上海地區排水管道非開挖修復設計要點分析

袁紅丹（上海友為工程設計有限公司，上海 200093）

0 引 言

上海市現狀排水管道總長度約2.9萬km，其中大部分管道建于20世紀七八十年代，部分管段現狀存在著結構性或功能性缺陷，影響排水系統的功能，并存在安全隱患。隨著《上海市城鎮排水管道非開挖修復技術實施指南(試行）》、CJJ/T 210－2014《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》、DG/TJ 08－2354－2021《城鎮排水管道非開挖修復技術標準》等的實施，上海市正逐步開展排水管道檢測評估與修復工作。相較于采用傳統的開挖翻排原管道，管道原位非開挖修復的優勢逐漸顯現[1]。

排水管道非開挖修復分為局部修復、整體修復和輔助修復。局部修復方式主要包括點狀原位固化法、管片拼裝內襯法、套環法和嵌補法等；整體修復方式主要包括原位固化法、螺旋管內襯修復法、牽引內襯修復法、涂層內襯修復法等；常用的輔助修復為地基加固防滲處理技術，即土體注漿法，主要包括管道預處理、地基加固防滲等[2]。本文就目前上海地區常用的排水管道非開挖修復技術的特點、適用范圍等方面進行論述的同時，結合上海市浦東新區某區域排水管道修復工程實例，對排水管道非開挖修復工藝的選擇等設計要點進行分析，以期為類似區域排水管道修復工程設計提供參考。

1 非開挖修復技術分析

1.1 局部修復

（1）嵌補法。嵌補法是一種局部嵌補修理方法，應用較多的為聚氨酯、聚硫密封膠、環氧焦油砂漿等柔性材料。嵌補法抗變形能力較強，堵漏密封效果較好，具有較強的經濟性和可操作性；但施工周期較長，不適合DN800 mm以下管道。該技術適用于排水管道的接口堵漏修理、檢查井維修。

（2）套環法。套環法是在局部損壞部位安裝止水套環的局部修理方法。常用的套環法有不銹鋼雙脹環、不銹鋼快速鎖等。套環法施工速度較快，無須固化，質量穩定性較好，修復過程可帶水作業；但對管道內水流形態和過水斷面有一定影響，不適用于絞車疏通。該技術適用于≥DN800 mm及特大型管道局部損壞修復。

（3）點狀原位固化法。點狀原位固化法是將整體修復法用于局部修理的方法，是指利用氈筒氣囊局部成型技術，用氣囊將涂灌樹脂的氈筒與管道貼緊，然后用紫外光照射等方法將其加熱固化。點狀原位固化修復施工速度快，修復后的管道具有耐腐蝕、耐磨損的特點，使用壽命長；但材料成本較高，大口徑管道修復成本較高。該技術適用于排水管道局部維修，也適用于檢查井維修。

（4）管片拼裝內襯法。管片拼裝內襯法又稱管片模塊內襯法，是一種可承載式復合管構筑技術。依據老舊下水管道的形狀和尺寸，將透明、輕量的聚氯乙烯（PVC）塑料管片模塊從檢查井置入，使用特制螺栓、螺帽進行拼裝，隨后在現狀管道和管片模塊之間填充專用填充料，使其連成一體。管片拼裝內襯法可在管道運行中施工，操作靈活，設備占地面積小，修復后管道強度增大。該技術適用于非開挖修復DN1 000～DN3 000 mm的大口徑污水管道。

1.2 整體修復

（1）原位固化修復技術。原位固化修復是一種原理同點狀原位固化、最終制成內襯樹脂新管的方法。原位固化修復技術施工速度快，且整體修復效果好，修復后的管道具有耐腐蝕、耐磨損的特點；但材料成本較高。常用的紫外光原位固化技術可修復的管徑范圍為DN150～DN1 600 mm，水翻原位固化技術可修復的管道管徑范圍為DN150～DN2 200 mm[3]。

（2）螺旋管內襯修復技術。螺旋管內襯修復技術利用制管機將塑料板帶繞制成螺旋狀管，不斷向舊管道內推進，在現狀管道內形成新的內襯管。常用的機械制螺旋管內襯修復技術可帶水操作，施工速度快，修復后的管道內壁光滑，耐腐蝕；但材料成本較高。該技術可修復的管道管徑范圍：擴張法為DN150～DN800 mm，固定口徑法為DN450～DN3 000 mm[4]。

（3）牽引內襯修復技術。牽引內襯修復是將整條塑料管通過牽引機由檢查井牽引進入現狀管道內，并對內襯管和現狀管道間隙進行填充處理，形成新的內襯管。牽引內襯修復對管道進行整體修復，加強結構型復合管結構，其速度快、相對價格低；但對于有一定變形和錯位的管道修復難度較大。常用的折疊管牽引內襯修復技術可修復的管道管徑范圍為DN300～DN600 mm。

（4）涂層內襯修復技術。涂層內襯修復是將砂漿類、環氧樹脂類、聚脲脂類等防水或防腐材料置于管道或整個內表面，實現管道表面防腐，并增加管道強度。涂層內襯修復主要應用于防腐處理，設備簡單，施工方便，涂層內襯柔韌性好、無接縫；但對管道表面處理要求高，工期長。常用的水泥基聚合物涂層內襯修復技術適用的管道管徑范圍為≥DN800 mm。

1.3 輔助修復

常用的輔助修復方式為地基加固防滲處理技術，即土體注漿法。通過對排水管道周圍土體和接口、檢查井底板、四周井壁等部位進行注漿，形成隔水帷幕防止滲漏，同時固化周圍土體，填充土體空洞，增加地基承載力、變形模量。

地基加固防滲處理是排水管道非開挖修復的基礎，可提高管道的穩定性，并防止道路路面沉降，是管道非開挖修復的前期處理工藝。

2 工程案例

2.1 工程概況

案例工程為上海市浦東新區某區域50 km排水管道修復工程，范圍涉及7個鎮，共60個路段，路段總長約77.6 km。根據閉路電視（CCTV）檢測報告和視頻資料，工程涉及的60條路段排水管道中，管徑≥DN800 mm的主支管多為鋼筋混凝土管，管徑≤DN600 mm的主支管多為高密度聚乙烯（HDPE）管或玻璃鋼夾砂管，雨水口連管多為硬聚氯乙烯（PVC-U）管。每條路段均存在三級及以上結構性缺陷，鋼筋混凝土管普遍問題為滲漏、破裂和脫節，塑料管普遍問題為破裂、滲漏、脫節和變形，檢查井主要存在滲漏、破裂等結構性缺陷。排水管道和檢查井內部的腐蝕現象導致管道和檢查井的承載能力降低，而破裂、滲漏等問題會造成地下水土流失，進而導致路面沉陷和管道徹底被破壞或坍塌。

本工程范圍屬于城市建成區，道路兩側涉及住宅、醫院、酒店、辦公樓等公共建筑，白天交通流量較大。地下公用管線均已建成，大多數路段尤其是路口，地下管線較為密集。若采用開挖翻排施工，一方面對市民交通出行和周邊環境影響較大，另一方面也會給周邊地下管線造成一定的安全隱患。因此，排水主支管優先采用非開挖修復的方式，非開挖技術難以解決的結構性缺陷局部采用開挖翻排管道的方式予以更新。

2.2 修復設計原則

（1）本工程僅修復存在結構性缺陷的管段，功能性缺陷不列入工程內容。結構性缺陷的修復范圍包括二級及以上等級的缺陷，原則上一級結構性缺陷（一級破裂、一級滲漏、一級樹根除外）不修，對于二級及以上結構性缺陷同時采用土體注漿加固。

（2）原則上優先選擇非開挖修復方式，以減少施工對交通的影響，縮短周期。特別是管道沿線地下管線較密集的路段，采用非開挖修復。

（3）雨水連管的修復設計。同一管段的結構性缺陷≤2處時，以局部修復為主，維持現狀管徑不變；同一管段的結構性缺陷≥3處時，開槽翻排。

（4）主支管的修復設計。同一管段結構性缺陷＜3處且缺陷等級＜三級時，采用局部修復。同一管段結構性缺陷≥3處時：塑料類管如高密度聚乙烯（HDPE）管、硬聚氯乙烯（PVC-U）管、聚氯乙烯（PVC）管、玻璃鋼管等，采用整體修復；鋼筋混凝土雨水管道（含混凝土管等）采用局部修復為主。對管徑＜800 mm且存在三級及以上破裂或錯位的塑料管、管徑＜800 mm且存在四級錯位的混凝土管，采用開槽翻排。

（5）預處理。對采用原位固化法整體修復的管段增加以下預處理：若管徑＜800 mm的塑料管存在滲漏或四級脫節，管徑＜800 mm的非塑料管存在三級及以上的破裂、滲漏或四級脫節，以及管徑≥800 mm的塑料管、鑄鐵管存在三級及以上的破裂或四級脫節時，增加不銹鋼快速鎖預處理；若管徑≥800 mm的塑料管及鑄鐵管存在滲漏、錯位時，增加不銹鋼雙脹環預處理。

2.3 修復方案制定

結合管道缺陷、管徑及管材等因素，本工程存在管道缺陷的排水管道修復擬采用非開挖修復與翻排改造2種形式。項目中某典型管道非開挖修復路段CCTV檢測結果和修復方案，如表1所示。

表1 污水管道非開挖修復方案表

對同一管段結構性缺陷≥3處的管段或修復指數RI≥3的管段W3—W2、W6—W5、W15—W14和W26—W25進行分析，4個管段中均不存在多處嚴重結構性缺陷，可采用非開挖整體修復。結合項目實際情況選用原位固化修復技術。上海地區原位固化修復技術主要有熱水原位固化法和紫外光原位固化法，2種方法各有優勢，具體對比如表2所示。考慮到路段車流量較大，交通繁忙，相比熱水原位固化法，紫外光原位固化法具有施工速度快、斷面損失小、修復后的管道使用壽命長等特點，確定整體修復為紫外光原位固化技術[5]。同時，采用原位固化整體修復的管道，管徑＜800 mm的塑料管存在滲漏或四級脫節，管徑＜800 mm的非塑料管存在三級及以上的破裂、滲漏或四級脫節時，增加不銹鋼快速鎖預處理。

表2 熱水原位固化法和紫外光原位固化法對比表

該道路上污水管道其他管段采用非開挖局部修復，考慮污水管道管徑為DN400 mm、DN800 mm，局部修復工藝采用紫外光點狀原位固化。工程范圍內現狀檢查井為磚砌窨井，檢查井存在井壁破裂和粉刷層脫落等缺陷問題的部位，采用裂縫嵌補技術進行修復。

另外，工程區域地質條件較差，考慮對二級及以上結構性缺陷部位同時采用土體注漿加固。

管道修復完成后通過閉水試驗進行功能性驗收，結果顯示修復后的管道密閉性良好，無滲漏水等問題；同時，通過CCTV檢測管道的外觀，結果表明管道內無劃傷、裂紋、褶皺等影響管道使用的問題。

2.4 工程效益

本工程是為解決排水管道存在的結構性缺陷問題而實施的管道修復工程，以服務社會為主要目的。本工程的實施消除了本工程所在區域60條道路排水管道存在的結構性缺陷問題，保障了排水管網的安全運行，更好地發揮了排水設施的作用。同時，項目的實施能避免因排水管道存在結構性缺陷導致管道承載力不足，進而出現路面塌陷及阻塞交通等情況而造成經濟損失。

3 結 語

本文對常用非開挖修復技術的優缺點和適用范圍進行綜合分析，結合上海市浦東新區某區域排水管道修復工程案例，闡述排水管道非開挖修復的設計要點，以期為類似工程提供參考。上海地區市政排水管道修復建議以非開挖修復為主，管道非開挖工藝的選擇應結合現狀管線埋設情況、交通狀況、周邊環境、施工成本、管道缺陷、管徑及管材等因素，制定修復方案。