非開挖管道修復(fù)技術(shù)在災(zāi)后重建中的應(yīng)用

鄭 爽，白華清，吉 陽，李永紅

(中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院，四川成都610081)

城市管網(wǎng)一般深埋于地下，隨著管道的老化或是由于自然災(zāi)害的破壞等因素，常需要在不開挖的情況下查明這些管道內(nèi)部的情況，并對其盡行維護(hù)和修復(fù)。管道的內(nèi)窺測、高壓水清洗及內(nèi)修復(fù)技術(shù)便隨之逐步的得到應(yīng)用和發(fā)展，此三項(xiàng)技術(shù)在都江堰市的污水系統(tǒng)重建工作中發(fā)揮了重要作用。

1 工程簡介

“5·12”汶川地震后，都江堰市內(nèi)未被損毀的道路是災(zāi)后重建物資運(yùn)輸?shù)慕煌ㄒ?，而這些道路下大部分已經(jīng)敷設(shè)有污水管道，在城市污水系統(tǒng)的重建過程中，如果采用大開挖形式重新修建管道，必將影響救災(zāi)物資的運(yùn)輸，同時(shí)給這座旅游城市帶來環(huán)境保護(hù)、文化古跡保護(hù)等系列社會問題。并且更新管道成本高昂，盲目的對所有污水管道進(jìn)行更新很可能造成經(jīng)濟(jì)上的巨大浪費(fèi)。因此，系統(tǒng)了解和掌握未損壞路面下污水管網(wǎng)的運(yùn)行狀況，客觀評估“5·12”汶川地震對地下污水管網(wǎng)產(chǎn)生的不利影響，盡可能在不開挖路面的情況下最大化利用現(xiàn)有的污水管網(wǎng)就顯得尤為重要。

2 管道內(nèi)窺測技術(shù)的應(yīng)用

管道內(nèi)窺探測，是由一個(gè)可360°自由旋轉(zhuǎn)的攝像頭，再輔以推桿、照明設(shè)備等物組成的系統(tǒng)完成的。操作人員只需將這套工具伸入地下管道，便可在地面通過電腦觀察到地下管道內(nèi)的情況。管道內(nèi)窺檢測工作可以連續(xù)、實(shí)時(shí)記錄管道內(nèi)部的實(shí)際情況;技術(shù)人員根據(jù)攝像系統(tǒng)拍攝的錄像資料，對管道內(nèi)部存在的問題如:連接關(guān)系、破裂、沉降、錯(cuò)位、塌陷進(jìn)行確定和缺陷性質(zhì)的判斷，具有實(shí)時(shí)、直觀、準(zhǔn)確和一定的前瞻性，為對排水管道進(jìn)行有針對性的維護(hù)和修復(fù)提供可靠的技術(shù)依據(jù)。排水管道內(nèi)窺檢測工作目前可應(yīng)用于以下方面:(1)查找因排水系統(tǒng)或基建施工而找不到的檢修井或去向不明管段;(2)管路淤積、排水不暢等原因的調(diào)查;(3)管道的腐蝕、破損、接口錯(cuò)位、淤積、結(jié)垢等運(yùn)行狀況的檢測;(4)查找、確定非法排放污水的源頭及接駁口;(5)可直接排放污水與須處理污水的合流情況檢測;(6)污水處理廠通過排水系統(tǒng)接受過多的不明滲入水或承水量不足的檢測;(7)污水泄漏污染的檢測;(8)新建排水系統(tǒng)的竣工驗(yàn)收;(9)排水系統(tǒng)改造或疏通的竣工驗(yàn)收;(10)由于污水泄漏造成地基塌陷，建筑結(jié)構(gòu)受到破壞等。

通過對都江堰市測量區(qū)域內(nèi)的污水管道進(jìn)行內(nèi)窺測發(fā)現(xiàn)，測量區(qū)域內(nèi)大部分污水管道運(yùn)行較為正常，部分污水管道內(nèi)存在以下異?，F(xiàn)象。

2.1 管道破損、轉(zhuǎn)彎、接口錯(cuò)位

管道破損、轉(zhuǎn)彎、接口錯(cuò)位通常由幾種原因造成:(1)人為原因。這類原因主要是在管道鋪設(shè)過程中造成的，由于施工質(zhì)量原因，導(dǎo)致管道多處管段的接口位置破損，從破損現(xiàn)象看出，多數(shù)破損點(diǎn)都有牛皮紙或編織袋露出，這說明在管道溝槽回填之前管道就已經(jīng)破損。(2)不均勻沉降及扭曲。如地震引起地殼運(yùn)動，必然對管道產(chǎn)生一定的影響，主要表現(xiàn)在管道出現(xiàn)多處轉(zhuǎn)彎，接口錯(cuò)位等。重力流管道在交匯、轉(zhuǎn)彎處、管徑或坡度改變、跌水處均應(yīng)采用檢查井連接，采用開挖方式鋪設(shè)管道時(shí)，兩檢查井間的管道連接是不應(yīng)該出現(xiàn)轉(zhuǎn)彎的。

2.2 地下水流入管道

地下水流入管道處，基本上位于管道接口及管道破損的位置，管道接口由于人為原因和地震的影響，出現(xiàn)錯(cuò)位、離位、破損等狀況，由于都江堰市地下水位較高，受壓力的影響產(chǎn)生了不正常的水體交換。

2.3 管道堵塞

管道堵塞的原因有多種，最普遍的現(xiàn)象有檢查井內(nèi)磚石硬料堆積、管道內(nèi)沙石泥土淤積、垃圾堆積、油垢囤積，還有由于閉水實(shí)驗(yàn)的磚墻沒有完全打掉清除，道路修建、打樁等對管道造成直接破壞。

2.4 滿水現(xiàn)象

這里指的滿水現(xiàn)象，主要是管道里的水滿管，且在檢查井里水位已經(jīng)超過管頂很多，看不到管口位置。重力流污水管道一般為非滿流，管道內(nèi)不應(yīng)該出現(xiàn)滿水現(xiàn)象，這種情況主要由管道堵塞引起的。

2.5 污水檢查井損壞

檢測范圍內(nèi)的部分污水檢查井井底磚石硬料堆積過多，部分井內(nèi)做閉水試驗(yàn)的磚墻尚未完全拆除，部分井壁存在漏水等現(xiàn)象。

綜上所述，“5·12”地震的破壞及施工過程中的人為因素(安裝鋪設(shè)時(shí)的管材損毀、施工方法不當(dāng)、材料質(zhì)量以及第三方建設(shè)對管道的破壞)所造成的管道堵塞、破損、轉(zhuǎn)彎、接口錯(cuò)位、淤積、堵塞、檢查井破損、閉水試驗(yàn)墻未徹底拆除、井內(nèi)磚石堆積等是造成污水管道和檢查井內(nèi)異?，F(xiàn)象的主要原因。

根據(jù)管道內(nèi)窺測所得到的技術(shù)數(shù)據(jù)，可將管道內(nèi)的缺陷分為:結(jié)構(gòu)缺陷和功能缺陷，結(jié)構(gòu)缺陷包括管道漏水、破損、連續(xù)轉(zhuǎn)彎、接口錯(cuò)位、離位等;功能缺陷包括管道砂石及垃圾淤積、檢查井內(nèi)有磚石、硬料等。根據(jù)管道內(nèi)窺測結(jié)果，在都江堰市污水管網(wǎng)的修復(fù)重建工作進(jìn)行前，還依據(jù)有關(guān)檢測規(guī)程對管道缺陷等級進(jìn)行了評定，按照缺陷等級和其對管道運(yùn)行產(chǎn)生的影響程度，分別采取了立即解決、緩時(shí)解決、暫不解決等方法，分類進(jìn)行處理，合理的安排了工程的進(jìn)度。

3 高壓水清洗技術(shù)的應(yīng)用

高壓清洗工作是利用專用管道高壓清洗機(jī)所產(chǎn)生壓力可達(dá)0.15 MPa的高壓水流，對管道內(nèi)壁進(jìn)行沖洗及阻塞物的粉碎;再利用噴射頭噴射中在管道內(nèi)形成的水活塞，通過高壓水龍帶的向前輸送與向后牽引的反復(fù)運(yùn)動將管道中的泥沙、磚石瓦塊、垃圾等堵塞物清離管道，并沖到檢修井中，達(dá)到清洗及疏通的目的。

根據(jù)內(nèi)窺檢測提供的管道缺陷，在都江堰市污水管網(wǎng)的修復(fù)重建中，對管道內(nèi)砂石或垃圾淤積、堵塞嚴(yán)重的管段和需要做非開挖內(nèi)修補(bǔ)的管段統(tǒng)一采用高壓水清洗疏通的方法。在局部管道內(nèi)存在較大的石塊或管道被磚墻石板等堵塞之處，高壓水疏通無法完全奏效時(shí)，才輔以人工清理的方式來疏通管道。

此前管網(wǎng)養(yǎng)護(hù)一般沿用傳統(tǒng)的竹片疏通的方法緩解堵塞問題或進(jìn)行檢查井底的清淤。一般情況下，利用竹片疏通可以使堵塞管道的完全堵塞等狀況進(jìn)行緩解，但是由于無法將管道內(nèi)堵塞物有效地進(jìn)行清理，所以只能解決一時(shí)的問題，管道仍然存在著再次堵塞的隱患。

高壓水疏通管道最大的特點(diǎn)是:不僅能夠有效的使排水管道暢通，關(guān)鍵是可以將管道內(nèi)存在的堵塞物清理出來，另行處置，解決了再次淤積堵塞的隱患。特別是針對管道直徑在600 mm以下、人不能在管道內(nèi)實(shí)施清淤工作前提下是非常有效的。

進(jìn)行管道的高壓疏通清洗，可以有效地解決排水管道由于運(yùn)營時(shí)間較長，且未能進(jìn)行系統(tǒng)的清淤工作，使得部分管段的淤塞較為嚴(yán)重，造成的排水管道長期存在且沒有得到徹底解決的淤積、阻塞問題，在現(xiàn)有情況下可以提高管道通水能力，解決排水管道阻塞，排水不暢的隱患。

4 管道內(nèi)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用

管道修復(fù)技術(shù)作為非開挖施工技術(shù)的組成部分，在20世紀(jì)70年代末期首先在英國、美國及日本得到開發(fā)，目前在我國正在逐步的得到發(fā)展和應(yīng)用。在世界范圍內(nèi)，目前已開發(fā)或正在開發(fā)的非開挖管道修復(fù)和更換方法大約有60多種，較先進(jìn)的管道修復(fù)方法主要分為3大類:一類是采用樹脂固化的方法在管道內(nèi)部形成新的排水管道，如CIPP，現(xiàn)場固化等工藝。一類是采用小管穿大管的方式，在原有管道內(nèi)部拖入小的排水管道，以解決燃眉之急。如短管內(nèi)襯，U型管拖入等工藝。最后一類是采用螺旋制管的方式在原有管道的內(nèi)部采用纏繞法形成一新管道，如螺旋擴(kuò)張法等。以上三類均適用于對整個(gè)管段進(jìn)行修復(fù)。根據(jù)內(nèi)窺測資料，都江堰市測量范圍內(nèi)的污水管道存在的普遍問題是管道局部漏水及破損和管道接口輕微錯(cuò)位，考慮到災(zāi)后重建時(shí)間的緊迫性及污水具有腐蝕性等特點(diǎn)，都江堰市采用了簡單有效而且費(fèi)用較低ASS局部修復(fù)技術(shù)。

ASS的工藝特點(diǎn)就是針對管道損壞的部位進(jìn)行局部修補(bǔ)。ASS方法所使用的是全進(jìn)口材料，耐酸堿腐蝕，水密性強(qiáng)，粘結(jié)性高，固化玻璃纖維局部內(nèi)襯修復(fù)厚度3 mm，修復(fù)后的管壁光滑，可提高通水能力，適用于各種管材。并具有以下優(yōu)點(diǎn):(1)局部內(nèi)襯法修補(bǔ)法適用性強(qiáng)，無須開挖，可在不停水的情況下進(jìn)行修補(bǔ)，利用現(xiàn)有檢查井就可以完成修復(fù)工作;(2)施工時(shí)間短，由于修復(fù)材料固化時(shí)間短，從樹脂混合到完成局部內(nèi)襯修復(fù)僅需數(shù)十分鐘，可在極短的時(shí)間內(nèi)完成工作，由于環(huán)境溫度等情況的不同，固化時(shí)間需相應(yīng)進(jìn)行調(diào)整;(3)操作方法相對簡單，常溫固化，無需加熱或紫外線等外加能量;(4)材料耐酸堿腐蝕，水密性強(qiáng)，粘結(jié)性高，固化玻璃纖維局部內(nèi)襯修復(fù)厚度3 mm，修復(fù)后的管壁光滑，可提高通水能力，適用于混凝土及陶土管材;(5)適用于管徑:150～1 200 mm特殊配方混合樹脂，在潮濕的地下或帶少量水流情況下作業(yè)，無害施工，經(jīng)濟(jì)環(huán)保。

ASS局部內(nèi)襯法修補(bǔ)的原理是:選擇軟質(zhì)玻璃纖維作為內(nèi)襯原料，在其絨面均勻涂抹合成樹脂漿，通過專用修補(bǔ)器具，將修補(bǔ)原料送入管道內(nèi)部，利用CCTV攝像系統(tǒng)進(jìn)行定位，在修補(bǔ)器具到達(dá)管道破損位置后利用氣囊壓力將合成樹脂與管道內(nèi)壁貼合，待修補(bǔ)原料固化后即完成管道修復(fù)。

ASS定點(diǎn)修復(fù)技術(shù)工藝流程為:

(1)對有問題的管道進(jìn)行管道清淤和高壓水清洗。

(2)對管道再次進(jìn)行內(nèi)窺檢測，確定破損位置和需要修復(fù)的尺寸。

(3)裁剪玻璃纖維材料，計(jì)算樹脂用量，按照一定的比例、時(shí)間，混合，攪拌。

(4)將混合樹脂與裁剪好的玻璃纖維材料進(jìn)行碾刮、浸潤。

(5)把浸潤好樹脂的玻璃纖維安裝在修補(bǔ)器上。

(6)修補(bǔ)器準(zhǔn)確導(dǎo)入管道內(nèi)的破損位置。

(7)連接充氣裝置對修補(bǔ)器打壓充氣到額定工作壓力。

(8)在混合樹脂的凝膠時(shí)間內(nèi)保持修補(bǔ)器的壓力。

(9)修補(bǔ)器放氣、撤離，凝膠固化后的玻璃纖維緊密粘貼在管道內(nèi)壁上。

(10)管道內(nèi)窺設(shè)備對修復(fù)面進(jìn)行檢查，修復(fù)工作完成。

另外，在本工程的實(shí)施過程中，對于管道連續(xù)轉(zhuǎn)彎、接口離位、管道內(nèi)部鋼筋脫落、管道內(nèi)部異物入侵、管道接口橡膠圈脫落、HDPE管道嚴(yán)重變形、管道接口有水泥硬料以及管道內(nèi)有其他非重力管道穿過等結(jié)構(gòu)缺陷，對管道進(jìn)行了重新敷設(shè)，此部分工作根據(jù)災(zāi)后重建的進(jìn)程適時(shí)實(shí)施。對于檢查井內(nèi)的磚石、硬料等，采用了人工清疏檢查井的方式。

5 問題與建議

在此項(xiàng)工程的建設(shè)實(shí)施過程中可以發(fā)現(xiàn)，管道許多的缺陷是管道在施工敷設(shè)時(shí)就已經(jīng)形成的，還有部分是在運(yùn)行使用中造成的，這就提醒我們在埋地管網(wǎng)建設(shè)時(shí)必須嚴(yán)把工程質(zhì)量關(guān)，在管道的運(yùn)行使用過程中，需定時(shí)對管網(wǎng)進(jìn)行維護(hù)和疏通，這樣才能保證地下管網(wǎng)正常的運(yùn)行。另外，由于國內(nèi)的管道修復(fù)技術(shù)尚處于起步階段，還存在以下問題:(1)品種單一，能力有限，不成系列，沒有形成相關(guān)產(chǎn)品的配套供應(yīng)。(2)除個(gè)別技術(shù)力量較強(qiáng)的單位制定了企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外，國內(nèi)還沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，往往造成施工無依據(jù)。修復(fù)施工一般由工程承包者隨意進(jìn)行，沒有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范可循，工程的最終質(zhì)量往往具有很大的隨意性。(3)設(shè)備配套性差，技術(shù)適應(yīng)范圍較窄。(4)相配套的管道修復(fù)前的檢測評價(jià)技術(shù)尚沒有達(dá)到使用水平。(5)管道修復(fù)質(zhì)量評價(jià)體系沒有建立，由于是隱蔽工程，工程的質(zhì)量監(jiān)督出現(xiàn)困難，使不法分子有機(jī)可乘。

鑒于國內(nèi)管道修復(fù)技術(shù)的現(xiàn)狀，建議在積極開發(fā)管道修復(fù)技術(shù)的同時(shí)，管道修復(fù)技術(shù)的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的配套工作應(yīng)該跟上，這樣才能夠使管道修復(fù)產(chǎn)業(yè)有一個(gè)健康發(fā)展的環(huán)境，避免用戶因無規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)可循而產(chǎn)生問題，防止因個(gè)別不負(fù)責(zé)任的企業(yè)不良行為給整個(gè)行業(yè)的發(fā)展帶來不利影響。

管道內(nèi)窺測、高壓水清洗和非開挖修復(fù)的方法整體優(yōu)勢在于負(fù)面影響小，所占用場地比較少，對地面、交通、環(huán)境以及周圍地下管線等的影響很微弱。在城市地下管網(wǎng)的檢測、維護(hù)和修復(fù)領(lǐng)域存在著遠(yuǎn)大的前景，因此推廣上述技術(shù)在排水管道修復(fù)領(lǐng)域的運(yùn)用勢在必行。

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