論非開挖技術在市政給排水工程中的實踐

許世明

(北京建工路橋集團有限公司，北京 101318)

非開挖修復是一項較為先進的技術，為管道滲漏問題處理提供了有效途徑。在無法開挖修復路段，采用非開挖技術修復管道，不會影響交通通行。借此就對排水工程中非開挖技術應用展開分析探討。

1 市政給排水工程中非開挖技術概述

市政給排水工程非開挖技術是為了確保地貌環境在實際施工過程中不會受到影響所采用的新型技術。其技術主要應用在地下排水工程管道施工環境內，相比較傳統管道開挖技術而言，利用非開挖技術不但能夠有效降低施工建設成本，更能夠有效縮短施工時間，減少精力投入，為城市交通環境穩定性構建提供良好技術平臺[1]。首先，施工流程是通過地下鉆孔方法，順著打孔設計軌跡進行導向孔工作，而后再進行回擴，當孔徑滿足實際管道敷設尺寸時，再將待鋪設管道拉入孔內。期間，施工流程應當時刻秉承導向儀數據進行測量校對，這樣才能夠確保整體導向工作與后續管道相互契合，并確保市政給排水工程管道體系完善。

另外，在進行市政給排水工程非開挖施工過程中，依據施工方法特性，在實際道路及農田環境中，能夠確保實際交通體系不會受到影響，并且也不會破壞地貌植被，在整體生活環境體系內部工作過程中，更不會造成較大干擾。此種施工優勢是開挖工作所無法具備的，同樣在實際環境營造方面，開挖工作也難以保證整體工程環境保持系統性，以至于后續工作延伸難以有較好進展條件[2]。其次，在建筑物環境和交通干線地段內，利用非開挖技術能夠確保地下環境穩定性，針對相應管線條件能夠有效避讓，對整體功能環境而言又具備有效空間在地下環境統籌優勢，從而確保了整體工程質量條件完善，并為后續施工成本提供良好協調平臺。但若出現大范圍地質阻礙情況，針對非開挖施工技術便會造成難以處理的情況，同樣這也是當前市政給排水工程非開挖技術有效開展的核心技術難題。

2 非開挖技術種類及特點分析

2.1 不銹鋼雙脹環修復技術

此項非開挖技術通過在管道局部損壞部位安裝環狀橡膠止水密封帶和不銹鋼套環以達到止水目的。

(1)適用范圍。此技術適用于鋼筋混凝土管材、球墨鑄鐵管材等超大管徑排水管道修復。當排水管道出現錯位、脫節、變形等結構性缺陷，以及管道內壁出現露石、沙眼、剝落等病害時，可以采用不銹鋼雙脹環修復技術。

(2)優點。施工便捷、修復速度快，修復后質量穩定性較高，止水套環具備良好抗內壓效果，與管道開挖技術相比，此項技術可節省路面開挖與修復產生的費用，減少對周圍建筑物和正常道路交通影響。

(3)缺點。造成排水管道斷面一定損失，影響后續管道養護疏通作業。

2.2 不銹鋼發泡筒修復技術

此技術通過在排水管道局部損壞部位安裝不銹鋼薄板和泡沫塑料板以達到修復目的，在安裝泡沫塑料板時需要將其卷成桶狀，噴涂發泡膠，借助膨脹氣囊使泡沫塑料板緊貼管口，起到止水作用。

(1)適用范圍。適用于塑料管材、鋼筋混凝土材質的排水管道局部修復，要求所修復管道不存在明顯線形變化，管道壁體結構較為穩定。

(2)優點。施工速度快，可帶水作業，修復效果好，基本不會引起水流變化。此項技術施工成本較低，無需開挖路面，對道路交通影響小。

(3)缺點。此項技術要配合使用土體注漿技術，造成管道斷面出現損失，不利于后續養護疏通設備維護[3]。

2.3 現場固化修復技術

此項技術主要借助氣囊成型技術促使涂灌樹脂的氈筒緊密貼合需要修復部位，再用紫外線固化此處，達到修復目的。

(1)適用范圍。適用于鋼筋混凝土材質排水管道局部和整體修理，對管徑超過800mm的管道需要施工人員下井管修理，對管徑800mm以下管道用電視監測車自動探測修復位置，放入氣囊固定后進行修復。不適用于管道基礎斷裂、連接口錯位、坍塌變形等損壞修復。

(2)優點。施工時間短，可多點位同時修復，提高施工效率。施工成本低，無需開挖路面，不會產生施工垃圾。

(3)缺點。需要聯合使用土體注漿技術。

2.4 機械制螺旋管內襯修復技術

此技術通過在舊管道內部不斷前進使帶狀型材形成新管道，并在新舊管道之間注漿，促使新管道緊密貼合舊管道，形成新的管道整體結構。

(1)適用范圍。適用于大型矩形箱涵和不規則排水管道修復，固定口徑技術可修復450mm～3 000mm管徑排水管道，擴張法可修復150mm～800mm管徑排水管道。此項技術不適用于發生嚴重沉降、管道接口錯位的窖井修復。

(2)優點。此項技術可在保持水流30%情況下完成修復作業。新管道口徑與原管道相比會縮小5%左右，因新管道內壁粗糙系數較低，使其整體水流輸送能力不會發生較大變化。

(3)缺點。此技術需要聯合使用土體注漿技術，在下放新管材后注漿，用于新管材固定。

2.5 短管焊接內襯修復技術

此項技術是在舊管道中插入HDPE管形成“管中管”復合結構，發揮出HDPE管耐腐蝕、耐滲透等性能優勢，以及原舊管道剛性、強度優勢，對排水管道進行修復。

(1)適用范圍。此項技術適用于修復變形、輕度錯位、 腐蝕、脫節、局部露石、內壁剝落、窖井損害、預防性修理排水管道。不適用于內壁破碎、錯位超過4cm、管線嚴重變形、嚴重沉降的排水管道修理。

(2)優點。修復后管道流動性、抗壓性、抗沖擊能力明顯增強，使用壽命可延長50年以上；HDPE管可一次穿插長達1km～2km，滿足快速修復作業要求，縮短管道停用時間。

(3)缺點。修復后的新管道斷面明顯小于舊管道。

2.6 折疊管牽引內襯修復技術

此技術是先將PE軟管折疊成U型，再將PE軟管牽引到被修復管道中，借助壓縮空氣將PE軟管復原，使PE軟管緊密貼合原管道。

(1)適用范圍。適用于管徑在300mm～600mm范圍內的所有材質排水管道修復。不適用于嚴重沉降、破裂、基礎斷裂、接口錯位的管道修復。

(2)優點。折疊成U型的管材截面積縮小三分之一左右，能夠減少管材進入管道后產生的摩擦阻力；PE管材具有良好防腐、防滲功能，可起到穩定管道結構的作用；與其他技術相比，此技術造成原管道截面損失相對較小[4]。

(3)缺點。當PE管材牽引過程中，可能會因管材走向偏離、破裂造成結構破壞。

3 非開挖技術在市政給排水工程中的實踐應用

3.1 工藝比選

由上文分析可知，排水管道非開挖修復技術種類較多，每一種都有自己的適用范圍和優缺點，截止到目前，沒有任何一種非開挖修復技術能夠適用于所有情況，且毫無缺點。所以要結合實際情況，選取最為適宜的技術，達到預期修復效果。市政給排水工程以污水管線為主，在長期使用中，管道存在一定程度腐蝕、滲漏，對于這樣的管線，原則上應當以半剛性修復為主，依托原本管道結構，選用全新內襯管，使其只承受來自于外部的靜水壓力，土體壓力、動荷載則由原管道承擔。加入內襯后的排水管道，應當能夠滿足過水需求。在非開挖修復技術選擇上，既要考慮增強管道強度，還要便于施工，并且工期越短、成本越低越好。下面針對不同管徑排水管道，選取適宜非開挖修復技術。

3.1.1 DN300-DN600

針對市政給排水工程中，管徑為DN300-DN600的污水管道，可以采用短管內襯法進行非開挖修復，該技術優點體現在如下方面：施工過程中，不需要開挖工作坑，作業時使用工具設備比較簡單，基本上不會影響到正常交通通行，套入的PE管具有獨立強度，不但能夠使管道排水流量需求得到滿足，而且還能使管道結構安全問題獲得有效解決。與其它適用于中、小管徑的非開挖修復技術相比，該技術造價更低。

3.1.2 DN600-DN1500

針對市政給排水工程中，管徑在DN600-DN1500的污水管道，可以采用非開挖修復技術中的UV內襯法。該技術優點體現在如下方面：施工過程中，不需要開挖工作坑，可以在夜間施工，基本上不會對交通通行造成影響。與翻轉內襯法相比，內襯材料性能得到優化，抗拉強度更高。固化周期比較短，無需配置熱水、蒸汽等，施工過程不會產生廢水，不會影響到周邊環境。UV內襯以拉入方式就位，作業時不需要翻轉，固化全程在監控下完成，可以使質量得到保障。

3.1.3 DN1500以上

在市政給排水工程中，管徑超過DN1500的排水管道，在非開挖修復技術選擇上，應當以翻轉內襯法作為首選，該方法優點體現在如下方面：施工過程中，不需要開挖工作坑，可以在夜間施工，基本上不會對交通通行造成影響。適用范圍更廣，在中、小管徑非開挖修復中同樣具有良好適用性。

3.2 施工技術要點

3.2.1 導水

在對管道保護前，要先導水，根據不同情況，可以選擇相應導水方案，具體要點如下。

(1)直線型導水。為確保排水管道非開挖修復施工順利開展，最大限度減輕對周邊管路影響，可以采取分段導水方法。即在修復某段管線前，用皮塞將該段起始端檢查井管口堵嚴，并在上游檢查井內布設水泵和一定長度的水帶，以此向下游檢查井中導水。由于直線型導水具有短期不間斷性特點，所以導水時，必須安排專人負責看管水泵，注意上下游水位及水泵運轉等情況，如果出現異常狀況，要及時采取相應措施加以處理，避免污水跑、冒對周邊環境造成污染，對居民生活產生影響。

(2)附近有并列污水管道。當污水管道以并列方式布設在道路兩側時，由于每一段管道下游均為獨立。故此，在導水時，可以從一段向另一段導入。具體做法如下：對某一段污水管道進行非開挖修復施工前，可先用皮塞將本段管道起始端檢查井管口堵嚴，隨后將水泵和一定長度的水帶等設備，布設到上游檢查井中，以此來向另一段污水管道內導水。

(3)軟渡管導水。當排水管道管徑比較大，且管段為大流量排水時，可以采用機械導水。但機械設備運用，會導致導水施工成本增大，出于經濟性方面考慮，可選用軟渡管導水方法。具體做法是在排水流量高峰時，用水泵提升導水，確保過水能力，在排水流量處于低谷時，利用布設在導流段的軟渡管排水。這種導水方案最為突出的特點就是節能。

3.2.2 清淤

排水管道在使用一段時間后，管內會有一些淤積滯留物，一般情況下，管道存泥量約為40%左右，個別管段中淤塞大量建筑垃圾，嚴重時甚至會塞滿整個檢查井。故此，在非開挖修復施工前，要對管道進行清淤，以此確保施工能夠順利進行，避免安全事故發生。由于污水管道內含CO2、CH4以及H2S等氣體， 當以上氣體濃度達到爆炸臨界點時，若是遇到明火，則會引起爆炸。為避免這一情況發生，作業人員下井前，要檢測氣體濃度，確定是否超標，若是井內含有害氣體，要先通風排除，之后便可開始清淤。可選擇清淤方法有兩種，一種是水力清淤，另一種是機械清淤。

(1)在排水管道清淤中，水力清淤方法比較常見，即借助高壓噴射車及相關設備，通過汽車引擎驅動高壓泵，將加壓后的水送入射水噴嘴內，利用水射出后產生的反作用力，達到清洗管道壁的效果。從管道壁上被清洗下來的淤積物，會被水流沖入檢查井內，由吸泥車進行處理。

(2)機械清淤法是在需要清淤的管道段內穿過TT片，并將鋼絲繩牢固系在TT片一端，鋼絲繩另一端綁在清通工具上，同時在管道兩端設置絞車，鋼絲繩系在絞車上，絞車帶動鋼絲繩拉動清通工具，將管段內淤泥刮到下游檢查井內，以此來達到清淤目的。

3.2.3 非開挖施工

(1)短管內襯法施工工藝流程：勘探施工現場，加工PE短管，導水、清淤，安置施工設備，連接短管，通過液壓牽引方式鋪設，修復后拆除設備，處理管頭和支線。

(2)UV內襯法施工工藝流程：施工現場全面勘測，導水、清淤，將保護膜拉入待修復管段，拉入內襯軟管，通過紫外線進行固化處理，處理管頭和支線后，檢測驗收。

(3)翻轉內襯法施工工藝流程：以內窺方式檢測管道，對局部管道加以處理后，導水、清淤，翻轉內襯，固化后處理端頭，檢驗合格，通水運行。

4 結 語

非開挖修復技術在排水工程中應用，能夠在不開挖工作坑前提下，完成管道滲漏等問題修復和有效處理，不會對車輛通行造成影響。未來一段時期，要加大對非開挖修復技術研究力度，除對現有方法持續優化外，還應開發一些新技術，以更科學技術方案和更合理施工內容為給排水工程提供服務。