上海地區(qū)排水管道非開挖修復(fù)設(shè)計要點分析

袁紅丹（上海友為工程設(shè)計有限公司，上海 200093）

0 引 言

上海市現(xiàn)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(jì)七八十年代，部分管段現(xiàn)狀存在著結(jié)構(gòu)性或功能性缺陷，影響排水系統(tǒng)的功能，并存在安全隱患。隨著《上海市城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)實施指南(試行）》、CJJ/T 210－2014《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》、DG/TJ 08－2354－2021《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》等的實施，上海市正逐步開展排水管道檢測評估與修復(fù)工作。相較于采用傳統(tǒng)的開挖翻排原管道，管道原位非開挖修復(fù)的優(yōu)勢逐漸顯現(xiàn)[1]。

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

1 非開挖修復(fù)技術(shù)分析

1.1 局部修復(fù)

（1）嵌補法。嵌補法是一種局部嵌補修理方法，應(yīng)用較多的為聚氨酯、聚硫密封膠、環(huán)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(jīng)濟(jì)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(shù)適用于排水管道的接口堵漏修理、檢查井維修。

（2）套環(huán)法。套環(huán)法是在局部損壞部位安裝止水套環(huán)的局部修理方法。常用的套環(huán)法有不銹鋼雙脹環(huán)、不銹鋼快速鎖等。套環(huán)法施工速度較快，無須固化，質(zhì)量穩(wěn)定性較好，修復(fù)過程可帶水作業(yè)；但對管道內(nèi)水流形態(tài)和過水?dāng)嗝嬗幸欢ㄓ绊懀贿m用于絞車疏通。該技術(shù)適用于≥DN800 mm及特大型管道局部損壞修復(fù)。

（3）點狀原位固化法。點狀原位固化法是將整體修復(fù)法用于局部修理的方法，是指利用氈筒氣囊局部成型技術(shù)，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(fù)施工速度快，修復(fù)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(fù)成本較高。該技術(shù)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(nèi)襯法。管片拼裝內(nèi)襯法又稱管片模塊內(nèi)襯法，是一種可承載式復(fù)合管構(gòu)筑技術(shù)。依據(jù)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(jìn)行拼裝，隨后在現(xiàn)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(nèi)襯法可在管道運行中施工，操作靈活，設(shè)備占地面積小，修復(fù)后管道強度增大。該技術(shù)適用于非開挖修復(fù)DN1 000～DN3 000 mm的大口徑污水管道。

1.2 整體修復(fù)

（1）原位固化修復(fù)技術(shù)。原位固化修復(fù)是一種原理同點狀原位固化、最終制成內(nèi)襯樹脂新管的方法。原位固化修復(fù)技術(shù)施工速度快，且整體修復(fù)效果好，修復(fù)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(shù)可修復(fù)的管徑范圍為DN150～DN1 600 mm，水翻原位固化技術(shù)可修復(fù)的管道管徑范圍為DN150～DN2 200 mm[3]。

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

（3）牽引內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)。牽引內(nèi)襯修復(fù)是將整條塑料管通過牽引機由檢查井牽引進(jìn)入現(xiàn)狀管道內(nèi)，并對內(nèi)襯管和現(xiàn)狀管道間隙進(jìn)行填充處理，形成新的內(nèi)襯管。牽引內(nèi)襯修復(fù)對管道進(jìn)行整體修復(fù)，加強結(jié)構(gòu)型復(fù)合管結(jié)構(gòu)，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(fù)難度較大。常用的折疊管牽引內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)可修復(fù)的管道管徑范圍為DN300～DN600 mm。

（4）涂層內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)。涂層內(nèi)襯修復(fù)是將砂漿類、環(huán)氧樹脂類、聚脲脂類等防水或防腐材料置于管道或整個內(nèi)表面，實現(xiàn)管道表面防腐，并增加管道強度。涂層內(nèi)襯修復(fù)主要應(yīng)用于防腐處理，設(shè)備簡單，施工方便，涂層內(nèi)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(nèi)襯修復(fù)技術(shù)適用的管道管徑范圍為≥DN800 mm。

1.3 輔助修復(fù)

常用的輔助修復(fù)方式為地基加固防滲處理技術(shù)，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(jìn)行注漿，形成隔水帷幕防止?jié)B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(fù)的基礎(chǔ)，可提高管道的穩(wěn)定性，并防止道路路面沉降，是管道非開挖修復(fù)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(qū)某區(qū)域50 km排水管道修復(fù)工程，范圍涉及7個鎮(zhèn)，共60個路段，路段總長約77.6 km。根據(jù)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(jié)構(gòu)性缺陷，鋼筋混凝土管普遍問題為滲漏、破裂和脫節(jié)，塑料管普遍問題為破裂、滲漏、脫節(jié)和變形，檢查井主要存在滲漏、破裂等結(jié)構(gòu)性缺陷。排水管道和檢查井內(nèi)部的腐蝕現(xiàn)象導(dǎo)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(jìn)而導(dǎo)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(qū)，道路兩側(cè)涉及住宅、醫(yī)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(shù)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(huán)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(yōu)先采用非開挖修復(fù)的方式，非開挖技術(shù)難以解決的結(jié)構(gòu)性缺陷局部采用開挖翻排管道的方式予以更新。

2.2 修復(fù)設(shè)計原則

（1）本工程僅修復(fù)存在結(jié)構(gòu)性缺陷的管段，功能性缺陷不列入工程內(nèi)容。結(jié)構(gòu)性缺陷的修復(fù)范圍包括二級及以上等級的缺陷，原則上一級結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)性缺陷同時采用土體注漿加固。

（2）原則上優(yōu)先選擇非開挖修復(fù)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(fù)。

（3）雨水連管的修復(fù)設(shè)計。同一管段的結(jié)構(gòu)性缺陷≤2處時，以局部修復(fù)為主，維持現(xiàn)狀管徑不變；同一管段的結(jié)構(gòu)性缺陷≥3處時，開槽翻排。

（4）主支管的修復(fù)設(shè)計。同一管段結(jié)構(gòu)性缺陷＜3處且缺陷等級＜三級時，采用局部修復(fù)。同一管段結(jié)構(gòu)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(fù)；鋼筋混凝土雨水管道（含混凝土管等）采用局部修復(fù)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(yù)處理。對采用原位固化法整體修復(fù)的管段增加以下預(yù)處理：若管徑＜800 mm的塑料管存在滲漏或四級脫節(jié)，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(jié)，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(jié)時，增加不銹鋼快速鎖預(yù)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(huán)預(yù)處理。

2.3 修復(fù)方案制定

結(jié)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(fù)擬采用非開挖修復(fù)與翻排改造2種形式。項目中某典型管道非開挖修復(fù)路段CCTV檢測結(jié)果和修復(fù)方案，如表1所示。

表1 污水管道非開挖修復(fù)方案表

對同一管段結(jié)構(gòu)性缺陷≥3處的管段或修復(fù)指數(shù)RI≥3的管段W3—W2、W6—W5、W15—W14和W26—W25進(jìn)行分析，4個管段中均不存在多處嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性缺陷，可采用非開挖整體修復(fù)。結(jié)合項目實際情況選用原位固化修復(fù)技術(shù)。上海地區(qū)原位固化修復(fù)技術(shù)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(yōu)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(fù)后的管道使用壽命長等特點，確定整體修復(fù)為紫外光原位固化技術(shù)[5]。同時，采用原位固化整體修復(fù)的管道，管徑＜800 mm的塑料管存在滲漏或四級脫節(jié)，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(jié)時，增加不銹鋼快速鎖預(yù)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(fù)，考慮污水管道管徑為DN400 mm、DN800 mm，局部修復(fù)工藝采用紫外光點狀原位固化。工程范圍內(nèi)現(xiàn)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(shù)進(jìn)行修復(fù)。

另外，工程區(qū)域地質(zhì)條件較差，考慮對二級及以上結(jié)構(gòu)性缺陷部位同時采用土體注漿加固。

管道修復(fù)完成后通過閉水試驗進(jìn)行功能性驗收，結(jié)果顯示修復(fù)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(jié)果表明管道內(nèi)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(jié)構(gòu)性缺陷問題而實施的管道修復(fù)工程，以服務(wù)社會為主要目的。本工程的實施消除了本工程所在區(qū)域60條道路排水管道存在的結(jié)構(gòu)性缺陷問題，保障了排水管網(wǎng)的安全運行，更好地發(fā)揮了排水設(shè)施的作用。同時，項目的實施能避免因排水管道存在結(jié)構(gòu)性缺陷導(dǎo)致管道承載力不足，進(jìn)而出現(xiàn)路面塌陷及阻塞交通等情況而造成經(jīng)濟(jì)損失。

3 結(jié) 語

本文對常用非開挖修復(fù)技術(shù)的優(yōu)缺點和適用范圍進(jìn)行綜合分析，結(jié)合上海市浦東新區(qū)某區(qū)域排水管道修復(fù)工程案例，闡述排水管道非開挖修復(fù)的設(shè)計要點，以期為類似工程提供參考。上海地區(qū)市政排水管道修復(fù)建議以非開挖修復(fù)為主，管道非開挖工藝的選擇應(yīng)結(jié)合現(xiàn)狀管線埋設(shè)情況、交通狀況、周邊環(huán)境、施工成本、管道缺陷、管徑及管材等因素，制定修復(fù)方案。