排水管網(wǎng)改造工程短管內(nèi)襯非開(kāi)挖修復(fù)施工技術(shù)

任正師

北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司 北京 100000

1 工程概況

北京市準(zhǔn)備用三年的時(shí)間將城區(qū)內(nèi)老舊排水管網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化改造，進(jìn)而提升污水管網(wǎng)排水能力，由于老舊管道內(nèi)部長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，管道腐蝕嚴(yán)重，為延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)現(xiàn)狀污水管線進(jìn)行防滲保護(hù)，修復(fù)管線長(zhǎng)度約82km。因?yàn)楣芫€修復(fù)地點(diǎn)在北京比較繁華的主要城區(qū)內(nèi)，這樣也給開(kāi)挖施工及管線更換工作帶來(lái)一定的難度，而且需要施工的排水管線上方還有其他管線，這樣也給整體施工安全帶來(lái)影響，因此在進(jìn)行整體管線改造施工的過(guò)程中采用非開(kāi)挖已修復(fù)施工方式，此種方式也可以減少給城市交通所帶來(lái)的影響，其修復(fù)長(zhǎng)度約11.8km。

圖1 管網(wǎng)改造工程管線分布情況

2 短管內(nèi)襯法非開(kāi)挖技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)應(yīng)用原理

此種開(kāi)挖技術(shù)為新型開(kāi)挖技術(shù)且可以作為修復(fù)施工的載體，施工中所使用的聚乙烯管道采用特殊的切割方式，在連接時(shí)利用液壓逐節(jié)連接方式并將其牽引到所需要修復(fù)的管線中，然后將漿液注入到新舊管線連接處，完成加固施工。此項(xiàng)技術(shù)為非開(kāi)挖方式且施工單元間距為一個(gè)井距，操作可以在檢查井完成。此項(xiàng)技術(shù)在使用后可以完成連接與撞合且安裝好的管道可以拖動(dòng)到指定位置。新舊管道連接好后可以使用漿液填充，保證其質(zhì)量、強(qiáng)度及穩(wěn)定性[1]。

圖2 修復(fù)短管方式圖

2.2 工藝流程

管道清淤→清淤完成后CCTV錄像→管道試通→管道連接→管道連接后CCTV錄像→管道注漿→端頭處理→閉氣試驗(yàn)驗(yàn)收。

2.3 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

第一，施工工藝簡(jiǎn)單，操作方便。第二，施工速度快，分段施工時(shí)對(duì)交通和周邊環(huán)境的影響較小。第三，僅使用發(fā)電機(jī)、絞車等一般的市政施工設(shè)備，不需要專用的設(shè)備，投資少，施工成本低。第四，在污水管道中可以實(shí)現(xiàn)少量排水或不停水作業(yè)施工。第五，修復(fù)施工采用的PE管材料和樹(shù)脂材料在長(zhǎng)期使用條件下化學(xué)穩(wěn)定性好，且符合生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)，物理性能優(yōu)越[2]。

3 關(guān)鍵技術(shù)

3.1 頂推式施工技術(shù)與牽拉式施工技術(shù)

牽拉式施工技術(shù)在應(yīng)用時(shí)主要利用了液壓牽引與相背作用，然后構(gòu)建成新的管道后套入到準(zhǔn)備修復(fù)的管道中。

管道修復(fù)設(shè)備是通過(guò)兩個(gè)檢查井來(lái)對(duì)其間的待修管道進(jìn)行非開(kāi)挖式修復(fù)的，主要包括設(shè)于檢查井1（設(shè)備工作井）一側(cè)的動(dòng)力系統(tǒng)以及牽引系統(tǒng)將短管在另一檢查井2（合口工作井）逐一下放至待修管道的尾端，該牽引系統(tǒng)用于在該待修管道的范圍內(nèi)牽引拖動(dòng)短管，以將該短管與前一短管撞合連接，該動(dòng)力系統(tǒng)主要用于為該牽引系統(tǒng)提供動(dòng)力，同時(shí)還可用于將各短管撞合后形成的新管道部分拖動(dòng)到合適的位置。該修復(fù)方法主要有液壓動(dòng)力系統(tǒng)和機(jī)械牽引系統(tǒng)兩大系統(tǒng)組成。

頂推式施工方法較牽拉式相對(duì)簡(jiǎn)單，通過(guò)一個(gè)檢查井來(lái)對(duì)待修管道進(jìn)行非修復(fù)，施工原理是將前一節(jié)管節(jié)利用抱箍裝置固定在井口，將后一節(jié)管節(jié)子口與前一節(jié)管節(jié)母口相對(duì)，利用液壓油缸頂推力將前后管節(jié)撞合合口后向前頂推的施工方法。

頂推式工法主要施工機(jī)械有靜音發(fā)電機(jī)、液壓油缸組成。

3.2 處理技術(shù)

3.2.1 科學(xué)處理管線錯(cuò)臺(tái)與障礙物

老舊管線上的混凝土塊會(huì)給清淤過(guò)程帶來(lái)不利的影響，若采用常規(guī)方式處理就會(huì)增加處理難度。

圖3 現(xiàn)況管線錯(cuò)臺(tái)、混凝土塊

處理小錯(cuò)臺(tái)情況時(shí)可以采用專門的清淤設(shè)備。在使用時(shí)主要采用水鉆與高壓水車，根據(jù)管徑情況進(jìn)行替換，然后再使用高壓水車反作用力高速向前推進(jìn)，將障礙物清理干凈。

3.2.2 彎曲位置處理

在清理小弧度管線時(shí)可以采用兩節(jié)試通管，若操作順利可以使用專業(yè)管節(jié)并控制管節(jié)長(zhǎng)度，為插管施工提供便利；管節(jié)長(zhǎng)度為600mm時(shí)弧形管道長(zhǎng)度控制在400mm，管口子母口長(zhǎng)度根據(jù)情況加長(zhǎng)3cm到5cm。

圖4 管線彎曲狀態(tài)

3.2.3 科學(xué)處理變徑問(wèn)題

管道變徑問(wèn)題也是常見(jiàn)問(wèn)題，井口位置突然會(huì)從300mm變到500mm，因此應(yīng)對(duì)管道流量及管體連接方式進(jìn)行分析。管線底平接時(shí)可以從小管徑向大管徑方向進(jìn)行拼插，然后進(jìn)行注漿施工。

3.3 小基坑處理技術(shù)

老舊管道因老化、腐蝕等問(wèn)題會(huì)導(dǎo)致排水管道無(wú)法正常使用，嚴(yán)重的還會(huì)導(dǎo)致路面坍塌等問(wèn)題。在了解管線具體損壞情況后可以采用螺旋支護(hù)方式，采用小基坑操作方式更換以損壞管道，然后完成插管施工。

3.3.1 小基坑開(kāi)挖技術(shù)

例如3m直徑圓形基坑在明確基坑圓心位置后，開(kāi)挖直徑控制在3.3m，用切割機(jī)將路面切割確定開(kāi)挖位置。采用分層開(kāi)挖與支護(hù)方式；第一次開(kāi)挖為1.5m，支護(hù)在1m位置，此時(shí)進(jìn)行二層開(kāi)挖，開(kāi)挖尺寸控制在0.3m至0.5m間，邊開(kāi)挖邊支護(hù)并到達(dá)制定深度。

3.3.2 螺旋支護(hù)施工技術(shù)

①圈梁支護(hù)施工技術(shù)。圈梁支護(hù)施工時(shí)可以使用20b#工字鋼，組裝時(shí)采用螺栓方式并確保支撐梁可以在水平位置擺放；若地面平整度不良可以采用墊木進(jìn)行支撐，提升受力面積，保證其穩(wěn)定性。

②吊裝第一層。工字鋼支撐與模板進(jìn)行鏈接時(shí)可以采用φ8的不銹鋼鎖鏈，在確定圈梁吊裝位置后進(jìn)行第一圈吊裝，即使吊裝位置在接頭也進(jìn)行吊裝。避免不銹鋼鎖鏈出現(xiàn)打結(jié)或變型問(wèn)題，保證吊裝效果。

③做好模板施工。第一，采用從上至下的安裝方式，吊裝第一圈模板施工可以使用兩根鎖鏈與盤撐；采用一根豎管與角鋼連接第一次與第二次，并調(diào)節(jié)好鎖鏈位置，要想保證模板具有良好的平衡性可以安裝四個(gè)固定點(diǎn)。第二，二層以下的模板固定時(shí)可以設(shè)置三個(gè)固定點(diǎn)，主要在中間與兩側(cè)。注意各模板間緊密貼合，固定時(shí)采用豎向方式，可以采用豎管與卡扣進(jìn)行鏈接。將接口處螺栓與卡扣擰緊并進(jìn)行嚴(yán)格檢查。第三，最后一圈模板安裝時(shí)應(yīng)保證豎管安裝數(shù)量，豎管入土層不得小于30cm，確保模板穩(wěn)定性[3]。

3.4 非常規(guī)導(dǎo)流施工技術(shù)

圖5 導(dǎo)流剖面示意圖

受到管線水流量及施工條件的影響，若采用常規(guī)導(dǎo)流施工技術(shù)就無(wú)法保證施工效果，因此可以采用非常規(guī)導(dǎo)流施工技術(shù)。當(dāng)污水管線水流量導(dǎo)水不方便時(shí)可以在汛期將污水暫時(shí)導(dǎo)入到雨水管線中。封堵下游雨水管線臨時(shí)導(dǎo)入雨水管后再通過(guò)下游雨水管回流到污水管線中；滿足其他污水管線要求后將污水導(dǎo)入到并行污水管線中。相關(guān)管線間距較近時(shí)可以在污水井室設(shè)置連通。導(dǎo)流管埋設(shè)時(shí)若不存在占路影響交通的情況可以進(jìn)行二十四小時(shí)導(dǎo)水；若埋設(shè)間距相對(duì)較遠(yuǎn)應(yīng)辦理占路手續(xù)，夜間臨時(shí)占路可以將地面切割并埋設(shè)導(dǎo)流管，然后白天將路面修復(fù)，保證交通并進(jìn)行導(dǎo)水施工。

3.5 管材子母口加工控制

管材及套管生產(chǎn)加工施工質(zhì)量應(yīng)符合《給水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663-2000與《城鎮(zhèn)排水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T210-2014。

表1 聚乙烯管材不圓度標(biāo)準(zhǔn)

表2 倒榫子母口、配套密封圈為遇水膨脹橡膠圈

對(duì)修復(fù)所用管材進(jìn)行防脫性及嚴(yán)密性試驗(yàn)，保證管材符合修復(fù)要求。

4 具體實(shí)施效果

4.1 提升流速

因?yàn)槭褂么隧?xiàng)技術(shù)前是在管道內(nèi)增加內(nèi)襯管，但原有管道直徑會(huì)變小，通過(guò)計(jì)算，置換后排水流量比置換前水流量大。

4.2 抗腐蝕性能有所提升

管線修復(fù)時(shí)采用的給水PE管材，不僅可以延長(zhǎng)使用年限且具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能。

4.3 提升防滲漏性

管道在修復(fù)后結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及防滲性均有所提升，最大限度提升了抗?jié)B漏效果并可以避免地面塌陷問(wèn)題。

4.4 為后期維護(hù)檢修提供便利

采用非開(kāi)挖修復(fù)方式可以將老舊管線進(jìn)行疏通且內(nèi)襯粗糙系數(shù)比混凝土管道小，可以為后期維護(hù)檢修工作提供便利[4]。

5 結(jié)語(yǔ)

城市在進(jìn)行地下管網(wǎng)中小管徑修復(fù)時(shí)采用短管內(nèi)襯非開(kāi)挖施工技術(shù)進(jìn)行修復(fù)后，可以提升整體流量并可以提高防滲漏及防腐能力，減少因滲漏所導(dǎo)致的地面塌陷等問(wèn)題，同時(shí)可以為后期維護(hù)檢修提供便利，因此應(yīng)推廣使用。