新余市市政排水管道非開挖修復方案分析

勒德智，劉卓堯，溫華東

（中國瑞林工程技術股份有限公司，南昌 330031）

1 引言

市政排水管道開挖修復模式對城市交通、城市環境的維護和城市商業運營等方面都造成了一定的危害和負面影響，而相比開挖技術，非開挖技術在城市環境的維護等方面有難以超越的優勢。目前，國內管道修復技術總體上處于初期發展階段，尚存在著一些問題，例如，采用進口設備導致修復費用相對較高，對非開挖修復技術的推廣帶來了一定的難度。基于此，本文以新余市部分老舊排水管道修復為例，介紹閉路電視檢測（CCTV）等非開挖修復技術的應用。

2 項目背景

新余市地處贛西地區中心位置，袁河中下游，城市水系發達，孔目江、袁河穿城而過，但城區污水管道敷設不完善，雨污水管道混接率高，管道的病害情況較為嚴重。

為了落實國務院 《水污染防治行動計劃》（國發〔2015〕17號）和中共中央政治局審議通過的 《長江經濟帶發展規劃綱要》的相關要求，實現新余兩江黑臭水體整治目標，要求采用閉路電視檢測（CCTV）技術對新余市市政排水水管道進行監測，排查出市政排水管道的病害缺陷情況，提出合理經濟的治理方案，針對性地對不同情況進行修復。

現新余市區市政排水主管共檢測110 條，依據視頻資料及檢測報告，已發生結構性缺陷的市政排水主管管段累計長度約40 km，其中，病害嚴重急需修復段累計約9.63 km（不含點位破損）。結構性缺陷指管道結構本體遭遇損傷，影響強度、剛度和使用壽命的缺陷，是排水管道產生病害的主導因素，主要表現有：管道破裂、管道變形、管道腐蝕、管道錯口、管道起伏、管道脫節、接口材料脫落、支管暗接、異物穿入、管道滲漏10 種。

3 項目建設的必要性

新余市的市政建設已取得較大成就，排水系統日趨完善。目前，在城市主干道和次干道已建成較為完備的雨污水管網，但部分早期建設的管道存在局部老化與破損現象，而其他基礎設施的快速建設以及不均勻沉降，加重了現在市政排水管道的破損、錯口、脫節等問題，根據閉路電視檢測（CCTV）檢測報告，目前已建管網出現不同等級的缺陷，且大部分位于市區繁華地帶的道路下。在生活、工作節奏不斷加快，環境需求日益增強的現代化大城市中，人們對傳統開挖路面施工帶來的交通堵塞、綠地園林毀壞、出行不便，以及堆土帶來的揚塵與泥濘已難以接受；對管線修復、改造帶來的“拉鎖馬路”現場也難以容忍。管道非開挖修復技術的誕生和發展成功解決了這一系列矛盾，可以在不影響人們生活和工作的前提下成功修復現狀管道，發揮其應有的作用，使區域內的排水管網形成互相聯系的有機體系，充分發揮在建和已建排水管網的作用。

現狀管道系統在管材、接口方式、施工工藝方面抗滲能力差，破損管道內污水下滲不僅嚴重污染土質和地下水，甚至影響路基，造成了路面塌陷，直接威脅到了附近房屋建筑的安全，造成了很大的社會影響。采用管道非開挖修復技術能夠快捷、有效地對管道進行一次性、多部位的修復，能保障甚至提高管道的輸水能力，預防并修復污水下滲對地下水環境的影響，因此，本項目滿足了城市可持續發展的需要，改善了城市地下水環境。由于一些排水管道存在腐蝕、沉積、結垢、殘墻、樹根、阻礙物等缺陷，嚴重影響了排水管道的輸送能力，造成了雨天部分地區漬水或污水漫溢，周邊居民苦不堪言，而排水管道非開挖修復，不僅在修復后能降低管道的粗糙系數，減少管道接口數量，提高管道輸水能力，還能提高城市排水管網抵抗暴雨的能力。市政排水管網作為城市基礎設施的一部分，應該與城市的建設同步實施，但是由于諸多原因，新余市現狀排水管道破裂、滲漏、變形、起伏等現象嚴重，影響了排水系統的連貫性與整體性，所以，對管道采用非開挖技術進行修復是對城市基礎實施的完善，是非常必要的。

4 項目建設方案

4.1 管網現狀情況分析

根據CJJ210—2014 《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》標準，管道缺陷列表主要分結構性缺陷與功能性缺陷[1]，其中，管道結構性缺陷是指管道結構本體遭受損傷，影響管道強度、剛度和使用壽命的缺陷；管道功能性缺陷是指導致管道過水斷面發生變化、影響暢通性能的缺陷。

1）結構性缺陷。（1）破裂：管道的外部壓力超過自身的承受力致使管子發生破裂，其形式有縱向、環向和復合3 種。（2）變形：管道受外力擠壓造成形狀變異。（3）腐蝕：管道內壁受侵蝕而流失或剝落，出現麻面或露出鋼筋。（4）錯口：同一接口的兩個管口產生橫向偏差，未處于管道的正確位置。（5）起伏：接口位置偏移，管道豎向位置發生變化，在低處形成洼水。（6）脫節：兩根管道的端部未充分接合或接口脫離。（7）接口材料脫落：橡膠圈、瀝青、水泥等類似的接口材料進入管道。（8）支管暗接：支管未通過檢查井直接側向接入主管。（9）異物穿入：非管道系統附屬設施的物體穿透管壁進入管內。（10）滲漏：管外的水流入管道。

2）功能性缺陷。（1）沉積：雜質在管道底部沉淀、淤積。（2）結垢：管道內壁上的附著物。（3）障礙物：管道內影響過流的阻擋物。（4）殘墻：管道閉水試驗時，砌筑的臨時磚墻封堵，試驗后未拆除或拆除不徹底的遺留物。（5）樹根：單根樹根或是樹根群自然生長進入管道。（6）浮渣：管道內水面上的漂浮物（該缺陷需記入檢測記錄表，不參與計算）。

結構性缺陷及功能性缺陷等級可分為：1 級（輕微缺陷）、2級（中等缺陷）、3 級（嚴重缺陷）、4 級（重大缺陷）。

4.2 修復原則

本工程管道缺陷主要分為結構性缺陷及功能性缺陷兩種，其中，功能性缺陷主要以管道疏浚為主，結構性缺陷主要以管道修復為主。當管段中既有結構性缺陷，又有功能性缺陷時，應先進行功能性缺陷修復，再進行結構性缺陷修復。

1）管道疏浚應以安全、環境、資源為指導原則。（1）安全，指在實施過程中，要注意下井人員的操作安全，注意實施過程中周邊行人和車輛的安全；（2）環境，是指在實施過程中，應注意淤泥的收集和清運，不要污染環境，盡量避免剛疏撈上來的污泥亂堆亂棄，通過路面雨水口又重新回到排水管道中；（3）資源，是指疏撈上來的污泥量較大，如有可能，應考慮資源化和綜合利用。

2）管道修復應以技術先進、安全可靠、經濟合理、確保質量、保護環境為原則。（1）技術先進是指設計與施工中應盡量采用自動化、機械化水平高的工藝和設備；（2）安全可靠指施工過程中應保證操作環境安全、修復效果穩定，避免出現新的管道塌陷或者效果參差不齊等問題；（3）經濟合理指應經過經濟技術比較，在修復效果好的基礎上，盡量選擇性價比高的技術；（4）確保質量指修復完成后，能通過管道結構性和功能性復檢，并滿足相關規范規定的使用年限要求；（5）保護環境是指工藝所采用的材料、設備等應滿足相關規范要求，在解決現有污染問題后不產生新的污染問題。要求修復后的管道應滿足下列要求：（1）管道的結構應滿足受力要求；（2）管道的過流能力應滿足要求；（3）管道應滿足清疏技術對管道的要求。

4.3 管道非開挖修復方案比選

管道修復缺陷主要為結構性缺陷，對同一管段若點狀修復超過3 處，宜采用整體修復。不同非開挖整體修復工藝及局部修復工藝對比如下。

1）紫外光固化法：（1）適用管徑200～1 500 mm。（2）只需1臺UV 固化車即可，占地面積小，對交通影響較小；UV 設備具有高度自動化及可視化特點，利用紫外線光即可進行加熱固化，固化時間只需3～5 h，固化完成后，管道可立即投入使用。（3）玻璃纖維內襯軟管采用不飽和聚酯樹脂，耐熱性較高，可達到120 ℃，且具有較高的拉伸、彎曲、伸縮等強度，彈性模量可達到12 000 MPa；玻璃纖維樹脂壁厚只有3～12 mm，大大減少了過流面的損失，且材料內壁光滑，可改善過水能力，設計抗拉強度達到95 MPa，同時，施工固化過程全自動。（4）可視化可實時觀察管道內的材料固化情況。（5）固化速度可控，固化溫度全過程可控，安全可靠。（6）操作人員只需經過一定培訓就可以完成整個修復過程。

2）熱塑成型工藝：（1）適用管徑200～1 200 mm。（2）只需要1 臺專業作業車，占地面積小，對交通影響較小。（3）利用熱氣進行加熱固化，固化時間只需5 h 即可完成，固化完成后，管道可立即投入使用。（4）改性PVC 管材強度高，彈性模量可達1 600 MPa，抗拉強度40 MPa；厚只需4～12 mm，大大減少了過流面的損失，且材料內壁光滑，可改善過水能力。（5）施工全過程可控，可反復加熱成型。（6）操作人員只需經過一定的培訓就可以完成整個修復過程。

3）水泥基砂漿噴筑工藝：（1）適用管徑范圍300～4 000 mm。（2）只需要1 臺專業作業車，占地面積小，對交通影響較小。（3）施工時間約6～8 h，滿足在市區的施工時間安排，對交通影響時間短，修復完12 h 后可過水。（4）S8000 是一種灰漿材料，具有超高強度、涂抹性好、耐磨及耐腐蝕性好等特點，將材料與一定量的水充分拌和后，可形成一種適宜噴涂、澆筑、泵送或僅靠重力即可流入直徑不小于6 mm 孔洞的膏狀材料。該灰漿在不依賴特殊養護的條件下可迅速硬化。與原管涵結合，過水斷面減少；粗糙系數減小，可改善過水能力。（5）噴涂澆筑過程全自動、可視，可實時觀察管道內的材料硬化情況，安全可靠。（6）對工作人員要求低，可在管涵內自動噴涂修復。

通過以上對比可知，本工程管道非開挖整體修復擬采用紫外光固化法、熱塑成型工藝及水泥基砂漿噴筑修復工藝，是根據現狀缺陷評估報告，以及實際現場實施條件，進行了適當的選取。

4）點狀原位固化法：（1）適用管徑300～1 000 mm。（2）優先適用于變形、腐蝕、錯口、破裂、接口材料脫落。（3）需要1 臺小型修復車。（4）操作人員只需經過一定的培訓就可以完成整個修復過程，設備高度自動化、可視化。（5）施工時間短，從樹脂混合到完成局部內襯修復僅需3～4 h；樹脂材料為環氧樹脂基礎上的多種混合材料，可在水中常溫固化，固化時間1 h；材料為玻璃纖維、針狀毛氈、樹脂等，對原管過水能力影響小，施工固化過程全自動。（6）可視化，可實時觀察管道內的材料固化情況。（7）固化速度可控，固化溫度全過程可控，安全可靠。

5）不銹鋼快速鎖法：（1）適用管徑300～1 000 mm。（2）優先適用于滲漏、脫節、破裂、接口材料脫落。（3）需要1 臺小型修復車。（4）操作人員要熟悉安裝過程，對工人的技術要求較高，特種作業專業人員施工；操作人員需要經過專門的技術培訓。（5）施工時間短，施工簡單、安全可靠，約1 h 就可以完成修復。（6）所用材料一層為緊貼管壁的耐腐蝕特種橡膠，另外一層為不銹鋼脹環，對原管過水能力影響小。

通過以上對比可知，當管徑d＜500 mm 時，采用點狀原位固化法經濟合理；當管徑d≥500 mm 時，采用不銹鋼快速鎖修復工藝經濟合理。

5 結語

本項目采用紫外光固化法、熱塑成型工藝、水泥基砂漿噴筑修復工藝進行管段整修；采用點狀原位固化法、不銹鋼快速鎖修復工藝進行管段點修。

管道修復應注意主要流程，先對管道積水進行抽調，做好臨排措施；打撈清淤，對需要修復的管段進行整管高壓清洗，清除表面腐蝕層及結垢，對管段破裂、異物穿入、滲水等部位進行預處理修補：對管周土體進行加固；對影響過流能力的部位進行清除，并采用不同的修復工藝對破損管涵進行修復。

隨著我國對非開挖修復研究的深入，各種修復工藝也必將日益成熟，該技術必定會廣泛用于城市排水管道的修復中。