城市道路雨污水管道修復(fù)技術(shù)研究

陳 杰 景袁媛

（林同棪國際工程咨詢（中國）有限公司 重慶 401121）

1 柔性管道的特性

按照《給排水管道施工驗(yàn)收技術(shù)規(guī)范》，柔性管道指管體或者接口柔性的管道，前者是如HDPE雙壁波紋管、鋼帶纏繞管、玻璃鋼夾砂管等塑料類管道，后者如柔性接口的球墨鑄鐵管等。通常工程中所說柔性管道，更多的指前者。

本文研究對象為“HDPE雙壁波紋管”和“玻璃鋼夾砂管”，均為管體柔性管道。

2 柔性管道病害的主要原因

2.1 施工回填

柔性管道的回填是關(guān)鍵，特別是是三角區(qū)和胸腔的回填密實(shí)度要達(dá)到設(shè)計要求（93～95%）。最常見的問題是回填密實(shí)度達(dá)不到要求；其次是回填材料不符合要求。其結(jié)果是：管側(cè)無抗荷能力，荷載集中在管頂，柔性管道變形超標(biāo)，以致破裂；局部被尖銳石塊頂變形甚至頂穿。

2.2 基礎(chǔ)處理

柔性管道基礎(chǔ)承載力不夠或者處理不符合要求，將導(dǎo)致管道的不均勻沉降。其結(jié)果是：管道標(biāo)高、坡度不符合要求；管道出現(xiàn)縱向下凹，影響通水能力；局部橫向錯位甚至斷裂現(xiàn)象，特別是檢查井口的交接部位，最容易出現(xiàn)管道剪斷現(xiàn)象。

2.3 管道質(zhì)量

管道剛度不夠，抵抗荷載抗變形能力不夠；柔性不夠，承受變形幅度較小就破壞失效；脆性大，抗沖擊不夠，施工過程中容易被擊穿。

3 柔性管道病害判定與風(fēng)險分析

3.1 病害的判定

新建管道《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)》，和陳舊管道《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》，對病害的判定標(biāo)準(zhǔn)有一定的差異，陳舊管道的判定是基于管區(qū)回填土已經(jīng)穩(wěn)定后，“土拱”形成等條件下的整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性考慮。但兩種規(guī)范對修復(fù)后的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是一致的。

變形、破壞、破裂等概念的區(qū)別。從管道自身結(jié)構(gòu)來說，管道變形達(dá)到管頂出現(xiàn)“曲率反轉(zhuǎn)”，即管頂下凹，管道已經(jīng)沒有能力承受外界荷載，則視為管道已經(jīng)破壞。

3.2 風(fēng)險分析

包括環(huán)境風(fēng)險及安全風(fēng)險。環(huán)境風(fēng)險指污水泄漏環(huán)境污染的風(fēng)險；安全風(fēng)險指泄露、淘空、坍塌等危險。

4 某城市主干道雨污水管網(wǎng)結(jié)構(gòu)修復(fù)方案

目前，國內(nèi)常用的管道修復(fù)技術(shù)主要分為開挖法和非開挖法兩大類。

修復(fù)管段所處道路位于某高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)園中心，是該產(chǎn)業(yè)園對外的交通干道，道路主線長約1400m。該路段排水管網(wǎng)管齡較低，管道斷面為d400～d2000，由于基礎(chǔ)沉降、回填質(zhì)量等各種原因造成其出現(xiàn)多處變形、破裂、脫節(jié)的狀況，已影響其正常的排水功能。

4.1 修復(fù)目標(biāo)

恢復(fù)該路段排水管網(wǎng)的基本排水功能，保證其具有較長的剩余使用年限。

4.2 修復(fù)試驗(yàn)段的選取

修復(fù)管段所在道路路幅寬度為32m，道路兩側(cè)各有寬度為3m的綠化帶和寬度為5m的人行道，人流量較大，開挖法與非開挖法均能適用于受損管段。因此，將經(jīng)濟(jì)性和修復(fù)效果作為管道修復(fù)方法的主要選擇標(biāo)準(zhǔn)。

選取兩個管徑與管材都不相同的管段作為試驗(yàn)段，第一段為玻璃鋼管DN1600～DN2000，總長約1400m；第二段為HDPE雙壁波紋管DN400～DN600，總長約 1300m。

4.3 試驗(yàn)段一

4.3.1 概況

表1 試驗(yàn)段一管道病害概況一覽表

4.3 .2修復(fù)方案

（1）玻璃鋼夾砂管輕度破裂的修復(fù)方案

針對尖銳物體頂壓造成管道局部破裂等情況，采用挖補(bǔ)工藝進(jìn)行修復(fù)。

工藝：病害復(fù)測→支撐→管內(nèi)壁清洗→定位畫線→切割→無堿紗、樹脂手糊修補(bǔ)→烘干→打磨→樹脂封閉。

機(jī)具：發(fā)電機(jī)、磨光機(jī)、磨頭機(jī)、切割機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、千斤頂、潛水泵、馬克筆、膠刷等。

（2）玻璃鋼夾砂管脫節(jié)的修復(fù)方案

①填充法：如果是管道接口因變形拉脫，縫隙較小時，可采用管內(nèi)對縫隙進(jìn)行填充等方法進(jìn)行修復(fù)。

工藝：病害復(fù)測→管內(nèi)清洗→手糊填充嵌縫→烘干→打磨→樹脂封閉，如圖1所示。

機(jī)具：風(fēng)扇、清洗機(jī)、馬克筆、切割機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、打磨機(jī)、膠刷、照明燈、注塑機(jī)、剪刀等。

圖1 填充法工藝流程圖

②開挖纏繞：采用人工開挖，更換局部管節(jié)，手糊纏繞連接工藝修復(fù)。

工藝：病害復(fù)測定位→人工開挖→確定管段割接位置長度→管內(nèi)支撐→管段切割取出→新管段吊裝就位→接口手糊纏繞連接→固化→內(nèi)縫處理→內(nèi)縫烘干打磨→樹脂封閉→管溝回填→地面恢復(fù)，如圖2所示。

機(jī)具：吊裝機(jī)械、發(fā)電機(jī)、磨光機(jī)、磨頭機(jī)、切割機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、風(fēng)扇、千斤頂、潛水泵、馬克筆、膠刷等。

圖2 開挖纏繞法工藝流程圖

③管片內(nèi)糊：非開挖，管內(nèi)暗作工藝，管片加補(bǔ)縫加固。

工藝：病害復(fù)測定位→管內(nèi)清洗→畫線→支撐→管內(nèi)管段切割、管區(qū)填土清理→管片準(zhǔn)備（同規(guī)格管段切割為等弧度三片）→管箍就位→管片就位→管內(nèi)手糊嵌縫加固→烘干→打磨→樹脂封閉，如圖3所示。

機(jī)具：同方案二。

圖3 管片內(nèi)糊法工藝流程圖

4.3 .3方案比較

表2 試驗(yàn)段一管道修復(fù)方案對比表

因本工程玻璃鋼夾砂管病害僅僅是局部問題，影響范圍小，采用方案二，即局部開挖更換，能夠徹底排除隱患。

4.4 試驗(yàn)段二

4.4.1 概況

本試驗(yàn)段均為HDPE雙壁波紋管，從檢測報告看，主要是變形（BX）及破裂（PL）兩種病害。

4.4.2 修復(fù)方案

本試驗(yàn)段管徑小于等于DN600，不適合采用人工頂管方式施工。擬對如下兩種工藝進(jìn)行對比。

（1）局部開挖法：即采用開挖方式，切除病害管道，用新管道予以替換。

表3 試驗(yàn)段二管道修復(fù)方案對比表

工藝：根據(jù)檢測資料復(fù)測定位→人工開挖→判斷更新長度及方式→破損管段拆除→新管段安裝（密封圈承插法，或熱縮套連接法）→管溝回填→地面恢復(fù)，如圖4所示。

圖4 管片內(nèi)糊法工藝流程圖

機(jī)具：挖掘裝備、吊裝帶或繩索、手搬葫蘆、噴火焊槍、天然氣罐。（2）非開挖——拖拉管法

工藝：即采用拖拉管施工工藝，在原管位拖入一根同內(nèi)徑的PE管，代替原有管道功能：在管段兩端設(shè)置工作井，利用碎管機(jī)、脹管機(jī)或其它設(shè)備將原管道破碎并擠入周圍填土中，再用拖管機(jī)將滿足設(shè)計參數(shù)PE管拖入管腔，逐段切割就位，對管道與檢查井縫隙進(jìn)行填塞。

機(jī)具：碎管機(jī)、脹管機(jī)、拖管機(jī)、切割機(jī)、打磨機(jī)等

（3）非開挖的其它改造工藝

管道非開挖修復(fù)尚有：穿插法、原位固定法（CIPP）、折疊內(nèi)襯法等方法，均為全線整體改造，因本工程管道變形量普遍很大，管腔空間異形，以上方法均無法施工。

4.4.3 方案比較

表4 試驗(yàn)段二管道修復(fù)方案對比表

綜合以上分析，鑒于本工程的實(shí)際情況及修復(fù)目標(biāo)，采用方案一，即局部開挖更換法進(jìn)行修復(fù)。

5 經(jīng)濟(jì)分析

在上述技術(shù)分析的基礎(chǔ)之上，對修復(fù)方案進(jìn)行進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)分析，兩種管道的修復(fù)費(fèi)用都較低，對比兩者造價不難發(fā)現(xiàn)每延米綜合單價差主要是產(chǎn)生于管材（管徑相差大）單價的差別，例如DN2000的管道修復(fù)8600元/m，DN500的管道修復(fù)5400元/m。

6 結(jié)語

在當(dāng)下我國城市內(nèi)澇頻發(fā)的形勢下，排水管網(wǎng)的建設(shè)與維護(hù)尤為重要。本研究根據(jù)不同的管道材質(zhì)和病害類型，綜合考量經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的可行性，選擇了局部開挖更換的方法對管道進(jìn)行修復(fù)。由于這種方法造價較低的特點(diǎn)，使其能夠得到廣泛應(yīng)用，但在施工過程中，對道路的交通帶來了極大的不便，圍隔人行道也給行人造成了一定的安全隱患。建議在經(jīng)濟(jì)是受限的情況下或處于非交通要道、人流量較少的路段可采用開挖修復(fù)技術(shù)；另外，鑒于非開挖修復(fù)技術(shù)的優(yōu)越性，在今后的工作中應(yīng)當(dāng)優(yōu)先考慮其適用可能。

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