探析非開挖修復(fù)和開挖修復(fù)的利弊

李偉鵬

調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，市政管道有35%管道存在功能性缺陷或者結(jié)構(gòu)性缺陷，地下管道事故往往因這些缺陷而起[1]。傳統(tǒng)開挖修復(fù)成本較低，但市政道路地下管線多，交通量大，采用開挖修復(fù)將造成長時間的交通堵塞。非開挖修復(fù)為新型工藝，目前成本較高，但采用非開挖修復(fù)可以不用破除路面，對交通的影響最小。所以有必要對管道修復(fù)進行綜合分析，為管道修復(fù)設(shè)計提供依據(jù)。

1.不同修復(fù)方式概述

管道缺陷分為兩種，功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷：功能性缺陷主要有結(jié)垢、障礙物、殘墻、沉積、壩根、樹根及浮渣;結(jié)構(gòu)性缺陷主要有破裂、滲漏、錯口、脫節(jié)、腐蝕、接口材料脫落、起伏、變形、支管暗接和異管穿入。

1.1 開挖修復(fù)

開挖修復(fù)即采用挖掘機或者人力挖掘溝槽，把舊管拆除，然后重新安裝新管，最后回填溝槽。其優(yōu)點為：①成本較低；②新管的使用壽命長。缺點為：①施工過程需要占據(jù)至少一條道路，對交通影響大；②需破除修復(fù)現(xiàn)狀道路，新舊道路銜接往往存在問題；③影響街道商鋪的運營。

開挖修復(fù)一般有放坡開挖、支護開挖兩種方式。

1.1.1 放坡開挖

優(yōu)點：造價低，施工快；缺點：開挖回填土方量大，雨天易塌方；一般適用于空曠場地，土層較好，周圍無建筑物，地下無管線的工程。放坡高度超過5米，應(yīng)分級開挖。

1.1.2 支護開挖

（1）板式支護

在地質(zhì)條件較好，槽深小于3m時可采用板式支護。

（2）槽鋼支護

優(yōu)點：槽鋼具有良好的耐久性，槽鋼可重復(fù)利用，施工方便、工期短；缺點：無法阻擋地下水和小顆粒，如果地下水位高，需做好隔水和降水作業(yè)。一般適用于埋深少于3m的管道開挖。

（3）拉森鋼板樁

優(yōu)點：耐久性好、二次利用率高、施工方便、工期短；缺點：無法阻擋地下水和小顆粒，如果地下水位高，需做好隔水和降水作業(yè)。一般＜4m基坑采用懸臂支護；≥4m基坑增加內(nèi)支撐，下部需有嵌固端插入穩(wěn)定土層。

1.2 非開挖修復(fù)

非開挖修復(fù)即在不開挖的情況下，利用舊管道，采用相關(guān)技術(shù)對現(xiàn)有管道進行修復(fù)。其優(yōu)點為：①對交通影響小；②施工周期短。缺點為：①成本較高；②局部修復(fù)只增加了缺陷管段使用壽命，無缺陷管段使用壽命未增加。

非開挖修復(fù)分為整體修復(fù)和局部修復(fù)。按作用機理主要可分為注漿法、碎（裂）管法和內(nèi)襯法三大類，目前應(yīng)用較多的主要為內(nèi)襯法[2]。

內(nèi)襯法指通過各種非開挖修復(fù)更新方法在原有管道內(nèi)形成新的管道內(nèi)襯層，全部或部分替代原管壁功能的技術(shù)。該技術(shù)為目前非開挖修復(fù)技術(shù)中應(yīng)用最廣泛、工程適用性最強、對周邊環(huán)境影響最小的修復(fù)方式。

該工藝主要屬于半結(jié)構(gòu)型修復(fù)，個別工藝屬于非結(jié)構(gòu)性修復(fù)，可適用于管道局部修復(fù)或整體修復(fù)。

目前較為成熟的內(nèi)襯法主要有：紫外光原位固化法、聚氯乙烯熱塑成型管道修復(fù)法、機械制螺旋纏繞內(nèi)襯法、短管內(nèi)襯法、高分子材料噴涂法、局部原位固化法等。

2.不同修復(fù)方式綜合分析

從管道埋深，經(jīng)濟性，交通量，管道使用年限等方面進行綜合分析，對不同修復(fù)方式進行比選，為修復(fù)工藝的選擇提供一定的參考。

本文選取了近年來泉州城區(qū)完成的排水管道修復(fù)工程，對其不同修復(fù)方式的選擇進行分析（見表1）。

2.1 管道埋深

管道埋深是指從道路面層到管道外底部的距離。排水管道的深度一般在1m～5m，特殊段排水管道埋深也有5m以上的。對于一般地質(zhì)，根據(jù)規(guī)范，溝槽深度在1.5m以內(nèi)的可以采用直槽開挖，深度在1.5m以上的需放坡開挖，深度在3m以上就需要采用鋼板樁支護開挖。

開挖修復(fù)需要開挖溝槽，如果采用放坡開挖，不同土質(zhì)放坡比例不同，老黃土放坡比例為1:0.33，雜填土放坡比例為1:1。不管放坡比例多大，溝槽的寬度都比較大，再加上溝槽深度，存在很大的安全隱患。所以采用開挖修復(fù)必須進行交通管制，開挖區(qū)域隔離，警示標(biāo)志等,給居民的日常出行帶來較大的不便。如果碰到陰雨天氣較長，雨天又容易造成邊坡崩塌，造成危險。

表1 福建城區(qū)完成的10條道路管道修復(fù)方式的選擇

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，但道路4埋深較淺，深度為1.3m～1.8m，部分小于1.5m的管段可以采用直槽開挖，1.5m～1.8m管段采用放坡開挖，溝槽也不會太大。故修復(fù)方式采用開挖修復(fù)。而道路7埋深在1.7m～2.8m，道路9埋深在1.8m～2.7m，埋深均較深，采用開挖修復(fù)的話，開挖溝槽較大，存在較大的安全隱患。故道路7和道路9修復(fù)方式采用非開挖。

2.2 經(jīng)濟性

工程的經(jīng)濟性包含兩個部分，工程直接成本和社會成本。開挖修復(fù)的工程直接成本主要包括材料費，人工費，設(shè)備費和管線養(yǎng)護費等；開挖修復(fù)的社會成本主要包括交通擁堵，周圍環(huán)境的影響和對路面使用壽命的影響等。非開挖修復(fù)的工程直接成本包括材料費，人工費，設(shè)備費和專利費；非開挖修復(fù)的社會成本包括交通影響。

表1中的道路5、道路6和道路8均為支路，其中道路5采用非開挖修復(fù)，直接成本為57萬元，道路6采用開挖修復(fù)，直接成本為43萬元，道路8采用開挖修復(fù)，直接成本為40萬元。

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，其中道路4采用開挖修復(fù)，直接成本為62萬元，道路7采用非開挖修復(fù)，直接成本為81萬元，道路9采用非開挖修復(fù)，直接成本為74萬元。

由此可見，采用非開挖修復(fù)的直接成本要大于采用開挖修復(fù)的直接成本。

當(dāng)前，工程建設(shè)中對社會成本的重視程度越來越高，雖然非開挖修復(fù)的經(jīng)濟性要大于開挖修復(fù)的經(jīng)濟性，但社會成本則遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于開挖修復(fù)的社會成本。

2.3 交通量

交通量是影響道路開挖的重要因素。道路采用開挖修復(fù)，需對道路進行封閉施工，開挖溝槽小的，封閉半幅路，開挖溝槽大的，就需要采用全封閉。封閉施工將使局部交通量增大，造成交通堵塞，嚴(yán)重影響周邊居民的出行。道路采用非開挖修復(fù)，就可以大大減少對交通的影響，產(chǎn)生更大的社會效益。

交通量往往跟道路的等級相關(guān)，主干路交通量大，次干路次之，支路更次之。

表1中的道路1、道路2、道路3和道路10均為主干路，其修復(fù)方式均采用非開挖修復(fù)。道路4、道路7和道路9均為次干路，道路5、道路6和道路8均為支路，則根據(jù)不同的情況采用不同的修復(fù)方式。

綜上所述，對于交通量大的道路，修復(fù)方式建議采用非開挖修復(fù)，對于交通量小的道路，可根據(jù)具體情況，選擇合適的開挖方式。

2.4 管道使用年限

混凝土管的使用年限是30年，塑料管的使用年限是50年。采用開挖修復(fù)，舊管道拆除，重新安裝新管道，管道的使用年限重新算起。采用非開挖修復(fù)，結(jié)構(gòu)性修復(fù)使用年限不低于50年，利用舊管道結(jié)構(gòu)進行半結(jié)構(gòu)性修復(fù)，使用年限按舊管道剩余使用年限確定。

表1中道路4、道路7和道路9均為次干路，其中道路4管道使用年限為15年，如果采用非開挖修復(fù)，半結(jié)構(gòu)性后使用年限按舊管道剩余使用年限確定。混凝土管的使用年限是30年，管道使用了15年，剩余的使用年限為15年。如采用開挖修復(fù)，管道的使用年限就是完整的30年。故道路4采用開挖修復(fù)。

道路7管道使用年限為2年，道路9管道使用年限為3年，采用非開挖修復(fù)和開挖修復(fù)的管道使用年限差別不大，故根據(jù)管道埋深，采用非開挖修復(fù)。

因此，管道使用年限越久，采用開挖修復(fù)越有必要。

3.結(jié)語

本文根據(jù)泉州市近年來的實際管道修復(fù)工程，綜合開挖修復(fù)和非開挖修復(fù)優(yōu)缺點的分析，通過對管道埋深、經(jīng)濟性、交通量、管道使用年限等方面的分析，為管道修復(fù)工程提供參考。其結(jié)果為：管道埋深1.5m以內(nèi)，采用開挖修復(fù)更有優(yōu)勢，管道埋深在1.5m以上，采用非開挖修復(fù)更有優(yōu)勢；非開挖修復(fù)的經(jīng)濟性要大于開挖修復(fù)的經(jīng)濟性；交通量小的道路，采用開挖修復(fù)更有優(yōu)勢，交通量大的道路，采用非開挖修復(fù)更有優(yōu)勢；管道使用年限越久，采用開挖修復(fù)越有必要。