非開挖排水管道修復(fù)技術(shù)優(yōu)越性研究分析

羅 龍

(上海城建市政工程(集團(tuán))有限公司 上海 200240)

0 引言

敷設(shè)在地下水水位以下的排水管道，地下水進(jìn)入污水管網(wǎng)，擠占了污水管網(wǎng)的輸送容量，降低了污水處理廠的進(jìn)水濃度，我國4000多座污水處理廠中約有1000座進(jìn)水COD在150 mg/L以下，污水處理廠設(shè)計生活污水進(jìn)水COD是350mg/L，兩者相比說明污水處理廠處理的并不全是污水。我國南方城市這個問題更加明顯，南方污水管道地下埋深一般3m～5m，深的達(dá)到7m，低于地下水位，如果管網(wǎng)不防滲，地下水就會滲入管網(wǎng)，所以解決污水管網(wǎng)滲漏的問題非常關(guān)鍵[1]。

截止2015年，全國城市排水管道長度達(dá)到54萬km，其中26.1萬km排水管網(wǎng)的使用時間在10年以上。由于污水腐蝕、侵蝕、沖刷、沉積及地面荷載等影響，污水管道破損嚴(yán)重的問題在我國城市普遍存在。

在我國，以往修復(fù)地下排水管道，大都采用開挖式修復(fù)技術(shù)，不僅廢工廢時，還給城市交通帶來諸多不便?；诖?，筆者建議引進(jìn)當(dāng)前國外流行的非開挖排水管道修復(fù)技術(shù)，降低地下管道修復(fù)成本以及對城市交通影響度。

1 非開挖排水管道修復(fù)原理

CCTV(中央控制工業(yè)管道內(nèi)窺攝像)檢測系統(tǒng)，通過閉路電視錄像形式，將攝像設(shè)備置入管道內(nèi)，拍攝影像數(shù)據(jù)傳輸至計算機(jī)后，在終端電視屏幕上進(jìn)行直觀影像顯示和影像記錄存儲。檢測系統(tǒng)一般包括攝像系統(tǒng)、燈光系統(tǒng)、爬行器、線纜卷盤、控制器、計算機(jī)及相關(guān)軟件。

1.1 CIPP整體修復(fù)技術(shù)[2]

排水管道紫外線光固化式(CIPP)修復(fù)非開挖修工藝，將舊管道作為新管的內(nèi)襯通道和成型模板，從檢查井口通過卷揚(yáng)機(jī)設(shè)備將滲透樹脂的CIPP軟管拉入所要修復(fù)的管道內(nèi)部，在玻璃纖維軟管的一端安裝好特殊的固定裝置(扎頭)以后，使用紫外線內(nèi)襯修復(fù)設(shè)備的壓縮空氣將玻璃纖維軟管撐開，再將紫外線燈架插入玻璃纖維軟管中，烘干固化軟管。

全自動紫外線電纜轉(zhuǎn)輪，平均以1m/min的巡航速度帶著紫外線燈架行走一次即可實現(xiàn)軟管固化，樹脂變硬后形成堅硬的剛性管道，玻璃纖維軟管便緊緊內(nèi)覆在下水管道上，不僅具有密封功能，還具有加強(qiáng)作用，管子變硬后，取代舊管道或與舊管道聯(lián)合承載，實現(xiàn)地下管道非開挖內(nèi)襯修復(fù)，在原位更新，使舊管道成為新管的外保護(hù)層，新舊管道固結(jié)成一體，共同承受水壓力及外部荷載， 然后取下位于探井端管子頭上的固定裝置。整個過程僅需幾個小時，排水管道就可以重新投入使用。

全自動紫外線固化過程施工工藝具體流程如下：

(1)堵水管道清洗：同其他CIPP一樣，需將管道排水內(nèi)的沙石淤泥等徹底清除至管口。采用管道高壓清洗車和人工清淤相結(jié)合，清洗效果能達(dá)到修復(fù)工藝的要求。

(2)管道檢測：檢測目的在于確認(rèn)待修管道是否達(dá)到紫外線修復(fù)工藝要求，即不能有石頭及大面積泥沙淤泥，外露的鋼筋、尖銳突出物、樹根等須用機(jī)器人切割銑刀設(shè)備去除，管道彎曲弧度應(yīng)小于30°，管道接口之間若有錯位，錯位大小只允許在150mm以內(nèi)，錯口方向形狀必須明確。

(3)鋪設(shè)塑料墊層：用繩索將塑料墊層拉入待修復(fù)的管道中，塑料墊層鋪在管道底部，以保護(hù)CIPP軟管材料在拉入管道過程不受損壞，墊層在管道中沿材料拉入方向固定。

(4)玻纖軟管放入待修管道：玻纖軟管用卷揚(yáng)機(jī)從井口拉入管道，拉入過程保持流暢、勻速，起重機(jī)、上井口、下井口的牽引機(jī)默契配合，隨時觀察物料的拉入情況。

(5)連接充氣設(shè)備：將紫外線固化設(shè)備車上的空氣管連接在扎頭裝置上， 各連接口密封完好，連接氣管通氣順暢不漏氣。氣管耐壓保持8kg以上，耐200℃。供氣設(shè)備確保正常安全運(yùn)行。

(6)紫外線燈架插入玻纖軟管中：比如：采用400W紫外線燈的8支燈架進(jìn)行固化。在DN400紫外線燈行走速度平均為1.0m/min；長度40m固化時間需約：40min。

(7)全自動紫外線固化過程：此過程是樹脂的固化過程，要保證紫外線玻璃纖維樹脂材料能夠緊密地和原管道貼緊，同時還要保證不破壞原管道，紫外線固化程序設(shè)定好在不同的固化階段以及不同的溫度階段所需控制不同的壓力和紫外線燈行走速度，然后，按下鼠標(biāo)即可全自動控制固化過程。同時，固化過程內(nèi)置在紫外線燈架上的CCTV攝像頭監(jiān)測錄像，隨時觀看測溫儀、測壓儀和監(jiān)視玻纖軟管固化全過程，為業(yè)主提供靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)采集的原始記錄依據(jù)。

(8)固化完成冷卻：固化完成后，慢慢冷卻材料襯里。外部溫度以2℃/min的速度降低到55℃。關(guān)閉紫外線燈，利用壓縮空氣進(jìn)行冷卻。

(9)管口扎頭切除：待冷卻完成后，進(jìn)行管口切除處理。

(10)CCTV內(nèi)窺檢測、形成檢測報告：以上工藝完成后，進(jìn)行CCTV內(nèi)窺檢測，并形成檢測報告。

1.2 局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)[2]

局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)是一種排水管道非開挖局部內(nèi)襯修理方法，即利用氈筒氣囊局部成型技術(shù)，將涂灌樹脂的氈筒用氣囊使之緊貼母管，然后用氈筒氣囊局部加壓成型固化。在損壞點固化樹脂，增加管道強(qiáng)度達(dá)到修復(fù)目的，并可提供一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)施工工藝流程：

(1)將氈筒用適合的樹脂浸透；

(2)將上述氈筒纏繞于可膨脹的氣囊上，在CCTV引導(dǎo)下到達(dá)許修復(fù)地點；

(3)向氣囊充氣、蒸氣或水使氈筒“補(bǔ)丁”被壓覆在管道上，保持壓力待樹脂固化；

(4)氣囊泄壓縮小并拉出管道；

(5)進(jìn)行CCTV檢視，進(jìn)行施工質(zhì)量檢測；

(6)排水管道處于流砂或軟土暗浜層，由于接口產(chǎn)生縫隙，管周流砂軟土從縫隙滲入排水管道內(nèi)，致使管周土體流失，土路基失穩(wěn)，管道下沉，路面沉陷。因此，局部樹脂固化修復(fù)時，必須進(jìn)行損壞處管內(nèi)清洗，并且CCTV確認(rèn)干凈。

2 開挖式與非開挖式修復(fù)技術(shù)比較

CIPP整體修復(fù)技術(shù)的優(yōu)點：①施工現(xiàn)場不需要固化用水源；②不開挖窨井、不開挖路面，材料輕松入管，占地面積??；③固化時間短，UV燈固化時行走的速度可調(diào)控，平均以1m/min速度固化；④可以實現(xiàn)測溫測壓靜態(tài)和動態(tài)數(shù)據(jù)采集：⑤CCTV攝像頭內(nèi)置在紫外線燈架上；⑥低碳環(huán)保，不產(chǎn)生垃圾，噪音低、對道路交通影響極小；⑦整個修復(fù)工期相對較為可控，影響工期的不確定性因素較少。

若在舊有道路上采用傳統(tǒng)開挖方式，①一般需要采用鋼板樁進(jìn)行支護(hù)，容易發(fā)生位移現(xiàn)象，導(dǎo)致舊有道路整體發(fā)生側(cè)移風(fēng)險；②同時要對開挖道路進(jìn)行全封閉施工，增大城市交通壓力；③對于地下管網(wǎng)成熟的地段，極易因原有現(xiàn)狀管線影響管道的敷設(shè)，工期不確定性較大；④地質(zhì)水文條件對施工質(zhì)量及安全性也會造成一定的影響。

通過兩種修復(fù)技術(shù)比較分析可知：采用CIPP整體修復(fù)技術(shù)可最大限度地降低施工本身給交通造成的干擾、和環(huán)境(地質(zhì)水文)造成的影響。同時，極大地縮短了施工工期，確保項目盡早投入使用。

3 開挖式與非開挖式經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析

本文以在舊有道路開挖更換污水管道、采用CIPP整體修復(fù)、局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)、傳統(tǒng)開挖類修復(fù)等3種工藝進(jìn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對比分析。

以50m，一個井位DN800mm污水管道為例，項目選自南昌某經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)污水管網(wǎng)改造工程，《江西省市政工程及園林工程費(fèi)用定額(2006年)》以及配套的費(fèi)用定額；非開挖修復(fù)缺項部分執(zhí)行《廣東省排水管道非開挖修復(fù)工程預(yù)算定額》、費(fèi)用定額依據(jù)江西省配套的費(fèi)用定額，信息價參照施工當(dāng)期《南昌建設(shè)工程造價信息》。

工藝一(CIPP整體修復(fù))包含主要工作內(nèi)容：管堵安裝、管道人力清淤、淤泥外運(yùn)輸、管道沖洗、CIPP紫外線光固化整體修復(fù)、管堵拆除等，因考慮到不同舊有管道內(nèi)積淤量存在較大差異，且該部分對造價占比不大，對經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析影響不大，故剔除管道人力清淤、淤泥外運(yùn)輸?shù)葍蓚€因素，詳見表1。

表1 CIPP整體修復(fù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析表[3]

工藝二(局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù))包含主要工作內(nèi)容：管堵安裝、管道人力清淤、淤泥外運(yùn)輸、管道沖洗、局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)、管堵拆除等。同工藝一，剔除管道人力清淤、淤泥外運(yùn)輸?shù)葍蓚€因素，詳見表2。

表2 局部樹脂固化修復(fù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析表[3]

工藝三(傳統(tǒng)開挖新建管道)包含主要工作內(nèi)容：舊有路面結(jié)構(gòu)挖除及外運(yùn)、鋼板樁支護(hù)、管道土方開挖及外運(yùn)、沙墊層鋪設(shè)、管道安裝、回填砂、鋼板樁拆除、路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)等；其中舊有路面結(jié)構(gòu)挖除及外運(yùn)、管道土方開挖及外運(yùn)、路面結(jié)構(gòu)恢復(fù)等因舊有結(jié)構(gòu)及恢復(fù)結(jié)構(gòu)不同而不同，本文稱為可變指標(biāo)；鋼板樁支護(hù)、沙墊層鋪設(shè)、管道安裝、回填砂、鋼板樁拆除等相對固定不變，本文稱為固定指標(biāo)，如表3所示。

表3 傳統(tǒng)開挖新建管道經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析表[4]

由表3可知：可變指標(biāo)(拆除舊有結(jié)構(gòu)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)+恢復(fù)路面經(jīng)濟(jì)指標(biāo))1606.79元/m，固定指標(biāo)(新建管道經(jīng)濟(jì)指標(biāo))8610.64元/m。

3種工藝的管道修復(fù)及新建經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析可知，①由表1和表3對比可知，使用CIPP整體修復(fù)比傳統(tǒng)開挖新建，每米造價節(jié)約256.20元～1862.99元；②由表1和表2對比可知，使用CIPP整體修復(fù)與局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)對比分析，當(dāng)50m管道有34.2處局部破損時和采用CIPP整體修復(fù)造價指標(biāo)大致相同，即當(dāng)原有管道局部破損少于34處時，采用局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)更經(jīng)濟(jì)，當(dāng)原有管道局部破損大于34處時，采用CIPP整體修復(fù)更經(jīng)濟(jì)。

4 結(jié)語

管道修復(fù)技術(shù)尤其是對于局部破損的管道，采用局部樹脂點狀內(nèi)襯修復(fù)，極大地降低了更換管道的成本；從優(yōu)缺點分析及經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等兩方面綜合分析，不論在經(jīng)濟(jì)成本、還是環(huán)境成本方面都有著非常大的優(yōu)勢，具有廣泛的應(yīng)用空間。我們期待著在不遠(yuǎn)的將來能夠看到管道非開挖修復(fù)技術(shù)有一個更好的發(fā)展，達(dá)到科學(xué)化、規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化。