非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)在排水管網(wǎng)改造項(xiàng)目中的應(yīng)用

燕勇凱

（中國(guó)鐵工投資建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京 101300）

0 引言

排水管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)具有對(duì)社會(huì)影響程度小，經(jīng)濟(jì)效益良好等特點(diǎn)，因此在城市管道更新過(guò)程中逐漸受到人們的青睞［1］。本項(xiàng)目需要改造的老舊排水管網(wǎng)均位于主城區(qū)，道路交通繁忙，為最大限度降低影響，決定采用非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)對(duì)老舊排水管網(wǎng)存在的缺陷進(jìn)行處理，以恢復(fù)其使用功能。根據(jù)調(diào)查了解，目前業(yè)內(nèi)常用的管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)種類較多，對(duì)工況環(huán)境等作業(yè)條件均有不同的要求和限制。而且，任何一種非開(kāi)挖修復(fù)工藝技術(shù)都無(wú)法代替所有的其他技術(shù)，只有了解并掌握了各種技術(shù)特點(diǎn)之后，針對(duì)目標(biāo)管道的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，合理選擇技術(shù)工藝，才能做到對(duì)癥下藥，才是最科學(xué)的最有針對(duì)性的選擇［2］。因此，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段，采取先排查分析清楚管道缺陷狀況，再篩選出適用的非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)，最后按照管道缺陷情況，逐一選擇適宜的修復(fù)技術(shù)的工作思路制定修復(fù)方案。在施工階段，對(duì)質(zhì)量控制要點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)進(jìn)行識(shí)別和記錄，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、提高工程質(zhì)量，保證管網(wǎng)改造修復(fù)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

1 項(xiàng)目概況

本管網(wǎng)改造項(xiàng)目隸屬于某市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程，采取政府與社會(huì)資本合作的PPP模式，政府與社會(huì)資本方共同出資成立項(xiàng)目公司，負(fù)責(zé)項(xiàng)目的投資、建設(shè)與運(yùn)營(yíng)工作，項(xiàng)目公司由社會(huì)資本方控股。社會(huì)資本方由聯(lián)合體組成，各聯(lián)合體成員按照協(xié)議約定承擔(dān)相應(yīng)的工程施工任務(wù)。

項(xiàng)目實(shí)施內(nèi)容是對(duì)該市約113 km2范圍內(nèi)的排水管網(wǎng)進(jìn)行清淤修復(fù)和雨污分流改造，主要工程內(nèi)容為清淤疏通既有排水管網(wǎng)，修復(fù)存在缺陷的管道，改造建設(shè)部分雨污水管道實(shí)現(xiàn)雨污水分流。本項(xiàng)目根據(jù)雨水排放收納水體劃分為5個(gè)分區(qū)（流域），各分區(qū)（流域）主要工程量詳見(jiàn)表1所列。

表1 項(xiàng)目主要工程量

2 修復(fù)方案的制定

科學(xué)合理的設(shè)計(jì)方案是保證項(xiàng)目順利實(shí)施的關(guān)鍵，在項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)階段，采取的工作思路是：先排查分析清楚現(xiàn)狀管道缺陷狀況，明確管道修復(fù)的總體原則；再對(duì)業(yè)內(nèi)常用的非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)進(jìn)行比較，篩選出幾類經(jīng)濟(jì)、高效、適用范圍廣的非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)作為備選，同時(shí)清楚掌握各類技術(shù)對(duì)工況的要求；最后按照管道缺陷情況，逐一選擇適宜的修復(fù)技術(shù)，確定最終的修復(fù)方案。這樣可以充分保證修復(fù)方案的針對(duì)性和經(jīng)濟(jì)合理性。

2.1 管道缺陷狀態(tài)分析

在對(duì)現(xiàn)狀管網(wǎng)全面清淤疏通的基礎(chǔ)上，委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)清淤后的管道進(jìn)行全面的CCTV檢測(cè)，形成檢測(cè)視頻，并出具管道檢測(cè)評(píng)估報(bào)告。組織設(shè)計(jì)和運(yùn)管單位專業(yè)技術(shù)人員查看檢測(cè)視頻成果、復(fù)核管道檢測(cè)評(píng)估報(bào)告，并及時(shí)修訂評(píng)估結(jié)果。根據(jù)復(fù)核和匯總情況，最終歸納出本項(xiàng)目現(xiàn)狀管網(wǎng)存在的主要缺陷類型有：脫節(jié)（TJ）、錯(cuò)口（CK）、破裂（PL）、變形（BX）、數(shù)根（SG）、異物穿入（CR），其中以脫節(jié)、錯(cuò)口和破裂三種缺陷最為普遍，典型照片如圖1所示。

圖1 管道缺陷典型照片

2.2 確定修復(fù)原則

對(duì)現(xiàn)狀管道的缺陷狀態(tài)全面分析清楚后，結(jié)合當(dāng)?shù)剡\(yùn)管單位的經(jīng)驗(yàn)和要求，并與管道修復(fù)專業(yè)公司及設(shè)計(jì)等其他相關(guān)單位研討后，確定了以下的管道修復(fù)原則。

（1）重點(diǎn)考慮管道結(jié)構(gòu)性和安全性。針對(duì)缺陷等級(jí)為III 級(jí)及以上的管道進(jìn)行修復(fù)，缺陷等級(jí)為II 級(jí)及以下的管道列入維修計(jì)劃。

（2）綜合比較開(kāi)挖更換和非開(kāi)挖修復(fù)。經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)和適用性比較，選用開(kāi)挖更換或非開(kāi)挖修復(fù)方式。

（3）綜合比較整體修復(fù)和局部修復(fù)。優(yōu)先采用局部修復(fù)，管道縱向長(zhǎng)距離破裂或局部修復(fù)比例較大時(shí)（一段管道超過(guò)3處）采用整體修復(fù)。

（4）雨污水管道系統(tǒng)分類考慮。重點(diǎn)考慮污水管道的運(yùn)行和安全，適當(dāng)放寬對(duì)雨水管道的修復(fù)要求。

（5）提高雨污水并行管道修復(fù)要求。當(dāng)雨污水管道并行時(shí)，將管道修復(fù)的缺陷等級(jí)要求降低一級(jí)。

（6）對(duì)變形、破裂等有嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性缺陷的管道進(jìn)行原位開(kāi)挖更換，對(duì)異物穿入、支管暗接進(jìn)行改造和封堵處理。

2.3 非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)篩選

通過(guò)查閱大量現(xiàn)有的研究和應(yīng)用成果等資料，并實(shí)地調(diào)查在施的項(xiàng)目，在管道修復(fù)專業(yè)公司的技術(shù)支持下，結(jié)合本項(xiàng)目實(shí)際，對(duì)業(yè)內(nèi)常用的管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了比較，篩選出了綜合效益較高的幾類管道非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)。

2.3.1 紫外光固化法（UV-CIPP）［3］

原位固化法的一種，其原理是通過(guò)紫外光固化待修復(fù)管道內(nèi)拉入的已浸漬了樹(shù)脂的玻璃纖維軟管，在待修復(fù)管道內(nèi)形成內(nèi)襯管。此技術(shù)的特點(diǎn)是需在無(wú)水狀態(tài)下作業(yè)，適用于DN1600以下管道整體修復(fù)。

2.3.2 機(jī)械制螺旋纏繞法

利用纏繞設(shè)備將預(yù)制好的型材逐步推進(jìn)至待修復(fù)管道內(nèi)，通過(guò)纏繞在待修復(fù)管道內(nèi)形成內(nèi)襯管。此技術(shù)的特點(diǎn)是可帶水作業(yè)，可隨時(shí)中斷作業(yè)，適用于DN1000以上管道整體修復(fù)，修復(fù)后管道縮徑量稍大。

2.3.3 局部樹(shù)脂固化法［4］

點(diǎn)狀原位固化法的一種，其原理是通過(guò)氣囊使浸漬了常溫固化樹(shù)脂的氈布緊緊擠壓在待修復(fù)管道內(nèi)壁上，固化后形成管道內(nèi)襯。此技術(shù)的特點(diǎn)是需在無(wú)水狀態(tài)下作業(yè)，適用于管道局部修復(fù)。

2.3.4 不銹鋼雙脹環(huán)法［5］

一種利用不銹鋼脹環(huán)將橡膠內(nèi)襯管固定于待修復(fù)管道內(nèi)壁的方法。此技術(shù)的特點(diǎn)是可帶水作業(yè)，適用于DN800以上管道局部修復(fù)。

2.4 確定修復(fù)方案

通過(guò)上述分析可知，當(dāng)需整體修復(fù)的管道管徑在DN1000～DN1600之間時(shí)，紫外光固化法和機(jī)械制螺旋纏繞法均可行。但紫外光固化法對(duì)作業(yè)條件要求較高，且大直徑管道導(dǎo)流困難。而機(jī)械制螺旋纏繞法雖對(duì)作業(yè)條件要求不高，卻存在縮徑量較大的問(wèn)題。綜合考慮上述特點(diǎn)后，確定對(duì)于DN1500以下的需整體修復(fù)的管道采用紫外光固化法，對(duì)于DN1500及以上的管道采用機(jī)械制螺旋纏繞法。

當(dāng)需局部修復(fù)的管道管徑在DN800 以上時(shí)，局部樹(shù)脂固化法和不銹鋼雙脹環(huán)法都可以使用。但局部樹(shù)脂固化法需無(wú)水作業(yè)，而不銹鋼雙脹環(huán)法可帶水作業(yè)。同樣考慮大直徑管道導(dǎo)流難度，確定對(duì)于DN800以下的需局部修復(fù)的管道采用局部樹(shù)脂固化法，對(duì)于DN800及以上的管道采用不銹鋼雙脹環(huán)法。

表2歸納出上述修復(fù)技術(shù)選用原則，根據(jù)已確定的管道修復(fù)原則，逐個(gè)確定每一處管道缺陷在表2中的位置，即可確定管道的整體修復(fù)方案。

表2 非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)適用范圍及選用原則

3 工程質(zhì)量控制要點(diǎn)

在施工階段，識(shí)別和記錄質(zhì)量控制要點(diǎn)和關(guān)鍵環(huán)節(jié)，不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，提高修復(fù)工程質(zhì)量。根據(jù)歸納，應(yīng)用非開(kāi)挖技術(shù)修復(fù)排水管道需重點(diǎn)關(guān)注以下幾個(gè)方面。

3.1 管道預(yù)處理

非開(kāi)挖修復(fù)工程施工前，應(yīng)對(duì)待修復(fù)管道進(jìn)行預(yù)處理［6］。預(yù)處理的目的是清除影響管道修復(fù)作業(yè)的障礙物，使待修復(fù)管道內(nèi)壁平整清潔，能與內(nèi)襯管結(jié)合牢固。預(yù)處理采用高壓噴射水流，清洗的同時(shí)用真空吸污車將清洗產(chǎn)生的污水和污泥從檢查井內(nèi)抽出。清洗時(shí)，不得在待修復(fù)管道內(nèi)壁某一點(diǎn)停留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，以防止破壞管壁。當(dāng)采用紫外光固化法與局部樹(shù)脂固化法時(shí)，必須將待修復(fù)管道內(nèi)積水清除干凈。若存在滲漏，還需采取注漿等方式進(jìn)行止水處理。若待修復(fù)管道錯(cuò)口嚴(yán)重，超過(guò)管徑的10%時(shí)，應(yīng)采取墊襯等方式使管內(nèi)壁平順。

對(duì)于直徑大于或等于DN500且缺陷為破裂或變形IV 級(jí)的待修復(fù)管道，還需用304 不銹鋼片對(duì)缺陷節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理。

管道預(yù)處理完成后，采用CCTV檢測(cè)預(yù)處理效果。

3.2 修復(fù)材料

管道修復(fù)所用的內(nèi)襯管、型材、套筒、止水材料等進(jìn)場(chǎng)時(shí)，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求做好進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收，保證其規(guī)格型號(hào)、外觀質(zhì)量等滿足設(shè)計(jì)要求。同時(shí)還必須按照《城鎮(zhèn)排水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJT 210-2014）的有關(guān)要求做好取樣檢測(cè)，檢測(cè)其耐腐蝕、抗拉伸、抗裂性、耐久性、材料相容性等指標(biāo)是否滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

修復(fù)所用的內(nèi)襯管在下料和安裝時(shí)一定要留有足夠的富余量，待內(nèi)襯管固化后再割除處理。

3.3 操作要點(diǎn)

修復(fù)工程正式施工前，應(yīng)選擇適宜的待修復(fù)管道進(jìn)行試驗(yàn)段施工，對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行驗(yàn)證和修正，總結(jié)形成工藝指導(dǎo)書(shū)，作為工程施工技術(shù)指引。在施工過(guò)程中，要做好溫度、壓力、時(shí)間、拉力和速度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)的記錄和檢驗(yàn)。

使用紫外光固化法時(shí)，在向待修復(fù)管道內(nèi)拖入樹(shù)脂管前，應(yīng)先在清洗后的待修復(fù)管道內(nèi)鋪設(shè)一層墊膜，減少摩擦和防止刮擦。樹(shù)脂管內(nèi)充氣時(shí)應(yīng)控制好氣壓，使樹(shù)脂管道充分?jǐn)U張，并與待修復(fù)管道貼合緊密。合理控制紫外光燈行進(jìn)速度使樹(shù)脂充分固化，固化過(guò)程中管內(nèi)始終保持壓力，固化后緩慢減壓。

使用機(jī)械制螺旋纏繞法時(shí)，應(yīng)保證內(nèi)襯管道的纏繞作業(yè)與推進(jìn)作業(yè)同步、平穩(wěn)、勻速進(jìn)行，鎖扣要連接牢固并注入密封劑和膠粘劑，管間環(huán)狀空隙要注漿密封。

使用局部樹(shù)脂固化法時(shí)，樹(shù)脂和輔料的配比應(yīng)合理，氈筒應(yīng)在真空條件下預(yù)浸樹(shù)脂，樹(shù)脂的體積應(yīng)有10%的余量，氈筒必須緊固在氣囊上防止滑落，氣囊的充氣、放氣應(yīng)緩慢均勻。

使用不銹鋼雙脹環(huán)法時(shí)，橡膠帶和不銹鋼脹環(huán)安裝固定時(shí)，先用螺栓、楔形塊、卡扣等構(gòu)件使套環(huán)連成整體，再緊貼待修復(fù)管道內(nèi)壁，使用專用液壓千斤頂對(duì)不銹鋼脹環(huán)施壓并鎖定。宜同時(shí)對(duì)修復(fù)位置土體進(jìn)行注漿加固，填充空洞防止?jié)B漏。

3.4 修復(fù)后檢測(cè)

對(duì)于局部修復(fù)的管道，施工完成后通過(guò)CCTV 檢測(cè)，查看修復(fù)部位是否漏水、安裝是否緊湊無(wú)松動(dòng)；接口是否嚴(yán)密、貫通、平順、均勻；內(nèi)襯表面是否光滑、無(wú)褶皺、無(wú)脫皮。

對(duì)于整體修復(fù)的管道，施工完成后進(jìn)行閉水試驗(yàn)，驗(yàn)證修復(fù)后管道的嚴(yán)密性。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，本項(xiàng)目管道修復(fù)完成后的一次檢測(cè)合格率達(dá)到了95%以上。

4 問(wèn)題與建議

在實(shí)施修復(fù)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)一部分管道的缺陷是管材質(zhì)量問(wèn)題引起的，還有一部分缺陷是由外力破壞引起的，可見(jiàn)加強(qiáng)排水管網(wǎng)原材質(zhì)量管控，做好運(yùn)行過(guò)程中的維護(hù)與監(jiān)管，是保證排水管網(wǎng)正常使用的關(guān)鍵。

本項(xiàng)目實(shí)施前，當(dāng)?shù)乜晒﹨⒄战梃b的經(jīng)驗(yàn)較少，因此將管道清淤和修復(fù)分為兩個(gè)階段進(jìn)行，目的是為了徹底摸排清楚管網(wǎng)缺陷狀態(tài)后再選擇適宜的修復(fù)方案，保證方案的針對(duì)性和工程成本的可控。這就會(huì)導(dǎo)致在管道首次清淤后到修復(fù)前的這一時(shí)間段內(nèi)，管道會(huì)再次污染或淤堵，增加了管道修復(fù)時(shí)的預(yù)處理工作量。建議其他同類型工程采取選擇有代表性的管段作為樣本段，采用上述方法確定修復(fù)方案，后續(xù)的施工作業(yè)采取清淤與修復(fù)同步進(jìn)行的方案，這樣可縮減一部分成本并大幅度提高工程進(jìn)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

在篩選過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在很多非開(kāi)挖技術(shù)使用的設(shè)備和材料均實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，本項(xiàng)目選用的幾類非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)也都基本采用了國(guó)產(chǎn)化設(shè)備和材料，使工程成本大幅降低。隨著技術(shù)的日漸成熟，成本的進(jìn)一步降低，非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)必將迎來(lái)更加廣闊的應(yīng)用前景。

本項(xiàng)目選用的幾類非開(kāi)挖技術(shù)，受管道缺陷狀態(tài)、地理?xiàng)l件、作業(yè)環(huán)境和工程投資等多方面限制，具有一定局限性，并不能適用于所有地區(qū)。但根據(jù)整個(gè)項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)踐總結(jié)出來(lái)的確定修復(fù)方案的思路和建議，以及各類技術(shù)的質(zhì)量控制要點(diǎn)，對(duì)同類型工程項(xiàng)目具有參考和借鑒價(jià)值。