非開挖修復技術在排水管網改造項目中的應用

燕勇凱

（中國鐵工投資建設集團有限公司，北京 101300）

0 引言

排水管道非開挖修復技術具有對社會影響程度小，經濟效益良好等特點，因此在城市管道更新過程中逐漸受到人們的青睞［1］。本項目需要改造的老舊排水管網均位于主城區，道路交通繁忙，為最大限度降低影響，決定采用非開挖修復技術對老舊排水管網存在的缺陷進行處理，以恢復其使用功能。根據調查了解，目前業內常用的管道非開挖修復技術種類較多，對工況環境等作業條件均有不同的要求和限制。而且，任何一種非開挖修復工藝技術都無法代替所有的其他技術，只有了解并掌握了各種技術特點之后，針對目標管道的特點，進行綜合評價，合理選擇技術工藝，才能做到對癥下藥，才是最科學的最有針對性的選擇［2］。因此，在項目方案設計階段，采取先排查分析清楚管道缺陷狀況，再篩選出適用的非開挖修復技術，最后按照管道缺陷情況，逐一選擇適宜的修復技術的工作思路制定修復方案。在施工階段，對質量控制要點和關鍵環節進行識別和記錄，不斷總結經驗、提高工程質量，保證管網改造修復目標的實現。

1 項目概況

本管網改造項目隸屬于某市山水林田湖草生態保護修復工程，采取政府與社會資本合作的PPP模式，政府與社會資本方共同出資成立項目公司，負責項目的投資、建設與運營工作，項目公司由社會資本方控股。社會資本方由聯合體組成，各聯合體成員按照協議約定承擔相應的工程施工任務。

項目實施內容是對該市約113 km2范圍內的排水管網進行清淤修復和雨污分流改造，主要工程內容為清淤疏通既有排水管網，修復存在缺陷的管道，改造建設部分雨污水管道實現雨污水分流。本項目根據雨水排放收納水體劃分為5個分區（流域），各分區（流域）主要工程量詳見表1所列。

表1 項目主要工程量

2 修復方案的制定

科學合理的設計方案是保證項目順利實施的關鍵，在項目方案設計階段，采取的工作思路是：先排查分析清楚現狀管道缺陷狀況，明確管道修復的總體原則；再對業內常用的非開挖修復技術進行比較，篩選出幾類經濟、高效、適用范圍廣的非開挖修復技術作為備選，同時清楚掌握各類技術對工況的要求；最后按照管道缺陷情況，逐一選擇適宜的修復技術，確定最終的修復方案。這樣可以充分保證修復方案的針對性和經濟合理性。

2.1 管道缺陷狀態分析

在對現狀管網全面清淤疏通的基礎上，委托專業機構對清淤后的管道進行全面的CCTV檢測，形成檢測視頻，并出具管道檢測評估報告。組織設計和運管單位專業技術人員查看檢測視頻成果、復核管道檢測評估報告，并及時修訂評估結果。根據復核和匯總情況，最終歸納出本項目現狀管網存在的主要缺陷類型有：脫節（TJ）、錯口（CK）、破裂（PL）、變形（BX）、數根（SG）、異物穿入（CR），其中以脫節、錯口和破裂三種缺陷最為普遍，典型照片如圖1所示。

圖1 管道缺陷典型照片

2.2 確定修復原則

對現狀管道的缺陷狀態全面分析清楚后，結合當地運管單位的經驗和要求，并與管道修復專業公司及設計等其他相關單位研討后，確定了以下的管道修復原則。

（1）重點考慮管道結構性和安全性。針對缺陷等級為III 級及以上的管道進行修復，缺陷等級為II 級及以下的管道列入維修計劃。

（2）綜合比較開挖更換和非開挖修復。經技術經濟和適用性比較，選用開挖更換或非開挖修復方式。

（3）綜合比較整體修復和局部修復。優先采用局部修復，管道縱向長距離破裂或局部修復比例較大時（一段管道超過3處）采用整體修復。

（4）雨污水管道系統分類考慮。重點考慮污水管道的運行和安全，適當放寬對雨水管道的修復要求。

（5）提高雨污水并行管道修復要求。當雨污水管道并行時，將管道修復的缺陷等級要求降低一級。

（6）對變形、破裂等有嚴重結構性缺陷的管道進行原位開挖更換，對異物穿入、支管暗接進行改造和封堵處理。

2.3 非開挖修復技術篩選

通過查閱大量現有的研究和應用成果等資料，并實地調查在施的項目，在管道修復專業公司的技術支持下，結合本項目實際，對業內常用的管道非開挖修復技術進行了比較，篩選出了綜合效益較高的幾類管道非開挖修復技術。

2.3.1 紫外光固化法（UV-CIPP）［3］

原位固化法的一種，其原理是通過紫外光固化待修復管道內拉入的已浸漬了樹脂的玻璃纖維軟管，在待修復管道內形成內襯管。此技術的特點是需在無水狀態下作業，適用于DN1600以下管道整體修復。

2.3.2 機械制螺旋纏繞法

利用纏繞設備將預制好的型材逐步推進至待修復管道內，通過纏繞在待修復管道內形成內襯管。此技術的特點是可帶水作業，可隨時中斷作業，適用于DN1000以上管道整體修復，修復后管道縮徑量稍大。

2.3.3 局部樹脂固化法［4］

點狀原位固化法的一種，其原理是通過氣囊使浸漬了常溫固化樹脂的氈布緊緊擠壓在待修復管道內壁上，固化后形成管道內襯。此技術的特點是需在無水狀態下作業，適用于管道局部修復。

2.3.4 不銹鋼雙脹環法［5］

一種利用不銹鋼脹環將橡膠內襯管固定于待修復管道內壁的方法。此技術的特點是可帶水作業，適用于DN800以上管道局部修復。

2.4 確定修復方案

通過上述分析可知，當需整體修復的管道管徑在DN1000～DN1600之間時，紫外光固化法和機械制螺旋纏繞法均可行。但紫外光固化法對作業條件要求較高，且大直徑管道導流困難。而機械制螺旋纏繞法雖對作業條件要求不高，卻存在縮徑量較大的問題。綜合考慮上述特點后，確定對于DN1500以下的需整體修復的管道采用紫外光固化法，對于DN1500及以上的管道采用機械制螺旋纏繞法。

當需局部修復的管道管徑在DN800 以上時，局部樹脂固化法和不銹鋼雙脹環法都可以使用。但局部樹脂固化法需無水作業，而不銹鋼雙脹環法可帶水作業。同樣考慮大直徑管道導流難度，確定對于DN800以下的需局部修復的管道采用局部樹脂固化法，對于DN800及以上的管道采用不銹鋼雙脹環法。

表2歸納出上述修復技術選用原則，根據已確定的管道修復原則，逐個確定每一處管道缺陷在表2中的位置，即可確定管道的整體修復方案。

表2 非開挖修復技術適用范圍及選用原則

3 工程質量控制要點

在施工階段，識別和記錄質量控制要點和關鍵環節，不斷總結經驗，提高修復工程質量。根據歸納，應用非開挖技術修復排水管道需重點關注以下幾個方面。

3.1 管道預處理

非開挖修復工程施工前，應對待修復管道進行預處理［6］。預處理的目的是清除影響管道修復作業的障礙物，使待修復管道內壁平整清潔，能與內襯管結合牢固。預處理采用高壓噴射水流，清洗的同時用真空吸污車將清洗產生的污水和污泥從檢查井內抽出。清洗時，不得在待修復管道內壁某一點停留時間過長，以防止破壞管壁。當采用紫外光固化法與局部樹脂固化法時，必須將待修復管道內積水清除干凈。若存在滲漏，還需采取注漿等方式進行止水處理。若待修復管道錯口嚴重，超過管徑的10%時，應采取墊襯等方式使管內壁平順。

對于直徑大于或等于DN500且缺陷為破裂或變形IV 級的待修復管道，還需用304 不銹鋼片對缺陷節點進行預處理。

管道預處理完成后，采用CCTV檢測預處理效果。

3.2 修復材料

管道修復所用的內襯管、型材、套筒、止水材料等進場時，必須嚴格按照設計要求做好進場驗收，保證其規格型號、外觀質量等滿足設計要求。同時還必須按照《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》（CJJT 210-2014）的有關要求做好取樣檢測，檢測其耐腐蝕、抗拉伸、抗裂性、耐久性、材料相容性等指標是否滿足設計和規范要求。

修復所用的內襯管在下料和安裝時一定要留有足夠的富余量，待內襯管固化后再割除處理。

3.3 操作要點

修復工程正式施工前，應選擇適宜的待修復管道進行試驗段施工，對工藝參數進行驗證和修正，總結形成工藝指導書，作為工程施工技術指引。在施工過程中，要做好溫度、壓力、時間、拉力和速度等關鍵數據的記錄和檢驗。

使用紫外光固化法時，在向待修復管道內拖入樹脂管前，應先在清洗后的待修復管道內鋪設一層墊膜，減少摩擦和防止刮擦。樹脂管內充氣時應控制好氣壓，使樹脂管道充分擴張，并與待修復管道貼合緊密。合理控制紫外光燈行進速度使樹脂充分固化，固化過程中管內始終保持壓力，固化后緩慢減壓。

使用機械制螺旋纏繞法時，應保證內襯管道的纏繞作業與推進作業同步、平穩、勻速進行，鎖扣要連接牢固并注入密封劑和膠粘劑，管間環狀空隙要注漿密封。

使用局部樹脂固化法時，樹脂和輔料的配比應合理，氈筒應在真空條件下預浸樹脂，樹脂的體積應有10%的余量，氈筒必須緊固在氣囊上防止滑落，氣囊的充氣、放氣應緩慢均勻。

使用不銹鋼雙脹環法時，橡膠帶和不銹鋼脹環安裝固定時，先用螺栓、楔形塊、卡扣等構件使套環連成整體，再緊貼待修復管道內壁，使用專用液壓千斤頂對不銹鋼脹環施壓并鎖定。宜同時對修復位置土體進行注漿加固，填充空洞防止滲漏。

3.4 修復后檢測

對于局部修復的管道，施工完成后通過CCTV 檢測，查看修復部位是否漏水、安裝是否緊湊無松動；接口是否嚴密、貫通、平順、均勻；內襯表面是否光滑、無褶皺、無脫皮。

對于整體修復的管道，施工完成后進行閉水試驗，驗證修復后管道的嚴密性。

據統計，本項目管道修復完成后的一次檢測合格率達到了95%以上。

4 問題與建議

在實施修復的過程中，發現一部分管道的缺陷是管材質量問題引起的，還有一部分缺陷是由外力破壞引起的，可見加強排水管網原材質量管控，做好運行過程中的維護與監管，是保證排水管網正常使用的關鍵。

本項目實施前，當地可供參照借鑒的經驗較少，因此將管道清淤和修復分為兩個階段進行，目的是為了徹底摸排清楚管網缺陷狀態后再選擇適宜的修復方案，保證方案的針對性和工程成本的可控。這就會導致在管道首次清淤后到修復前的這一時間段內，管道會再次污染或淤堵，增加了管道修復時的預處理工作量。建議其他同類型工程采取選擇有代表性的管段作為樣本段，采用上述方法確定修復方案，后續的施工作業采取清淤與修復同步進行的方案，這樣可縮減一部分成本并大幅度提高工程進度。

5 結束語

在篩選過程中，發現現在很多非開挖技術使用的設備和材料均實現了國產化，本項目選用的幾類非開挖修復技術也都基本采用了國產化設備和材料，使工程成本大幅降低。隨著技術的日漸成熟，成本的進一步降低，非開挖修復技術必將迎來更加廣闊的應用前景。

本項目選用的幾類非開挖技術，受管道缺陷狀態、地理條件、作業環境和工程投資等多方面限制，具有一定局限性，并不能適用于所有地區。但根據整個項目應用實踐總結出來的確定修復方案的思路和建議，以及各類技術的質量控制要點，對同類型工程項目具有參考和借鑒價值。