城市污水管網修復技術工程應用及技術要點分析

李 曉

上海市政工程設計研究總院（集團）有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510000

隨著城市化建設發展的規模不斷擴大，帶來大量的老舊城區改造和城市配套設施的改造完善需求，其中市政配套污水管網的完善和發展建設與人們的生活和城市環境的改善息息相關，文章以東莞市水務運營管理部門開展的各鎮街、城區污水管網修復工程實例為依托，針對污水管網修復建設實施過程中設計重點和難點進行分析論證，并提出切實可行的解決思路，為污水管網修復項目設計和建設提供參考。

1 污水管網運營期間常見問題

（1）管道老舊破損裂開，造成路面塌陷，井內積水，上游排水不暢。

（2）污水管道內出現大量浮渣和沉積物，影響管道有效過流斷面。

（3）管道接口材料脫落、管道破損等處出現滲漏性缺陷。因地下水滲入管道導致周邊水土流失、塌陷等，造成管道周邊建構筑物存在安全隱患。

（4）污水管道內有大體積異物進入阻擋過流斷面，導致上游污水不能及時排除。

（5）污水管道因不均勻沉降出現起伏情況，引起上游管道淤積堵塞。

（6）管道基礎損壞導致管道脫節錯位，引起上部土體下沉塌陷，錯節處也經常會引起地下水滲漏進入污水管。

圖1 污水管老化破裂檢測圖

圖2 污水管浮渣及沉積物QV檢測圖

圖3 污水管滲漏進水QV檢測圖

圖4 污水管異物堵塞QV檢測圖

圖5 污水管起伏QV檢測圖

圖6 污水管錯口、脫節QV檢測圖

2 污水管道修復技術及適用范圍

管道的修復應根據現場實際情況采取相適應的技術措施，污水管道修復技術按照大的分類分為開挖修復和非開挖修復，其中開挖修復結合管道埋深和周邊實施條件又分為放坡開挖和支護開挖。管道非開挖修復常用的修復技術有局部樹脂固化法、不銹鋼雙脹環法、紫外光固化CIPP修復及墊襯法等。

2.1 開挖修復

（1）放坡開挖：放坡開挖一般適用于管道埋設較淺（H＜3m），周邊現狀施工場地較為寬闊處，結合地質條件和地下土壤類別合理選取放坡系數。放坡比例應根據實際土層決定，中風化巖層取1:0.5，強風化及全風化巖層取1:1，砂質黏性土取1：1，黏土取1：1.5，淤泥、粗砂及填土取1:1.75。

（2）支護開挖：支護開挖用于管道埋深較大，管道開挖周邊場地受限處，如修復管段周邊有建構筑物、重要市政給水、電力、通信或燃氣管線，臨近道路車行道或車行道下方等情況下。鋼板樁選型需結合工程實際地質條件進行選擇。

2.2 非開挖修復

針對敷設于道路交通繁忙、現狀市政管線復雜密集、環境敏感等地區的排水管道的修復更新應優先選用非開挖修復技術。

非開挖修復技術適用于復雜地形，突破了交通干線、建筑下復雜的管線等限制，保證了市政管道修復施工暢通。非開挖修復技術的應用，能提升地下管道安裝精度，切實保障施工質量[1]。

非開挖修復、更新管道工程應根據管道安全檢測評估鑒定報告進行設計，并確定修復或更新方法。工程實踐中常用到的非開挖修復技術主要有局部樹脂固化法、不銹鋼雙脹環法、紫外光固化CIPP修復、墊襯法等。

2.2.1 局部樹脂固化法

（1）工藝流程

局部樹脂固化法施工工藝流為：1）將待修復管道上、下游緊鄰關口及前一段排水管關口分別用堵水氣囊封堵，然后對管道進行清淤。2）將氈筒用適合的樹脂浸透。3）將樹脂浸透的氈筒繞于氣囊上，在CCTV引導下到達要修復點。4）向氣囊充氣，氣體使氈筒和補丁被壓覆在管道上，保持壓力待樹脂固化。5）氣囊泄壓縮小并拉出管道。6）進行CCTV檢視和施工質量檢測。

（2）管道預處理

管道預處理為局部樹脂固化法關鍵環節，管道預處理的質量要求：管道清淤、預處理后應使管道內部暢通，沒有尖銳突出物、淤泥沉積及水涌入現象。

（3）適用條件

局部樹脂固化法適用條件詳見表1。

表1 局部樹脂固化法適用條件表

2.2.2 不銹鋼雙脹環法

（1）工藝及特點

不銹鋼雙脹環法工藝利用專用液壓設備，對不銹鋼脹圈施壓，將特制高強度密封止水帶安裝固定在接口處，并使安裝壓力符合管道運行要求，從而在接縫處建立長久性、密封性的軟連接，使管道恢復原設計承壓能力，能夠保證管道的正常運行。具體工藝見圖7。

圖7 不銹鋼雙脹環法工藝圖

該技術采用的主要材料為環狀橡膠止水密封帶與不銹鋼套環，在管道接口或局部損壞部位安裝橡膠圈雙脹圈，橡膠帶就位后用2～3 道不銹鋼脹環固定止水。不銹鋼雙脹圈施工速度快，穩定性較好，可承受一定接口錯位（≤3cm），止水套環的抗內壓效果比抗外壓要好，但對水流形態和過水斷面有一定影響。

（2）適用條件

不銹鋼雙脹環法工藝是專用于大口徑管道接口錯位、脫落、管道結構性破裂、滲漏的非開挖修復技術，所修復管道基礎結構應基本穩定、管道線形沒明顯變化、管道壁體堅實不酥化。適用于管徑為800～3000mm的球墨鑄鐵管、鑄鐵管、鋼管、強化混凝土管道修復和維護工程。該修復工藝應與鉆孔注漿法聯合使用。

2.2.3 紫外光固化CIPP修復

（1）工藝原理及特點

紫外光固化CIPP修復技術是在不改變所修復管道位置的條件下，先將浸透樹脂的軟管通過牽拉壓縮空氣壓緊等方式使軟管與待修復管道內壁緊密貼合，然后利用軟管內樹脂遇紫外線固化的特性，將紫外線燈放入充氣的軟管內并控制紫外線燈在軟管內以一定速度行走，使軟管由一端至另一端逐步固化，緊貼待修復管道內壁，形成一層堅硬的“管中管”結構，從而使已發生破損的管道在原位得到修復，具體工藝圖詳見圖8。

圖8 紫外光固化CIPP修復工藝圖

紫外線固化工藝修復后，管道強度提高，耐腐蝕，表面光滑，修復可靠，過程可控，無縫無漏，與管道貼合良好。且該工藝不受環境溫度影響，冬、夏兩季同樣可以施工[2]。紫外光固化修復施工將對道路交通、周圍環境、地下管線等影響降到最低，短時間內解決管道破損問題，體現該管道修復技術充分優越性[3]。

（2）適用條件

紫外光固化修復技術適用于不同管徑的排水管道，適用于各種結構性缺陷及圓形、蛋形、橢圓形等非常規形狀的管道[3]。工程實踐中，主要用于排水管道出現Ⅲ級破裂、Ⅲ級腐蝕或Ⅳ級腐蝕等較嚴重的結構性缺陷修復。

2.2.4 墊襯法

（1）技術原理

采用墊襯法進行防滲加固處理，先對管道內部進行清理，將速格墊預制的內襯墊用機械設備牽引入管道，然后注水將襯墊撐起。采用高徽漿SG100將速格墊與管道之間空隙填充。高徽漿SG100料固化后，速格墊便與管道內壁錨固在一起，形成內襯結構，起到防滲維護作用。

（2）技術優勢

1）采用的速格墊是一種高分子樹脂材料，性能穩定，即使在特別惡劣的環境下也能保證產品安全持久的密封性能；2）具有突出的耐化學腐蝕性能與優良的耐磨性能，使用壽命長；3）墊襯材料具有良好的抗撕裂性能與良好的抗熱變形性能，能夠適應二次變形；4）具有優良的抗壓性與防滲透性能；5）加固性能好，在流動性較好的注漿料的支持下，通過對缺陷部位及接頭縫的填充，管道加固能夠順利實現；6）經修復處理后內襯表面光滑，糙率系數小，可提高輸水能力；7）無需使用大型設備，施工、便利安全可靠，能夠在較短時間內完成[4]。

（3）適用條件

墊襯法可對各類管道缺陷進行全面修復，包括滲漏，裂縫，破裂，脫節，腐蝕等，使用范圍廣，適應性強。適合混凝土管、鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼管、塑料管及石砌涵管等。對管道曲線走向，輕微起伏，錯位情況下均可進行安裝，無需大型機械施工，不影響周邊環境，適合于各大城市中的管道修復中使用。

3 污水管道修復技術要點

3.1 管道修復方法選擇

（1）對于管道結構性缺陷等級較低、不具備開挖修復條件或開挖修復難度較大的管道工程，優先考慮采用非開挖修復。

（2）當缺陷范圍較大，局部修復措施無法修復時應采取整體開挖修復措施。

（3）當一段管（兩檢查井之間）結構性缺陷個數較多（≥3處）或缺陷級別較高時應采取整體修復措施進行處理。

（4）當缺陷類型采用非開挖措施無法修復時，應采用局部開挖或整體開挖處理，開挖方案應結合現場實情設計。

（5）宜采用整體修復措施的不應采取局部修復方法處理。

3.2 排水導流措施

目前管網修復項目施工期間基本是按照施工經驗或現場有限條件選用潛污泵，常出現選用導流泵規模偏小，無法滿足現場施工導流需求，常遇問題為：（1）影響上游用戶污水正常排放；（2）修復管段上游處擁堵憋壓，對上游封堵設施造成安全隱患；（3）造成項目工期延長。因此施工期間污水導流量的準確選擇是項目順利開展的關鍵，以下對施工導流流量合理選擇提出解決方法。

（1）經驗法：根據管養單位提供修復管段上游實際排水量確定導流泵流量。

（2）服務面積推算法：根據修復管道上游規劃服務面積計算出管道服務范圍（服務面積為A1）內平均日流量Qd，結合地形圖等資料計算出擬修復管道對應已建成區服務面積A2。管道實際排水流量通過公式推算選取：Qd’=A2/A1×Qd。

上式中：Qd—平均日生活污水量（m3/d）；q—綜合污水面積比流量（m3/（hm2·d））；F—服務面積（hm2）。

（3）理論計算法

1）根據所修復管段管徑及對應最大設計充滿度、排水坡度反推估算得出污水管道上游綜合生活污水量QS（最大日最大時設計流量），因QS為瞬時流量，按此流量選擇導流泵規模過大，根據施工導流經驗建議按照平均日流量作為導流泵流量參數選擇依據，可滿足管道內污水日排放需求。

2）以綜合生活污水量QS為基礎數據，根據平均日流量Qd、綜合生活污水量QS、綜合生活污水總變化系數KZ之間對應線性關系試算反推出所修復管段上游管道內平均日流量Qd，按照平均日流量選取導流泵流量。

3.3 施工安全防護措施

（1）應按現行行業標準《城鎮排水管渠與泵站維護技術規程》CJJ 68的有關規定對原有管道進行封堵。當管堵采用充氣管塞時，應隨時檢查管堵的氣壓，當管堵氣壓降低時應及時充氣。

（2）封堵墻堵水：根據管徑大小砌筑封堵墻，當修復管道管徑小于DN600采用氣囊封堵，當管徑≥DN600采用氣囊封堵+磚砌封堵墻結合方式。

（3）當管堵上、下游有水壓差時，應對管堵進行支撐。

（4）臨時排水設施的排水能力應能確保各修復工藝的施工要求。

（5）在檢查井清理及通風換氣環節，作業人員需佩戴通信工具和勞保用品。

4 結語

文章針對解決污水管網修復工程中的整體設計、施工技術方案進行了較完善的分析論證，前期通過管網檢測確定管道缺陷類型，針對缺陷類型選取管網修復技術，對各類管網修復技術原理、特點、適用條件進行具體論證說明。同時，文章針對設計和施工過程關注要點問題進行了解析說明，并提出了具體處理方案，為解決同類型和類似管網修復工程提供借鑒和指引。