城區排水管網污水管道修復脹插法施工關鍵技術

任正師

北京城建集團有限責任公司 北京 100000

1 前言

脹插法修復工藝是埋地管道非開挖修復的一種工藝，適用于同管徑非開挖置換管道以及因埋地管道老化或管道內部存在混凝土板結、管道接口有錯臺等一系列問題時常規穿插法不能解決的管道修復方法。并且其施工原理簡單，可操作性強，施工過程中可控性高，是管道非開挖修復施工工藝必不可少補充方法。在北京市中心城區管網改造工程中，針對管道腐蝕嚴重、混凝土板結、原管道接口錯臺現象的小管徑（D300mm~D500mm），原設計非開挖工藝短管內襯無法進行修復，故將原設計變更為脹插法施工。

采用脹插法非開挖修復可避免小管徑問題管線處理過程中需開設工作坑等情況，具有較大優勢。

2 脹插法非開挖修復技術原理及優勢

2.1 技術原理

管道脹插法置換工藝類屬于管道置換工藝。其優勢在于：不用開挖工作坑，交通影響小；可適應于管道局部損壞的情況，對原管道腐蝕狀況要求低。也適合于等管徑置換。就施工流程來講，是通過鉆桿將脹頭與液壓裝置連接，利用液壓裝置向后拉伸將剛性管道脹碎后擠壓進周邊土壤中，再同時由對面井下的頂搞將已經預制好的帶有插口的短管插入原管道來實現新的管道鋪設。在完成管道置換后，對其縫隙進行注漿填充，使新舊管緊密結合，形成整體強度，達到對損壞管道修復加固的目的。

圖1 脹插法工藝簡圖

2.2 工藝流程

管線探測、復測→管道清淤→清淤完成后CCTV錄像→安裝設備→管道脹插施工→管道脹插完成后CCTV錄像→管道注漿→端口處理→閉氣試驗。

2.3 脹插法與傳統脹管法、插管法技術的對比分析

表1 脹插法與傳統脹管法、插管法技術的對比分析

由上可知，脹插法修復技術有以下優點：

（1）能保證等管徑置換，降低插管縮徑影響流速的風險；

（2）可適用于局部管道損壞的情況，對原況管道腐蝕情況要求低；

（3）無需開設工作坑，對交通影響小；

（4）脹管和插管同步進行，減少脹管后的縮頸，提高非開挖修復施工效率；

（5）置換后的管徑與原管道之間縫隙很小，降低由于穿插法注漿不實帶來的風險；

（6）管道冷接，閉水、閉氣、速度快；

（7）精度高，對周圍管線影響小。

3 脹插法非開挖修復施工關鍵技術

3.1 脹插法解決同管徑修復及問題管線處理技術

在清淤后通過CCTV檢測現況管道情況，判定管道是否存在缺陷。發現部分管道由于年久失修，腐蝕、老化嚴重或管道內存在混凝土板結等現象。

圖2 現況管線內的混凝土塊

圖3 現況管道錯臺、腐蝕

由于設計的新型的脹管頭與現況待修復管線尺寸的匹配，本工藝結合產權及運營維護單位相關要求（不能改變管徑）的地下管道修復，制定特制脹頭[1]。

表2 各管徑脹插脹管頭設計值

圖4 脹插頭示意圖

3.2 脹插法施工對井室的加固技術

由于脹插法施工在進行一個井段修復時需在兩段的檢查井處均設置動力裝置，脹管頭一端采用千斤頂拉動脹頭破碎現況混凝土管，插入PE管一端采用千斤頂將修復短管頂進已破碎后的管道內部。兩端的檢查井內壁均承受一定荷載。由于檢查井大部分為磚砌，老舊腐蝕嚴重，為使檢查井井壁能夠承受荷載而不至于對井室內壁造成擠壓破壞，根據修復井段檢查井情況以及井圈大小制成直線型或弧形保護井壁的擋板，弧形擋板按檢查井直徑制作。

在進行施工前首先查看待修復管道原有檢查井形式而后選擇鋼板尺寸，擋板厚30mm的鋼板護壁；放置鋼板前應先將檢查井表面清理干凈，保證其表面平整，后將鋼板放置在承受動力一側的井壁，對井壁進行加固保護。

圖5 圓形、方形檢查井擋板放置示意圖

圖6 井壁擋板示意圖

圖7 保護擋板

3.3 脹插法同步控制技術

本工藝采用專用脹管頭，在進行前端脹管頭破碎原有剛性管的同時，還需同步PE管進行跟進。為保證兩者在進尺的速度同步，不產生因脹頭進尺過大而與PE管管節脫離，使已破碎的管壁及周邊土體進入二者間，需在施工前期及施工過程中控制二者進尺。

圖8 脹頭與插管同步示意圖

①施工前控制

施工前，加工專用破碎脹頭，后端尺寸加長，做成凹槽狀，按每節PE管60cm計算，后端要保證PE管20~30cm在脹管頭內。

加工固定成都的拉桿，每節拉桿長45cm，以便準確計量進尺長度。

②施工過程控制

施工過程中，按二者進尺尺寸控制，脹頭端連桿按每節45cm制作，每節連桿出井室記錄進尺量，PE管段按其進尺量進行跟進。

如在施工過程中出現二者超過10cm脫節現象，應立即停止脹拉，將PE管端進行頂進，確保二者進尺一致。

在檢查井上分別留專人監控進尺量，脹拉一端記錄已拉出拉桿數量，PE管頂進一端記錄PE短管頂進數量，并按每節拉桿及PE短管進行進尺對比。

4 施工質量控制要點

4.1 管材子母口質量標準與控制

管材及套管生產加工施工質量應符合《給水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663-2000與《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》CJJ/T210-2014。

1）在同一修復更新管段內應使用相同型號、同一生產廠家的管材或型材，管材或型材不得存在可見的裂縫、孔洞、劃傷、夾雜物、氣泡、變形等缺陷。

2）檢驗子母口加工尺寸，子母口加工子口A、B、C、D、E、F各值與母口-A、-B、-C、-D各數值需滿足氣密性、防脫性二項試驗后制定具體尺寸進行加工生產。

3）管材進場后材料歸類碼放整齊，應對照套管加工圖對套管子母口的尺寸進行量測，管材加工完進場后需采用游標卡尺對子母口各尺寸進行復驗。加工尺寸允許偏差±0.3mm。密封圈需進行實體試套，檢驗尺寸大小是否合適，高于槽深1mm為準。

4.2 管材等檢測標準及要求

1）管材檢測標及要求

管材采用PE100SDR21給水用HDPE管材。廠家執行的檢測標準：GB/T13663-2000《給水聚乙烯（PE）管材》進場復試執行檢查標準：GB/T1040.2-2006《塑料 拉伸性能的測定 第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗條件》、GB/T9341《塑料 彎曲性能的測定》滿足CJJ/T210-2014《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》中要求[2]。

2）管材性能檢測項目及要求

表3 PE管材性能

4.3 施工操作要點

施工前由專業管線探測人員通過路面上檢查井、人孔、路面切割標記等，利用儀器將相關管線探測出來，并測繪成圖[3]。

在脹插施工前要對檢查井進行加固處理，確保其承載能力。

脹插過程中要保證破碎脹管頭的行進量與后端頂進的PE短管一致，保證短管處于脹管頭內，不得出現脫離現象。

脹插結束后要及時對端頭進行處理并對破碎管道與新插入的PE管之間填充注漿，保證其整體性。

5 結束語

在人口密集、交通流量大的城市中心區域，開挖施工對社會及周邊環境造成多方面的不利影響，而傳統的插管工藝在處理小管徑問題管線上無法實施，使得脹插法非開挖修復工藝的優勢得以突顯，并且采用脹插法施工修復后的管道為同管徑置換，不影響過水面積，實現了管道修復技術的新突破，經濟和社會效益顯著，應用前景廣闊。