非開挖修復技術在污水處理提質增效工程中的應用

摘要：污水管網病害修復是污水處理提質增效的關鍵，以廣東省深圳市龍崗區鵝公嶺水質凈化廠提質增效工程為例，通過對片區污水管網病害缺陷的調查和常用非開挖修復技術分析比較，選用紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為主要非開挖修復工藝，闡述了3種工藝的修復原理、工序和在工程中的應用。實踐表明，3種非開挖修復工藝具有較好的修復效果，鵝公嶺水質凈化廠2023年平均進廠BOD濃度較2020年提高了37%，提質增效工程卓有成效。

關鍵詞：提質增效；非開挖修復；紫外光固化法；墊襯法；點狀原位固化法

引言

深圳市位于廣東省南部，緊鄰珠江口，屬亞熱帶季風氣候，多年平均降水量達1932.9mm；境內水系縱橫、河網密布，地下水位普遍較高，填土層、砂層、淤泥層等地質層分布較廣。受外水入侵、管網系統不完善等因素影響，深圳市污水系統曾普遍面臨“低效”運行問題，主要表現為水質凈化廠進水濃度低。近年來，深圳市大力開展污水處理系統提質增效行動，從工程治理和制度完善兩方面著手，加快補齊污水收集和處理短板，取得了顯著成效。

地下水入侵污水管網主要是由于管網病害缺陷引起的[1]，因而污水管網病害修復成為深圳市污水處理系統提質增效的重要舉措。非開挖修復較傳統的開挖修復具有施工周期短、作業面占用小、環境影響小、成本投入低等優勢[2]，尤其適用于建成區密集、交通繁忙、綜合管線復雜的區域排水管網病害修復施工。

非開挖修復技術作為排水管網病害治理的重要措施在深圳市污水系統提質增效工程中得到廣泛運用，本文以深圳市龍崗區鵝公嶺水質凈化廠提資增效工程為例，分析了非開挖修復技術的選擇、施工流程、工程應用、驗收成效，以期為相關工程提供參考。

1工程概況

鵝公嶺水質凈化廠位于深圳市龍崗區西部平湖街道，處理規模為5萬m3/d，提標后出水標準為準IV類，廠區污水收納范圍主要為平湖街道南部片區，面積約13.4km2。

鵝公嶺水質凈化廠污水處理提質增效工程主要圍繞提升進廠BOD濃度目標開展，主要實施子項工程包含源頭地塊正本清源、市政干支管網完善、存量管網缺陷病害修復、末端總口改造、清潔外水剝離工程。管網病害修復工程的實施可直接減少地下水入侵污水系統，提升收集污水濃度，同時可減少地下水污染，預防地質災害發生，具有一舉多得的意義。

2缺陷病害排查分析

根據片區排水用戶分布情況、地下水位情況、干管水質水量突變情況，本工程對鵝公嶺水質凈化廠主要污水干支管網進行了排查檢測。檢測與評估按照《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》（CJJ 181-2012）要求[3]，主要采用技術手段包括閉路電視系統檢測、管道潛望鏡檢測和聲吶檢測技術。

2.1 管網缺陷病害分析

本工程共排查檢測污水干支管21.3km，檢測發現管道病害缺陷共計1525處，其中結構性缺陷1102處，功能性缺陷423處。結構性缺陷中較嚴重的三、四級缺陷91處，占比8.26%；功能性缺陷中較嚴重的三、四級缺陷45處，占比10.64%。

2.2 管網結構性缺陷情況

檢測結果顯示，管道結構性缺陷主要有破裂、滲漏、錯口、變形、腐蝕、脫節6類，占總結構性缺陷比例達94.74%。通過對管道結構性缺陷成因進行分析可知，變形、破裂的原因主要是外界荷載和壓力導致管道自身結構產生一定程度破壞，主要與管材自身強度有關；錯口、脫節的原因主要是管道局部產生不均勻沉降，主要由施工過程中地基處理不充分及地質條件變化等引起；腐蝕、滲漏主要是由于管道老化或污水腐蝕導致管道出現毛面或鋼筋裸露情況，該類型缺陷在混凝土管道出現較多，主要與排水水質、流速、溫度等有關。

2.3 管網功能性缺陷情況

檢測結果顯示，管道功能性缺陷主要有障礙物、結垢、沉積3類，占總功能性缺陷比例為83.69%。通過對管道功能性缺陷成因進行分析可知，沉積、結垢、障礙物主要是泥沙、磚石等外物進入排水管道較多或缺乏清疏形成的管道病害，多與排水源頭管理、管道自身坡度流量等因素有關。

3修復工藝選擇

根據管道內窺檢測結果，功能性缺陷主要通過清淤疏浚解決，結構性缺陷主要采用非開挖修復方式處理，修復完成后應能滿足管道的結構安全、過流能力及管養方便等要求。

3.1 技術選擇

本工程修復缺陷管道均為污水干支管，多位于市政路下方，考慮交通占道、環境影響、管線保護等因素，選擇非開挖修復作為主要結構性缺陷修復技術。

3.2 工藝比選

非開挖修復技術通常分為整段修復和局部修復2種，一般來講，當結構性缺陷大于Ⅲ級時通常采用結構性修復，當結構性缺陷為整體缺陷時通常采用整體修復[4]。不同的非開挖修復工藝有其各自的優缺點及適用范圍，表1為常見的非開挖修復工藝對比分析。

結合非開挖修復工藝特點及適用范圍，考慮技術成熟度、施工工期、環境影響等因素，本工程選擇紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為主要修復工藝，這也是目前深圳市場運用較為普遍的非開挖修復工藝。

4工程設計

4.1 工藝設計

4.1.1 紫外光原位固化法

紫外光原位固化法是一種利用紫外光催化使樹脂材料快速交聯聚合，形成固化內襯材料的修復工藝，紫外光固化修復內襯材料為玻璃纖維、不飽和樹脂和光引發劑組成的復合材料。研究表明，紫外光促使玻璃纖維內襯軟管固化的機理屬于自由基連鎖聚合。

紫外光原位固化法包括以下工藝流程。①將管道內部沖洗干凈；②將玻璃纖維軟管放入待修復管道中；③對軟管充氣使軟管材料緊貼管道內壁；④放入紫外燈，以一定巡航速度進行紫外照射固化，最終與原管道結合形成高強度復合管。

4.1.2 墊襯法

墊襯法修復利用柔性材料及相應填充材料在缺陷管道內壁再造一層新的內襯層，從而達到修復、加固管道的目的。內襯材料通常選用塑料墊襯，填充材料通常選用水泥基或環氧樹脂灌漿。

墊襯法包括以下工藝流程。①進行有水導流及管道內部沖洗；②將速格墊牽引拉入待修復管道中并做好固定；③對管道內注水將速格墊撐起；④對速格墊與管道內壁之間注漿加固。

4.1.3 點狀原位固化法

點狀原位固化修復是將涂灌樹脂的氈筒用氣囊支撐使之與原管道內壁緊貼，經過1～2h常溫固化，形成具有一定結構強度的局部內套環。

點狀原位固化法包括以下工藝流程。①將氈筒用調配的樹脂浸透；②將浸透樹脂的氈筒纏繞在氣囊上，牽引至待修復位置；③氣囊充氣膨脹擠壓氈筒附著在管道內壁；④氣囊泄壓后拉出管道，完成修復。

4.2 修復應用

4.2.1 修復設計

選擇3段管道對非開挖修復技術在本工程中的應用情況進行解析，原管道檢測評估情況見表2和圖1。

W1-W2管段只有一處Ⅲ級結構性缺陷，缺陷程度較為嚴重，采用點狀原位固化法對缺陷點進行局部修復，修復長度應超過缺陷兩端各20cm。W3-W4管段缺陷數量多，缺陷密度大，采用紫外光原位固化法對該段管道進行整體修復。W5-W6管段缺陷數量多，缺陷情況嚴重，外水入滲量大，且該段管徑較大，過流能力富余，采用墊襯法對該段管道進行整體修復。W1-W2和W3-W4管段屬半結構性修復，W5-W6管段屬結構性修復，管段內襯壁厚計算參照《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》（CJJ/T 210-2014）執行[4]。

4.2.2 修復效果

修復后的管段如圖2所示。管道修復完工后應進行驗收，包括外觀檢測和功能性檢測。外觀檢測通過閉路電視系統進行，修復后的內襯管內不得出現開裂、起皺、起泡、滲漏、隆起、內襯材料脫落等現象。功能性檢測包括管道嚴密性及樣品特性檢測，管道嚴密性檢測采用閉水試驗，參照《給水排水管道工程施工及驗收規范》（GB 50268-2008）要求執行[5]。樣品特性檢測參數主要有短期彈性模量、短期抗拉強度和彎曲強度，需委托具備相應資質的機構進行檢測。

5 工程投資及成效

經統計，本工程采用點狀原位固化法修復67處，紫外光固化法修復1864m，墊襯法修復1272m，建筑安裝工程費約為758.75萬元。隨著工程實施推進，鵝公嶺水質凈化廠進廠BOD濃度逐步提升，2020年進廠平均BOD濃度67.27mg/L，2023年進廠平均BOD濃度92.20mg/L，2023年較2020年提升37%，污水處理提質增效取得顯著成效。

結語

上述工程針對深圳市龍崗區鵝公嶺水質凈化廠服務片區污水管網系統病害缺陷問題，采用非開挖技術進行修復。通過工程實踐發現，污水管網系統病害缺陷問題嚴重影響了污水處理效能，修復污水管網缺陷病害對污水處理提質增效具有重要意義；紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為污水處理提質增效工程中管網病害治理的非開挖修復工藝，具有技術成熟、施工方便、適應性強、修復效果好等優點，可在類似工程中推廣應用。

參考文獻

[1]周楊軍，蔣仕蘭，解銘，等.非開挖修復技術在城市排水管道維護中的應用[J].中國給水排水，2020，36（20）：58-62.

[2]安關峰，張蓉，張欣，等.《城鎮排水管道非開挖修復工程施工及驗收規程》解析[J].中國給水排水，2020，36（20）：71-76.

[3] CJJ 181-2012，城鎮排水管道檢測與評估技術規程[S].

[4] CJJ/T 210-2014，城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程[S].

[5] GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規范[S].

作者簡介

侯陽陽（1989—），男，漢族，河南鶴壁人，工程師，碩士，主要從事水環境治理、給排水設計相關工作。

趙珊珊（1996—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師，大學本科，主要從事水務工程相關項目管理工作。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-12