固化后切除舊管外軟管，拆除扎頭、充氣管道、紫外線燈架等。將切除后兩端的毛邊進行修整處理后用快干水泥涂抹四周，充分確保內襯管與老管道間不會有滲漏現象發生。

（7）抽出軟管內膜

端頭處理后，抽出軟管內膜。清理固化作業現場。

圖3 拉入法CIPP紫外光固化修復過程

3.3 鋼圈內襯法修復

（1）材料選擇及設備配置

1）鋼圈采用碳素鋼，碳素鋼需要防腐處理，防腐材料采用納米復合乳液；鋼圈厚度3 mm，每片寬度400 mm。鋼板梁板應加工成鋸齒形邊口，邊口寬度宜為20 mm；止回扣應能保證卡住后不回彈，且不應對修復氣囊造成破。

2）根據工程施工特點和進度要求，一般配備設備有電視檢測系統、發電機、鼓風機、空氣壓縮機、卷揚機、液壓千斤頂、管道封堵氣囊、疏通設備和切割設備。所采用的鋼圈、高聚物注漿材料等應符合國家有關標準的要求，應具有質量合格證和質量檢測報告。

（2）鋼圈安裝步驟

內襯鋼圈環定位：人工下井在待維修檢查井管段靠近缺陷點檢查井筒壁上開鑿一個孔槽，然后將第一節待內襯鋼圈安裝定位，同時做好待頂進鋼圈環的管軸線、標高控制。

內襯鋼圈頂進施工流程：

地面對管段破裂、變形塌陷位置注漿固化土體；內襯鋼圈定位；管前挖土；第一節鋼圈頂進作業；第一段管內破裂、變形塌陷部位切割；第二節內襯鋼圈頂進作業；第二段管內破裂、變形塌陷部位切割；依此循環內襯鋼圈頂進和管內破裂、變形塌陷部位切割；內襯鋼圈環后推頂進壓力設定值為30 kN。

鋼圈安裝后井注漿導管注射高聚物注漿材料，修復完成后應采用CCTV設備進行檢查，檢查結果應符合以下規定：

鋼圈位置應安裝正確，完全覆蓋缺陷部位，不得出現傾斜、扭曲、變形等情況。鋼圈的鎖扣應全部扣好，不應出現松摳現象。管道修復部位無滲漏現象。

3.4 檢查井噴涂修復

離心澆筑檢查井修復技術具有涂層均勻，致密，性能穩定，可靈活設計內襯厚度，成本低，永久性、全結構性修復，施工周期短等特點。

檢查井結構性內側修復專用成品灰漿應為水泥基改性的成品復合材料，應具有高強度、高抗滲、耐磨性好、無收縮等特點，具備抵抗硫化氫等有害氣體的腐蝕能力，在地下潮濕封閉環境下無需特殊養護條件4h即可達到終凝，在污水中使用壽命不低于50年，修復后的檢查井抗滲等級采用S8。

4 結論

黃埔區排水管線在長期使用過程中出現了不同程度的破損，為了降低對交通的影響、減少工程速度、降低工程投資，采用非開挖施工工藝對管線進行修復，詳細介紹了施工前的排氣、清淤、導排、封堵等方法，并對樹脂固化修復、拉入法CIPP紫外光固化修復、鋼圈內襯法修復、檢查井噴涂修復4種非開挖施工管線修復方法施工工藝進行分析，可為城市管線修復工程提供參考。