非開挖污水管道修復技術在圍墾區域地質中的應用

熊鵬

【摘要】在工業園區管理中，路面裂縫、局部沉降和塌陷大多原因是地下污水管道堵塞、破裂等造成水土流失。根據分析，管理人變更形成歷史遺留問題、各類污水排放交叉侵蝕、早期設計局限、各類施工等，都會導致污水管發生破損、路面變形的狀況。此外還有入駐企業增多、夜晚排放集中等不合理使用以及在管理方面不到位等方面的原因。本文通過一段路塌陷分析和提出修復方法，探討以工業園區污水管道非開挖修復運用來滿足企業生產不間斷需求。

【關鍵詞】非開挖修復;圍墾地質;工程案例;管道破裂修復;排水降水

【中圖分類號】TU992.3

【文獻標識碼】B

【文章編號】1671-3362（2020）08-0124-02

1.裂縫、塌陷情況

杭州大江東工業園區位于杭州市蕭山區東北部的錢塘江和杭州灣區域，區域大部分是20世紀五六十年代填海、填江（錢塘江入海口）圍墾而來的耕地，在21世紀初逐步變更為工業用地，2019年5月變更為杭州市錢塘新區工業園區。大江東區域地質情況主要為上部分布全新統上組沖海積中密——密實狀粉土、粉砂層，厚度一般在3-10m左右;中部為第三系上組沖湖積、海積累的粉質黏土、黏土層，厚度一般在5-8m左右。

本工程處于大江東產業集聚區（前進園區），施工區域在東一路非機動車道內，此段路面有不同程度裂縫、塌陷，沉降逐步發展擴大中，經過委托專業檢測公司和施工單位配合采用CCTV管道內窺檢測技術檢查，發現路下污水管道破損、變形和局部斷裂水土流失較嚴重，施工單位受當地建設局委托承擔修復工作，論證多次后決定采用非開挖破碎原管道牽引新DN400PE實壁管修復方法。

2.歷史發展過程

大江東產業集聚區前進園區原來DN400的PVC波紋管管道建設大多是在21世紀初期分批分段設計施工的，因為園區管理單位的變遷升格和責任人的更換，造成相關的技術檔案資料不全或缺失，經過十多年運營，管道有些老化，加上初期招商對企業排污要求不嚴格，一些污染企業入駐，后期園區規模擴大、大型工業企業排污量增加，路面周圍企業一些重載運輸車輛數量增多，對城市市政道路、市政管道等破壞加大，整個園區排水管線破損較多。

3.非開挖管道修復技術的優勢

非開挖管道適用于老舊、破損管道的改造、修復更新和擴容，也能滿足新建工程需要;避免了施工區域拆遷麻煩、全線大開挖施工或修復對環境的破壞，減少了工程的投資;工程兩端或中間局部開挖施工作業坑，減少了掘路量及對公共交通、綠化環境的影響;施工機械采用液壓轉挖設備，噪聲低，符合環保要求，減少了擾民因素，社會效益明顯提高;更適用于更換堅硬新材質管道且施工速度快、工期短，有效降低了工程成本，施工、使用安全可靠，提高了管道服務性能和壽命，有益于設施的后期養護。

4.污水管道修復前技術論證、流程和工藝選擇

修復前我們對周圍情況現場調查，搜集一些企業排放信息，制造了一些臨時過渡期間排放簡易管道以保證現有企業生產，對修復段管道積水排空，采用CCTV管道內窺技術進行內壁檢查，最后選用碎原管道——牽引新DN400PE實壁管修復方法流程。

5.管道修復作業

5.1 施工前準備工作

首先用臨時圍擋封閉管道所在慢車道，在管道兩側的機非隔離帶和人行道路面進行破碎，做深井降水管，觀察降水速度，如果過慢則中間加深井降水管點，降水的目的是通過合理的降水井布置，降低土體的含水率，使管道周圍的土體加速固結，提高土體的穩定性，防止發生流沙、管涌、塌方，從而保證破碎原PVC管道并牽引新PE管進入原管道的順利施工。同時修復兩端頭井氣囊，封堵阻斷上游來水、下游鏹水滲出，從而加快降水，使施工段土體含水量達到施工要求。打開施工段所有井蓋，加強排風檢查，并在兩段即將施工的端頭井外相鄰井間架設臨時排水管道，保證周圍工業、企業正常生產所需排污。

5.2 施工作業

首先在需要修復端頭井外側挖近60°斜面入鉆導向孔坑，坑底到5m深管道成平面坑底，鉆機在路面車上頂起車廂成一定角度固定后試攪轉，逐級加長轉動套管，直徑400 mm鉆頭在導向坑底水平方向穿過井外壁，井下操作人微調整定向鉆頭進入井壁里原來的PVC管道開始啟動鉆機，選用控向儀等導航設備在路面對鉆頭的方向及深度進行有效控制，鉆頭部安裝應能初步把原管徑上表面攪碎，鉆頭等由于自重會加大管道基礎攪動。選用輕壓慢轉的方式進行開鉆作業，選用輕壓快轉的方式進行平直段施工，這種方式可以確保鉆具的導向性和穩定性，減少打碎PVC纏繞，增大阻力并最大限度把管道上表面攪碎，施工過程中對鉆井過程有扭矩減弱、鉆壓突變升高、泥漿流失或回流后雜質增多等問題進行密切關注。如出現情況應及時停止施工，找出鉆機、導桿和管道內等幾方面原因后及時選用相應的解決方式，隨后再逐步開鉆回到正常的施工作業。

5.3 泥漿護壁水平應用

先打碎原PVC管道，為防止擾動原管道基礎的沉降和流沙進入管道，我們采用加壓水平泥漿護壁方式，同時注入膨潤土調配泥漿，一邊攪碎前進一邊護壁，為維持原來管道成孔，同時嚴格控制周圍深井降水速度，保持一定水位深度，整個施工過程泥漿流失一些，判斷周圍土質有無縫隙，關注周圍雨排管道、強弱電井室是否有泥漿滲出;工地另一側都是綠地，有大小喬木和地被植物，關注是否有泥漿從綠地滲出。

5.4 修建騎馬井

鉆頭到達下一井位，人工下井清理原管道PVC碎片，由井口運出，同時校正下一段鉆頭方向，檢查鉆頭磨損，判斷此段土質情況。其中三處之前CCTV管道檢查發現的原管道變形段，明顯感覺到鉆頭遇到堅硬物體前行速度慢，需要加大馬力，鉆機鉆速時有時無、扭矩失真，回轉到最近井位，發現鉆頭磨損嚴重，拆下出井修復，同時調來DN500巖石鉆頭，第二天更換上，再入管道扭矩失真減少，慢速加大扭力，管道里沖出來混凝土塊帶入井中。經過技術會議請示主管部門后，我們用騎馬井探坑工藝，做探井下挖4m后發現有混凝土堆積風鎬打碎，從斷面看沒有經過振搗，判斷是施工剩余混凝土倒入管溝，原PVC管道被壓變形，后期使用中企業排污有污染，加上時間老化，變形處出現裂縫，水土流失路面塌陷。

5.5 擴孔

初步鉆通，在DN400回鉆后，換成DN500、DN550鉆頭進行兩次擴孔，按照施工現場的地質特性，對回擴鉆進速度進行有效控制，這樣對原來管道上面殘渣攪出十分有利。分兩三次完成擴孔作業，選用擠擴式鉆頭進行最后一次回擴作業，讓孔壁密實。如出現較大回拖力和回擴扭矩，說明有縮頸現象，必須再進行一次回擴作業，以增加孔壁的穩固性。

5.6 PE焊接回拖

遵循電熱熔施工規定，在對HDPE管的管材連接時必須進行合格的焊接，管道打碎清理過程同時進行路面PE管熱熔焊接，焊接冷卻合格后，一端到達端頭井外測作業坑內到原管道上面，鉆機反轉回拉帶入PE管入坑進入原道管道位置。因為管道路面是慢車道也會重載車輛通過，新管道外壁縫隙用灌漿工藝水泥和粉煤灰1∶1拌和替換泥漿，拉管前PE管內埋設同長注漿管，每前進3m注漿一次保持注漿量大于膨潤土量，跟蹤避開原來井位2m左右開始注水泥漿。由于有之前泥漿護壁和嵌縫水泥漿PE管牽引阻力減少，牽引速度很容易保持均勻，每個井室看PE管外壁磨損很小。

5.7 收尾工作

全部就位后各個井位下人切斷井中PE管井口運出來，封堵修復原井窗口，做灌水試驗三天觀測，合格后拆除修復段頭封堵，拆除臨時排水、臨時降水設施。回填作業坑修復破壞路面和明排降水的機非隔離綠化帶以及路緣石等[1]。

6.施工后沉降觀察

縱觀市政給排水工程施工中選用非開挖拖拉管技術，或多或少都遇到路面沉降問題。其形成原因主要是回擴頭質量、泥漿固壁程度不同，或受到地下地質因塌陷密實程度不同的影響等。有縫隙出現在拖拉管外側也是無法避免的，沉降較大問題易出現在大管徑、埋深過淺的管段上，在施工中必須對穿過主要道路下的管段進行預防及加大控制力度。為避免下沉現象出現，護管作業必須分次進行，控制灌入水泥灰漿的水灰比，最大程度上修復原來管道基礎。待技術成熟，拖拉入洞管道先冷凍收縮，正常溫度微膨脹，這樣可以將土體受撓動后的形變情況盡可能地減少。在空隙減少中必須采用與拖拉管道直徑相適應的鉆頭。

7.總結

一年后觀察，路面還是有裂縫和微沉降，管道內CCTV觀測狀況良好，企業排污氣味較濃。每個工藝都有優缺點，工藝選用應結合當地環境和資金計劃安排而選擇。

參考文獻

[1]李琰，陳雨喆，楊紫維.城市排水管道非開挖修復工藝優選與實踐[J].工業技術創新.2018（02）

（作者單位：杭州大江東城市設施管養有限公司）