排水管網改造工程短管內襯非開挖修復施工技術

任正師

北京城建集團有限責任公司 北京 100000

1 工程概況

北京市準備用三年的時間將城區內老舊排水管網進行優化改造，進而提升污水管網排水能力，由于老舊管道內部長期運轉，管道腐蝕嚴重，為延長其使用壽命，對現狀污水管線進行防滲保護，修復管線長度約82km。因為管線修復地點在北京比較繁華的主要城區內，這樣也給開挖施工及管線更換工作帶來一定的難度，而且需要施工的排水管線上方還有其他管線，這樣也給整體施工安全帶來影響，因此在進行整體管線改造施工的過程中采用非開挖已修復施工方式，此種方式也可以減少給城市交通所帶來的影響，其修復長度約11.8km。

圖1 管網改造工程管線分布情況

2 短管內襯法非開挖技術原理及優勢

2.1 技術應用原理

此種開挖技術為新型開挖技術且可以作為修復施工的載體，施工中所使用的聚乙烯管道采用特殊的切割方式，在連接時利用液壓逐節連接方式并將其牽引到所需要修復的管線中，然后將漿液注入到新舊管線連接處，完成加固施工。此項技術為非開挖方式且施工單元間距為一個井距，操作可以在檢查井完成。此項技術在使用后可以完成連接與撞合且安裝好的管道可以拖動到指定位置。新舊管道連接好后可以使用漿液填充，保證其質量、強度及穩定性[1]。

圖2 修復短管方式圖

2.2 工藝流程

管道清淤→清淤完成后CCTV錄像→管道試通→管道連接→管道連接后CCTV錄像→管道注漿→端頭處理→閉氣試驗驗收。

2.3 技術優勢

第一，施工工藝簡單，操作方便。第二，施工速度快，分段施工時對交通和周邊環境的影響較小。第三，僅使用發電機、絞車等一般的市政施工設備，不需要專用的設備，投資少，施工成本低。第四，在污水管道中可以實現少量排水或不停水作業施工。第五，修復施工采用的PE管材料和樹脂材料在長期使用條件下化學穩定性好，且符合生活飲用水衛生標準，物理性能優越[2]。

3 關鍵技術

3.1 頂推式施工技術與牽拉式施工技術

牽拉式施工技術在應用時主要利用了液壓牽引與相背作用，然后構建成新的管道后套入到準備修復的管道中。

管道修復設備是通過兩個檢查井來對其間的待修管道進行非開挖式修復的，主要包括設于檢查井1（設備工作井）一側的動力系統以及牽引系統將短管在另一檢查井2（合口工作井）逐一下放至待修管道的尾端，該牽引系統用于在該待修管道的范圍內牽引拖動短管，以將該短管與前一短管撞合連接，該動力系統主要用于為該牽引系統提供動力，同時還可用于將各短管撞合后形成的新管道部分拖動到合適的位置。該修復方法主要有液壓動力系統和機械牽引系統兩大系統組成。

頂推式施工方法較牽拉式相對簡單，通過一個檢查井來對待修管道進行非修復，施工原理是將前一節管節利用抱箍裝置固定在井口，將后一節管節子口與前一節管節母口相對，利用液壓油缸頂推力將前后管節撞合合口后向前頂推的施工方法。

頂推式工法主要施工機械有靜音發電機、液壓油缸組成。

3.2 處理技術

3.2.1 科學處理管線錯臺與障礙物

老舊管線上的混凝土塊會給清淤過程帶來不利的影響，若采用常規方式處理就會增加處理難度。

圖3 現況管線錯臺、混凝土塊

處理小錯臺情況時可以采用專門的清淤設備。在使用時主要采用水鉆與高壓水車，根據管徑情況進行替換，然后再使用高壓水車反作用力高速向前推進，將障礙物清理干凈。

3.2.2 彎曲位置處理

在清理小弧度管線時可以采用兩節試通管，若操作順利可以使用專業管節并控制管節長度，為插管施工提供便利；管節長度為600mm時弧形管道長度控制在400mm，管口子母口長度根據情況加長3cm到5cm。

圖4 管線彎曲狀態

3.2.3 科學處理變徑問題

管道變徑問題也是常見問題，井口位置突然會從300mm變到500mm，因此應對管道流量及管體連接方式進行分析。管線底平接時可以從小管徑向大管徑方向進行拼插，然后進行注漿施工。

3.3 小基坑處理技術

老舊管道因老化、腐蝕等問題會導致排水管道無法正常使用，嚴重的還會導致路面坍塌等問題。在了解管線具體損壞情況后可以采用螺旋支護方式，采用小基坑操作方式更換以損壞管道，然后完成插管施工。

3.3.1 小基坑開挖技術

例如3m直徑圓形基坑在明確基坑圓心位置后，開挖直徑控制在3.3m，用切割機將路面切割確定開挖位置。采用分層開挖與支護方式；第一次開挖為1.5m，支護在1m位置，此時進行二層開挖，開挖尺寸控制在0.3m至0.5m間，邊開挖邊支護并到達制定深度。

3.3.2 螺旋支護施工技術

①圈梁支護施工技術。圈梁支護施工時可以使用20b#工字鋼，組裝時采用螺栓方式并確保支撐梁可以在水平位置擺放；若地面平整度不良可以采用墊木進行支撐，提升受力面積，保證其穩定性。

②吊裝第一層。工字鋼支撐與模板進行鏈接時可以采用φ8的不銹鋼鎖鏈，在確定圈梁吊裝位置后進行第一圈吊裝，即使吊裝位置在接頭也進行吊裝。避免不銹鋼鎖鏈出現打結或變型問題，保證吊裝效果。

③做好模板施工。第一，采用從上至下的安裝方式，吊裝第一圈模板施工可以使用兩根鎖鏈與盤撐；采用一根豎管與角鋼連接第一次與第二次，并調節好鎖鏈位置，要想保證模板具有良好的平衡性可以安裝四個固定點。第二，二層以下的模板固定時可以設置三個固定點，主要在中間與兩側。注意各模板間緊密貼合，固定時采用豎向方式，可以采用豎管與卡扣進行鏈接。將接口處螺栓與卡扣擰緊并進行嚴格檢查。第三，最后一圈模板安裝時應保證豎管安裝數量，豎管入土層不得小于30cm，確保模板穩定性[3]。

3.4 非常規導流施工技術

圖5 導流剖面示意圖

受到管線水流量及施工條件的影響，若采用常規導流施工技術就無法保證施工效果，因此可以采用非常規導流施工技術。當污水管線水流量導水不方便時可以在汛期將污水暫時導入到雨水管線中。封堵下游雨水管線臨時導入雨水管后再通過下游雨水管回流到污水管線中；滿足其他污水管線要求后將污水導入到并行污水管線中。相關管線間距較近時可以在污水井室設置連通。導流管埋設時若不存在占路影響交通的情況可以進行二十四小時導水；若埋設間距相對較遠應辦理占路手續，夜間臨時占路可以將地面切割并埋設導流管，然后白天將路面修復，保證交通并進行導水施工。

3.5 管材子母口加工控制

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。

表1 聚乙烯管材不圓度標準

表2 倒榫子母口、配套密封圈為遇水膨脹橡膠圈

對修復所用管材進行防脫性及嚴密性試驗，保證管材符合修復要求。

4 具體實施效果

4.1 提升流速

因為使用此項技術前是在管道內增加內襯管，但原有管道直徑會變小，通過計算，置換后排水流量比置換前水流量大。

4.2 抗腐蝕性能有所提升

管線修復時采用的給水PE管材，不僅可以延長使用年限且具有較強的抗腐蝕性能。

4.3 提升防滲漏性

管道在修復后結構穩定性及防滲性均有所提升，最大限度提升了抗滲漏效果并可以避免地面塌陷問題。

4.4 為后期維護檢修提供便利

采用非開挖修復方式可以將老舊管線進行疏通且內襯粗糙系數比混凝土管道小，可以為后期維護檢修工作提供便利[4]。

5 結語

城市在進行地下管網中小管徑修復時采用短管內襯非開挖施工技術進行修復后，可以提升整體流量并可以提高防滲漏及防腐能力，減少因滲漏所導致的地面塌陷等問題，同時可以為后期維護檢修提供便利，因此應推廣使用。