非開挖修復技術質量檢測技術及應用

李志偉 陳秀娉

（廣東省建筑材料研究院有限公司）

0 引言

非開挖修復是一種微創技術解決了對地下管線的破壞問題，可以在不能開挖或者能少量開挖的條件下，對江河湖泊、交通要道、建筑物等位置的地下管道來進行修復工作。非開挖修復初始是在石油、天然氣等危險行業生根發芽，然后逐漸應用在排水管道和供水管道行業當中[1]。現代新型管道和高端電子探測技術逐漸成熟，非開挖修復朝著多工藝類、多管道設備的方向發展，廣泛應用于發達國家和地區。

最近幾年，排水系統的建設在我國現代化城市的發展過程當中是處于相對停滯狀態的，管道泄漏所造成的直接或者間接損失每年可達數億元，中國的大部分城市面臨“逢雨必積”的尷尬局面。如鄭州2021 年720 特大暴雨災害事件、廣東韶關、英德等地在2022 年6 月的洪水事故等城市管網是非常復雜的，就像人體的血管系統，既不能堵塞也不能破，一旦出現問題就會造成嚴重的后果。同理，城市管網一旦出現堵塞、破裂，那么就會影響到城市的排水問題，更進一步甚至會造成事故發生，人們需求隨著社會的發展變的越來越高，對城市的環境看的也比較重要，如果管道出現一些需要維修，傳統的維修方式已經很難開展工作，阻礙交通給人們出行造成不便，并且管道的氣味會影響周邊市民的生活。由于傳統維修方式的弊端嚴重，非開挖修復技術、非開挖質量檢測技術和其他先進技術就此誕生。

1非開挖修復技術及質量檢測技術特點分析

中國推進現代化城市的腳步逐步加快，有些城市的排水系統由于存在時間過長，無法完全滿足現代社會和經濟發展的需求，在這里相關部門需要使用新型修復技術，給那些存在時間過長的排水系統進行修復和改造，從而滿足社會發展的需要[2]。非開挖檢測技術和修復技術相比傳統的維修手段更加先進，既能確保城市排水系統穩定運行，又能改善排水效果，從而有效降低排水系統發生大范圍故障的可能性。傳統排水系統檢測和修復技術做比較，排水系統非開挖檢測技術和檢測技術操作方便快捷，相關的施工人員利用液壓設備施工，液壓設備在施工過程中噪音比較小，基本不會影響到周圍市民的正常生活。相對施工人員來講，在施工的過程中，需要結合設備在運行過程中的實際情況，對施工工期的具體情況進行調整，確保城市排水系統的施工更加效率，盡量避免施工噪音影響到附近市民的正常生活，給市民提供安靜的生活環境。

2 非開挖質量檢測技術要點分析

管道檢測基于測試設備的位置分為內檢測和外檢測兩個主要類別。管道檢測技術包括:管道監控(CCTV)、聲納(Sonar)、潛望鏡(QuickView)、紅外線、深穿透雷達(GRP)以及一些還處于研發階段的先進檢測技術，包括管道掃描和評價技術（SSET），所有檢測技術都有其不同的優點和缺點[3]。

檢查管道是否存在泄漏情況的兩種做法：管徑在大于Φ1000 的管道，清潔管道以后，由施工人員到管道內部肉眼觀察，或者使用CCTV 進行探測，記錄那些泄漏點，按照損壞的具體情況來研究是否有必要修理損壞的地方。管徑在小于Φ1000 的管道，施工人員無法進入到管道當中，通常利用QV 技術來檢測。

2.1 排水管道QV 檢測技術應用要點

QV 是便攜視頻檢測技術，能夠得到清晰的視頻和圖像，圖像數據可以顯示在施工人員身上的屏幕上面，并且會將視頻文件同時存儲到服務器中。這樣的設備對豎井檢測效果最好，還可以用于接近豎井管道檢測。該技術適用于直徑在150～2000mm 的管道。

QV 排水管道檢測技術想要發揮出有效作用，需要施工人員使用管道潛望鏡視頻檢測，在豎井內部提前安裝的測試儀器，照明系統對管道的內部提供光源，使用QV排水管道檢測系統的拍攝能力，給城市排水系統內部提供照明，施工人員能夠更深層次的分析城市排水系統內部的真實狀況。為了確保QV 排水管道探測技術能夠更好的利用在城市排水系統的檢測當中，施工人員使用時，必須注意下列問題。首先，合理利用QV 攝像機，拍攝的時候要變焦拍攝注意層次，遠距離的管道需要進行合理拍攝。其次，施工人員一般都是在地面上來執行所有的工作，必須做好調節變焦的問題，確保管道內部的實時情況。

2.2 CCTV 檢測技術應用要點

CCTV 屬于針對地下排水系統的專業設備，CCTV 的施工人員在地表遠程操作檢測車在地下行動，同時對管道內部進行視頻拍攝，施工人員按照拍攝的管道內部視頻，對管道內部的情況進行研究和分析，確定地下管道修復用什么樣的修復方法最好。聲納設備在檢測管道時將傳感器頭放進水中，利用聲納技術提供出管道內部的準確數據，來確定管道的斷面截面直徑、阻塞物的形狀和管道的變形范圍。

CCTV 在應用于檢測過程中時，施工人員要將攝像機設備放到管道的內部，對城市地下的排水系統進行內部拍攝，系統可以同時輸出畫面，利用攝影設備，將拍攝的數據發送到控制臺中。控制臺屬于CCTV 檢測系統控制，該系統可以有效地存儲圖像數據，讓施工人員更加精準的掌握管道內部的真實情況，同時做出相應的反應，提升圖像數據的信息準確性。2008 年4 月，香港環保工程有限公司，有限公司在蘇州工業園區的污水管管道檢測和加固工程，是中國中央電視臺(CCTV)方法。北京排水集團全資子公司2018 年支持緊急排水，亞太經合組織會議上,采用中央電視臺的檢驗技術，分析城市管道的內部情況。

3 非開挖修復技術要點分析

在各種非開挖技術當中，除了新管道定向鉆井技術和舊管網膨脹管技術，修復舊管網實質上是管中管技術，通俗的稱管中管技術[4]。管中管技術在國內外被廣泛應用，現在主要是有翻轉內襯方法（CIPP）、螺旋纏繞方法（Rib-Loc）、點狀局部樹脂內襯方法、灌漿修復方法和膨脹內襯修復方法等等。

3.1 CIPP 原位固化技術

CIPP 原位固化，屬于仿尼龍布和聚乙烯相結合，混合形成一種復合材料，并使用媒介，精準測量城市的地下排水管道大小，縫制對應尺寸的軟管，首先用薄膜條把縫接部位縫口，縫口前，確保把排水管道里面的內部氣體完全排空，然后使用樹脂，利用加熱固化的現象，把樹脂液體翻轉進入管道內部，并對管道有效的加熱，確保內部樹脂固化，從而實現城市地下排水管道的修復。

3.2 螺旋纏繞法技術

纏繞修復法的主要原理的螺旋纏繞技術，在管道內部以帶狀存在。在前進當中，需要有效地壓制夾鉗，在舊管道的北部組成新的排水管道。施工人員必須逐步把新管道向外擴建，最后與舊管道緊緊貼住，以確保新管道更加牢固。在使用修復技術的過程中，施工人員應根據具體的操作過程仔細操作，認真確定纏繞的方向。采用纏繞修復對城市地下排水管道進行修復，不但可以保證管道內壁光滑，提升內壁的通水性能，而且占地面積小，更適用于長距離排水管道的修復。

3.3 點狀樹脂內襯修復技術

樹脂固化利用了專業環氧樹脂以及乙烯基樹脂，采用錳化合物做成的鉆頭來當作催化劑加速樹脂固化，聚合反應變成高分子的化合物。這種材料為單液注漿，使用的時候施工比較簡單，對設備清洗來說也是十分方便的。該樹脂和水有著良好的混合溶解性，當漿體遇水后就會自行分散乳化[5]。聚合反應立即進行，誘導時間能夠利用配比來進行調節。這種材料對水適應性強，一般的酸堿度和污水都部會對其性能進行影響。例如，解強市公司的主營業務就是通過現場樹脂內襯管的無槽修補技術。

3.4 注漿修復技術

注漿修復主要應用于城市地下排水管道出現滲漏及接頭部位的時候，或磚質管道需要修復的時候。這種修復技術在應用時，施工人員必須保證管道內部結構完整。管道直徑大于0.9m 的管道，不適合應用此修復技術。此外，如果該區域地下結構太過復雜，地表地貌也很復雜，合理的使用注漿修復方法能夠應用提高城市地下排水管道修復的效率。施工人員必須將排水管道兩端封堵，并按一定順序將兩種不同的漿液倒入管道里面，然后抽出漿液。這兩種漿液在管道內會發生化學反應，可以確保城市地下排水管道的裂縫、接頭都能得到很好的密封，不但可以提高城市地下排水管道運行效率，而且可以加強管道內部的安全性和可靠性。2017 年，灌漿修復技術主要應用于北京中心城區排水管網改造三期工程。

3.5 爆管襯裝修復技術

城市地下排水管道在進行非開挖修復過程中，如果要使用爆管內襯技術的時候，施工人員必須知道排水管道用的什么材料，哪種更適合應用于脆弱的管道修復當中，如果在嚴重老化的排水管道中，合理使用該項技術來修復，可以大大縮短排水管道的修復進度。安裝管道過程中，使用該項技術來修復，可以在很短的時間就能安裝出數百米的管道。為了進一步確保城市地下排水管道修復的效率,需要提前進行挖掘工作。

4 案例應用

4.1 案例概況

有一條位于佛山市張槎鎮街的管道，東面就是河流，西面緊挨著鐵路。為能夠全面掌握解管道的情況，查清管道內部出現的問題，現施工人員經管理單位所委托，給1 號泵站的盲管進行全面檢測。經過檢測，發現管道內部存在漏水、斷線、甚至是破裂等諸多問題。為了能夠讓管道正常使用，對這段管道進行全面整改，以達到能正常使用的效果。現場CCTV 觀看發現，主要問題是管道斷線、漏水、破裂等情況。管道為禪城區重要泵站，盲管埋深較深大約12m。如果這部分的管道不能及時修復，很可能會造成道路塌陷，后面會影響到交通。使用傳統修復方法的話，不僅會影響交通，而且成本較高。結合管道的直徑和深度，本文主要選用CCTV 質量檢測和非開挖修補樹脂襯砌修補技術相結合的技術進行非開挖修補和質量檢測。

4.2 施工工藝流程

⑴找合適的樹脂將氈筒濕透；

⑵把氈筒綁到氣囊上面，在監控設備的引領下放入需要維修的地方；

⑶給氣囊充氣，使氣囊膨脹，讓氣囊上的樹脂覆蓋下管道內壁之上，保存膨脹直至樹脂固化；

⑷把氣囊力的氣放出，然后把氣囊拉出管道；

⑸對管道進行最終施工質量檢查。由于該排水管道在流沙層，南邊的接口處出現裂縫，管道周圍的流沙軟土滲到了管道內部，管道周邊的土壤流失，造成路基不穩，管道開始下沉，地表開始下陷，使用樹脂固化修復的時候，就需要對管道損壞部位進行清理。

4.3 工藝操作要求

⑴樹脂與輔料的比例要達到合理2:l 狀態；

⑵氈筒必須要真空狀態下浸透樹脂，侵泡樹脂的量必須足夠填充管道破損處，因為修復管道破損處時樹脂的聚合和滲透會造成部分流失，所以要多加5%～10%；

⑶氈筒一定要牢牢固定在氣囊上面，在氣囊進入地下管道時防止氈筒脫落；

⑷充氣和放氣的時候需要均勻慢速進行；

⑸樹脂在固化時，氣囊里面的空氣壓力要保持在1.5MPa，確保氈筒緊貼在管道內壁之上。

4.4 施工過程

⑴氈布的切割必須按照管道破損的情況來定，必須在防水密閉車間或者是施工車輛進行，切割出所需要尺寸的大小。切割長度大約是氣囊的3.5 倍，確保氈布重疊在氣囊之上，氈布的寬度必須比管道損壞出前后都超出5 厘米之上，來確保氈布能夠和管道緊緊貼合。

⑵在混合樹脂固化劑的時候要按照管道的實際情況進行，按照供應商的要求進行配比，配制出樹脂固化液，用攪拌設備攪拌均勻，達到液體顏色均勻無泡沫，并且幾下濕度。在施工現場制作的所有樹脂都需要留一劑樣品，對樣品進行檢測性能。

⑶樹脂浸泡將樹脂用適當的工具均勻鋪在氈布以上。氈布厚度通過折疊達到預定值，樹脂在涂抹過程中反復涂抹在新的氈布表面上，中間為了布夾帶進空氣，必須利用滾輪把樹脂壓到氈布當中。

⑷氈筒經過樹脂浸泡后利用氣囊安裝。在施工過程中，為了在氣囊和管道中間形成隔離層，采用保護膜將氣囊綁扎，然后將氈管束在氣囊上，在滑動中防止滑動或脫落。氣囊送入管道待修復地點時，需要連接氣管，且不能讓氈筒與管道內壁進行接觸。在氣囊到位后，給氣囊充氣，讓氣囊膨脹起來，氈筒緊貼管道內管道。壓力需要保持一段時間，直到氈布在室溫下固化。固化后釋放氣囊內的空氣，然后把氣囊拖出，記錄下固化的時間與壓力。

5 結語

實踐證明，應用管道檢測評估、非開挖修復這些高新技術可以大大提升排水系統的維護與管理效率，對地下排水系統的診斷、分析、維護和評價都提供了可行的建議。在城市地下排水管道應用非開挖檢測技術和維修技術，可以確保城市地下排水管道的檢測和修復水平能夠變得更好。