PVC 模塊內襯法在排水管道非開挖修復中的應用

忻少華

（華東建筑設計研究院有限公司，上海市 200041）

0 引言

排水管道建成運行投入使用數年后，由于道路上部持續荷載壓力的影響、管道內部酸性氣體對管壁的腐蝕、接口脫落等原因造成排水管道出現不同程度的破裂、腐蝕、脫節等結構性缺陷，嚴重的甚至會造成排水管道的塌陷。排水管道的破裂滲漏，一方面導致污水外滲進入地下對地下水造成污染；另一方面埋設在粉性土、砂性土中的排水管道地下水持續入滲進入排水管道，造成管周水土流失導致排水管道的沉陷，進而引發路面沉陷事故，因此需對存在結構性缺陷的排水管道進行及時修復，消除安全隱患。

雖然非開挖修復的單價比傳統的開挖修復價格高，但是開挖翻排管道會受到各種復雜地理環境因素的影響，不僅妨礙交通、影響周邊居民出行，而且在開挖施工過程中有可能給周邊建筑物及地下管線造成安全隱患，因此非開挖修復技術較開挖修復而言具有良好的社會、經濟及環境效益。PVC 模塊內襯法是一種新型的管道非開挖修復技術，本文從其技術特點、施工要點和應用案例等出發，探討其在排水管道非開挖修復中的應用。

1 PVC 模塊內襯法修復技術概述

1.1 P VC 模塊內襯法概述

PVC 模塊內襯法是一種現場制管技術，該技術既可以對排水管道進行非開挖整體修復，也可以進行非開挖局部修復。PVC 模塊內襯法修復技術是根據原排水管道形狀（圓形、矩形、馬蹄形等），將透明、輕質的塑料模塊（一般每塊PVC 塑料模塊最大重量不超過4.0 kg）從檢查井處搬入，在原有管道內搬運，管片模塊之間采用螺栓、螺帽拼裝成圓環，通過長螺栓、螺帽將管片圓環拼裝成整段管道，然后在原有管道和管片模塊之間填充特殊灌漿料，使塑料模塊和原有管道最終緊密連成一體的結構性、可承載式筑管技術。該技術適用于鋼筋混凝土管、現澆鋼筋混凝土管、現澆鋼筋混凝土箱涵等，使用形狀可包括圓形管道、馬蹄形管道、矩形箱涵等[1]。圓形管道適用管徑范圍一般為：800～4 000 mm；矩形箱涵適用內尺寸范圍一般為：1 m×1 m～5m×5 m。圓形管道用塑料模塊見圖1，矩形箱涵用塑料模塊見圖2。

圖1 圓形管道用塑料模塊

圖2 矩形箱涵用塑料模塊

1.2 P VC 模塊內襯法的技術特點

PVC 模塊內襯法是一種新型管道非開挖修復技術，較之于目前應用較為廣泛的熱水固化內襯修復技術、紫外光固化內襯修復技術等管道非開挖修復技術，具有如下的技術特點。

（1）PVC 模塊內襯法是一種結構性修復技術，對于結構性損壞嚴重，無法作為結構受力層的排水管道，采用該技術可形成與原管道緊密貼合的復合管結構，內襯管道強度大，修復后管道的可承受破壞強度甚至高于新管道。

（2）施工過程中無需大型機械設備，塑料模塊等材料可以化整為零分批送入施工現場，在管道內可根據管內情況靈活拼裝。

（3）適用管徑范圍較廣，可適用于管徑DN800～DN4000 的排水管道，而常規的熱水固化內襯修復技術和紫外線光固化內襯修復技術一般適用于管徑DN150～DN1500，最大也僅能修復管徑DN1800 的管道，因此PVC 模塊內襯法特別適用于大型排水管道的非開挖修復。

（4）是一種可以帶水作業的非開挖修復技術，排水管道內水位低于40～50 cm 時即能滿足工人進入管內施工，可根據管道運營情況中斷施工，適用于無法封堵上游管道或臨時排水有困難的施工條件。

表1 對PVC 模塊內襯法與其他非開挖修復技術的工藝特點進行比較。

通過表1 的技術分析，PVC 模塊內襯法具有施工速度快，修復后管道結構強度高，對臨時排水要求較低，可適用于各種管道損壞缺陷及各種形狀的大型排水管涵。

表1 非開挖修復工藝技術比較表

2 PVC 模塊內襯法施工要點及技術要求

2.1 施工要點

PVC 模塊內襯法修復技術需按照如下的流程進行施工：（1）確定需要修復的管段→（2）管道預處理（管道清淤、內部清洗、目視檢查）→（3）模塊運送（模塊吊入、管道內運送）→（4）模塊拼裝→（5）灌漿（設置支護、管內注漿、拆除支護）→（6）管口處理。

PVC 模塊內襯法施工過程中，應注意在管片模塊運送進入檢查井及在原有管道運送過程中，不得對管片模塊造成損傷，也不得對擬進行修復的原有管道造成進一步的損壞。管片拼裝完成后應與原管道形成一個整體，內襯管兩端與原有管道間的環狀空隙應進行密封處理，防止管片模塊與原有管道之間脫離影響整體的受力結構。

2.2 管片模塊的材料要求

PVC 模塊內襯法內襯材料的主材材質采用硬質鹽化聚氯乙烯樹脂。PVC 管片模塊置入原有管道后，管道的過水斷面會有所減小，因此需控制好置入模塊的厚度，避免造成原有管道過流能力的下降。一般對于圓形管道可采用如表2 的管片分割數及置入模塊尺寸。

表2 圓形管模塊分割數和修復后管道的內徑

2.3 灌漿填充技術要求

PVC 模塊內襯法修復工藝中使用的灌漿填充料應采用在水中不易分離的材料，灌漿時流動性好，即使在狹小的縫隙中也能進行灌注。灌漿填充料的配比可按表3，混合料的成分可采用表4。

表3 灌漿填充料的配制

表4 混合料可采用的成分

在灌漿填充過程中，應注意在管道兩側對稱注入，防止注漿時管道單側的側向壓力過大，導致管道和模塊之間的偏移；另外灌漿時需控制灌漿填充液的流量不大于15 L/min，灌漿的壓力不應大于0.02 MPa；灌漿完成后應對注漿孔及管道端口進行處理，使修復后的排水管道平整[2]。

3 修復管道后過流能力復核

修復后排水管道的過流能力與修復前排水管道的過流能力的比值可采用下式進行比較分析[3]：

式中：B 為管道修復前后過流能力比；ne為原有管道的粗糙系數；n1為內襯管的粗糙系數；DE為原有管道的平均內徑，mm；DI為內襯管道的平均內徑，mm。

根據式（1），對各種不同管徑條件下采用PVC 模塊內襯法進行修復的排水管道修復后與修復前過流能力進行分析比較，見表5。修復前管道粗糙系數按鋼筋混凝土管取0.013，修復后管道粗糙系數按PVC管取0.009。

表5 不同管徑條件下P VC 模塊內襯法修復前后過流能力分析對比

從上述計算結果可見，不同管徑條件下采用PVC 模塊內襯法修復后管道過流斷面雖然有所減小，但是采用的內襯管片為PVC 材質，其粗糙系數較之于鋼筋混凝土管小，因此修復完成后管道過流能力比均大于1，即修復完成后排水管道具有比修復前更好的過流能力，能滿足管道修復完成后疏通養護的要求。

4 工程應用案例

以上海市某路段排水管道修復工程為例，該項目擬修復的排水管道總長471.5 m，現狀敷設有DN1 200～DN2 000 雨水管道，管道建設于上世紀90 年代，管材為鋼筋混凝土管，橡膠圈柔性接口，開槽埋管法施工，管道埋深3.98～5.80 m。其中管徑DN2 000 的雨水管道總長39.3 m。現狀雨水管道位于道路中心線北側2.0 m 的機動車道上，該路段日常車流量較大。根據CCTV 檢測資料分析，該DN2 000雨水管道存在滲漏、腐蝕等結構性缺陷，包括多處1級滲漏、2 處2 級滲漏，整段管道1 級腐蝕。對于管道損壞原因進行分析，雖然該段管道是雨水管道，但由于初期雨水含有一定濃度的污染物以及可能存在的雨污混接現象，導致雨水管道內產生H2S 等腐蝕性氣體，對管道造成腐蝕。

該項目采用非開挖修復技術進行整體修復，經修復方案比選，DN2 000 雨水管采用PVC 模塊內襯法進行非開挖整體修復。該段DN2 000 雨水管非開挖修復的臨時排水措施與DN1 200 雨水管非開挖修復一起考慮，修復施工前預先對擬修復雨水管的上下游管道進行臨時封堵。施工期間臨時占用一根車行道，并確保道路雙向各有1 根車行道滿足周邊居民的交通出行要求。施工過程中將輕質的PVC 塑料管片模塊從檢查井口搬入管道，檢查井井室尺寸1 100 mm×2 500 mm，通過螺栓、螺帽等工具將送入的PVC 管片模塊在管道內部進行拼裝，然后在既有管道和塑料模塊之間注入高流動性微膨脹的特殊灌漿液，使模塊和既有管道形成一體。本項目DN2 000 雨水管修復的模塊分割數為8 段，管片模塊高度48 mm，修復完成后管道內徑1 840 mm。

該項目已經全部竣工順利通水，DN 2 000 雨水管道采用PVC 模塊內襯法非開挖整體修復后，管道內壁光滑，內襯管片與原管道貼合緊密，管片模塊之間拼接處理完好，管道無滲漏、破損等情況，滿足排水管道過流能力的要求。圖3 為修復完成后的管道內部效果。

圖3 采用P VC 模塊內襯法管道修復后效果

5 結語

隨著城市排水管道長時間的服務運行，管道老化、流沙地區管道等引起的結構性損壞現象時有發生，影響排水安全運行，每年都有大量的排水管道需要進行維修更新。管道非開挖修復技術相較于開挖修復而言整體優勢明顯，對地面交通、周圍環境以及周邊地下市政管線等的負面影響小。PVC 模塊內襯法修復技術在排水管道非開挖修復領域提供了一種新技術，具有操作靈活、修復后管道強度高等優點，在國內排水管道非開挖修復領域中具有良好的應用前景。