非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)及應(yīng)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(kāi)挖修復(fù)是一種微創(chuàng)技術(shù)解決了對(duì)地下管線的破壞問(wèn)題，可以在不能開(kāi)挖或者能少量開(kāi)挖的條件下，對(duì)江河湖泊、交通要道、建筑物等位置的地下管道來(lái)進(jìn)行修復(fù)工作。非開(kāi)挖修復(fù)初始是在石油、天然氣等危險(xiǎn)行業(yè)生根發(fā)芽，然后逐漸應(yīng)用在排水管道和供水管道行業(yè)當(dāng)中[1]?，F(xiàn)代新型管道和高端電子探測(cè)技術(shù)逐漸成熟，非開(kāi)挖修復(fù)朝著多工藝類、多管道設(shè)備的方向發(fā)展，廣泛應(yīng)用于發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。

最近幾年，排水系統(tǒng)的建設(shè)在我國(guó)現(xiàn)代化城市的發(fā)展過(guò)程當(dāng)中是處于相對(duì)停滯狀態(tài)的，管道泄漏所造成的直接或者間接損失每年可達(dá)數(shù)億元，中國(guó)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(zāi)害事件、廣東韶關(guān)、英德等地在2022 年6 月的洪水事故等城市管網(wǎng)是非常復(fù)雜的，就像人體的血管系統(tǒng)，既不能堵塞也不能破，一旦出現(xiàn)問(wèn)題就會(huì)造成嚴(yán)重的后果。同理，城市管網(wǎng)一旦出現(xiàn)堵塞、破裂，那么就會(huì)影響到城市的排水問(wèn)題，更進(jìn)一步甚至?xí)斐墒鹿拾l(fā)生，人們需求隨著社會(huì)的發(fā)展變的越來(lái)越高，對(duì)城市的環(huán)境看的也比較重要，如果管道出現(xiàn)一些需要維修，傳統(tǒng)的維修方式已經(jīng)很難開(kāi)展工作，阻礙交通給人們出行造成不便，并且管道的氣味會(huì)影響周邊市民的生活。由于傳統(tǒng)維修方式的弊端嚴(yán)重，非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)、非開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)和其他先進(jìn)技術(shù)就此誕生。

1非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)及質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)特點(diǎn)分析

中國(guó)推進(jìn)現(xiàn)代化城市的腳步逐步加快，有些城市的排水系統(tǒng)由于存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，無(wú)法完全滿足現(xiàn)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，在這里相關(guān)部門(mén)需要使用新型修復(fù)技術(shù)，給那些存在時(shí)間過(guò)長(zhǎng)的排水系統(tǒng)進(jìn)行修復(fù)和改造，從而滿足社會(huì)發(fā)展的需要[2]。非開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)和修復(fù)技術(shù)相比傳統(tǒng)的維修手段更加先進(jìn)，既能確保城市排水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，又能改善排水效果，從而有效降低排水系統(tǒng)發(fā)生大范圍故障的可能性。傳統(tǒng)排水系統(tǒng)檢測(cè)和修復(fù)技術(shù)做比較，排水系統(tǒng)非開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)和檢測(cè)技術(shù)操作方便快捷，相關(guān)的施工人員利用液壓設(shè)備施工，液壓設(shè)備在施工過(guò)程中噪音比較小，基本不會(huì)影響到周圍市民的正常生活。相對(duì)施工人員來(lái)講，在施工的過(guò)程中，需要結(jié)合設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中的實(shí)際情況，對(duì)施工工期的具體情況進(jìn)行調(diào)整，確保城市排水系統(tǒng)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(huán)境。

2 非開(kāi)挖質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)要點(diǎn)分析

管道檢測(cè)基于測(cè)試設(shè)備的位置分為內(nèi)檢測(cè)和外檢測(cè)兩個(gè)主要類別。管道檢測(cè)技術(shù)包括:管道監(jiān)控(CCTV)、聲納(Sonar)、潛望鏡(QuickView)、紅外線、深穿透雷達(dá)(GRP)以及一些還處于研發(fā)階段的先進(jìn)檢測(cè)技術(shù)，包括管道掃描和評(píng)價(jià)技術(shù)（SSET），所有檢測(cè)技術(shù)都有其不同的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)[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(nèi)部肉眼觀察，或者使用CCTV 進(jìn)行探測(cè)，記錄那些泄漏點(diǎn)，按照損壞的具體情況來(lái)研究是否有必要修理?yè)p壞的地方。管徑在小于Φ1000 的管道，施工人員無(wú)法進(jìn)入到管道當(dāng)中，通常利用QV 技術(shù)來(lái)檢測(cè)。

2.1 排水管道QV 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

QV 是便攜視頻檢測(cè)技術(shù)，能夠得到清晰的視頻和圖像，圖像數(shù)據(jù)可以顯示在施工人員身上的屏幕上面，并且會(huì)將視頻文件同時(shí)存儲(chǔ)到服務(wù)器中。這樣的設(shè)備對(duì)豎井檢測(cè)效果最好，還可以用于接近豎井管道檢測(cè)。該技術(shù)適用于直徑在150～2000mm 的管道。

QV 排水管道檢測(cè)技術(shù)想要發(fā)揮出有效作用，需要施工人員使用管道潛望鏡視頻檢測(cè)，在豎井內(nèi)部提前安裝的測(cè)試儀器，照明系統(tǒng)對(duì)管道的內(nèi)部提供光源，使用QV排水管道檢測(cè)系統(tǒng)的拍攝能力，給城市排水系統(tǒng)內(nèi)部提供照明，施工人員能夠更深層次的分析城市排水系統(tǒng)內(nèi)部的真實(shí)狀況。為了確保QV 排水管道探測(cè)技術(shù)能夠更好的利用在城市排水系統(tǒng)的檢測(cè)當(dāng)中，施工人員使用時(shí)，必須注意下列問(wèn)題。首先，合理利用QV 攝像機(jī)，拍攝的時(shí)候要變焦拍攝注意層次，遠(yuǎn)距離的管道需要進(jìn)行合理拍攝。其次，施工人員一般都是在地面上來(lái)執(zhí)行所有的工作，必須做好調(diào)節(jié)變焦的問(wèn)題，確保管道內(nèi)部的實(shí)時(shí)情況。

2.2 CCTV 檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

CCTV 屬于針對(duì)地下排水系統(tǒng)的專業(yè)設(shè)備，CCTV 的施工人員在地表遠(yuǎn)程操作檢測(cè)車在地下行動(dòng)，同時(shí)對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行視頻拍攝，施工人員按照拍攝的管道內(nèi)部視頻，對(duì)管道內(nèi)部的情況進(jìn)行研究和分析，確定地下管道修復(fù)用什么樣的修復(fù)方法最好。聲納設(shè)備在檢測(cè)管道時(shí)將傳感器頭放進(jìn)水中，利用聲納技術(shù)提供出管道內(nèi)部的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，來(lái)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(yīng)用于檢測(cè)過(guò)程中時(shí)，施工人員要將攝像機(jī)設(shè)備放到管道的內(nèi)部，對(duì)城市地下的排水系統(tǒng)進(jìn)行內(nèi)部拍攝，系統(tǒng)可以同時(shí)輸出畫(huà)面，利用攝影設(shè)備，將拍攝的數(shù)據(jù)發(fā)送到控制臺(tái)中?？刂婆_(tái)屬于CCTV 檢測(cè)系統(tǒng)控制，該系統(tǒng)可以有效地存儲(chǔ)圖像數(shù)據(jù)，讓施工人員更加精準(zhǔn)的掌握管道內(nèi)部的真實(shí)情況，同時(shí)做出相應(yīng)的反應(yīng)，提升圖像數(shù)據(jù)的信息準(zhǔn)確性。2008 年4 月，香港環(huán)保工程有限公司，有限公司在蘇州工業(yè)園區(qū)的污水管管道檢測(cè)和加固工程，是中國(guó)中央電視臺(tái)(CCTV)方法。北京排水集團(tuán)全資子公司2018 年支持緊急排水，亞太經(jīng)合組織會(huì)議上,采用中央電視臺(tái)的檢驗(yàn)技術(shù)，分析城市管道的內(nèi)部情況。

3 非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)要點(diǎn)分析

在各種非開(kāi)挖技術(shù)當(dāng)中，除了新管道定向鉆井技術(shù)和舊管網(wǎng)膨脹管技術(shù)，修復(fù)舊管網(wǎng)實(shí)質(zhì)上是管中管技術(shù)，通俗的稱管中管技術(shù)[4]。管中管技術(shù)在國(guó)內(nèi)外被廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在主要是有翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯方法（CIPP）、螺旋纏繞方法（Rib-Loc）、點(diǎn)狀局部樹(shù)脂內(nèi)襯方法、灌漿修復(fù)方法和膨脹內(nèi)襯修復(fù)方法等等。

3.1 CIPP 原位固化技術(shù)

CIPP 原位固化，屬于仿尼龍布和聚乙烯相結(jié)合，混合形成一種復(fù)合材料，并使用媒介，精準(zhǔn)測(cè)量城市的地下排水管道大小，縫制對(duì)應(yīng)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(nèi)部氣體完全排空，然后使用樹(shù)脂，利用加熱固化的現(xiàn)象，把樹(shù)脂液體翻轉(zhuǎn)進(jìn)入管道內(nèi)部，并對(duì)管道有效的加熱，確保內(nèi)部樹(shù)脂固化，從而實(shí)現(xiàn)城市地下排水管道的修復(fù)。

3.2 螺旋纏繞法技術(shù)

纏繞修復(fù)法的主要原理的螺旋纏繞技術(shù)，在管道內(nèi)部以帶狀存在。在前進(jìn)當(dāng)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(kuò)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(fù)技術(shù)的過(guò)程中，施工人員應(yīng)根據(jù)具體的操作過(guò)程仔細(xì)操作，認(rèn)真確定纏繞的方向。采用纏繞修復(fù)對(duì)城市地下排水管道進(jìn)行修復(fù)，不但可以保證管道內(nèi)壁光滑，提升內(nèi)壁的通水性能，而且占地面積小，更適用于長(zhǎng)距離排水管道的修復(fù)。

3.3 點(diǎn)狀樹(shù)脂內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)

樹(shù)脂固化利用了專業(yè)環(huán)氧樹(shù)脂以及乙烯基樹(shù)脂，采用錳化合物做成的鉆頭來(lái)當(dāng)作催化劑加速樹(shù)脂固化，聚合反應(yīng)變成高分子的化合物。這種材料為單液注漿，使用的時(shí)候施工比較簡(jiǎn)單，對(duì)設(shè)備清洗來(lái)說(shuō)也是十分方便的。該樹(shù)脂和水有著良好的混合溶解性，當(dāng)漿體遇水后就會(huì)自行分散乳化[5]。聚合反應(yīng)立即進(jìn)行，誘導(dǎo)時(shí)間能夠利用配比來(lái)進(jìn)行調(diào)節(jié)。這種材料對(duì)水適應(yīng)性強(qiáng)，一般的酸堿度和污水都部會(huì)對(duì)其性能進(jìn)行影響。例如，解強(qiáng)市公司的主營(yíng)業(yè)務(wù)就是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)樹(shù)脂內(nèi)襯管的無(wú)槽修補(bǔ)技術(shù)。

3.4 注漿修復(fù)技術(shù)

注漿修復(fù)主要應(yīng)用于城市地下排水管道出現(xiàn)滲漏及接頭部位的時(shí)候，或磚質(zhì)管道需要修復(fù)的時(shí)候。這種修復(fù)技術(shù)在應(yīng)用時(shí)，施工人員必須保證管道內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整。管道直徑大于0.9m 的管道，不適合應(yīng)用此修復(fù)技術(shù)。此外，如果該區(qū)域地下結(jié)構(gòu)太過(guò)復(fù)雜，地表地貌也很復(fù)雜，合理的使用注漿修復(fù)方法能夠應(yīng)用提高城市地下排水管道修復(fù)的效率。施工人員必須將排水管道兩端封堵，并按一定順序?qū)煞N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(nèi)會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，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(yùn)行效率，而且可以加強(qiáng)管道內(nèi)部的安全性和可靠性。2017 年，灌漿修復(fù)技術(shù)主要應(yīng)用于北京中心城區(qū)排水管網(wǎng)改造三期工程。

3.5 爆管襯裝修復(fù)技術(shù)

城市地下排水管道在進(jìn)行非開(kāi)挖修復(fù)過(guò)程中，如果要使用爆管內(nèi)襯技術(shù)的時(shí)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(yīng)用于脆弱的管道修復(fù)當(dāng)中，如果在嚴(yán)重老化的排水管道中，合理使用該項(xiàng)技術(shù)來(lái)修復(fù)，可以大大縮短排水管道的修復(fù)進(jìn)度。安裝管道過(guò)程中，使用該項(xiàng)技術(shù)來(lái)修復(fù)，可以在很短的時(shí)間就能安裝出數(shù)百米的管道。為了進(jìn)一步確保城市地下排水管道修復(fù)的效率,需要提前進(jìn)行挖掘工作。

4 案例應(yīng)用

4.1 案例概況

有一條位于佛山市張槎鎮(zhèn)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(nèi)部出現(xiàn)的問(wèn)題，現(xiàn)施工人員經(jīng)管理單位所委托，給1 號(hào)泵站的盲管進(jìn)行全面檢測(cè)。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部存在漏水、斷線、甚至是破裂等諸多問(wèn)題。為了能夠讓管道正常使用，對(duì)這段管道進(jìn)行全面整改，以達(dá)到能正常使用的效果?，F(xiàn)場(chǎng)CCTV 觀看發(fā)現(xiàn)，主要問(wèn)題是管道斷線、漏水、破裂等情況。管道為禪城區(qū)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(shí)修復(fù)，很可能會(huì)造成道路塌陷，后面會(huì)影響到交通。使用傳統(tǒng)修復(fù)方法的話，不僅會(huì)影響交通，而且成本較高。結(jié)合管道的直徑和深度，本文主要選用CCTV 質(zhì)量檢測(cè)和非開(kāi)挖修補(bǔ)樹(shù)脂襯砌修補(bǔ)技術(shù)相結(jié)合的技術(shù)進(jìn)行非開(kāi)挖修補(bǔ)和質(zhì)量檢測(cè)。

4.2 施工工藝流程

⑴找合適的樹(shù)脂將氈筒濕透；

⑵把氈筒綁到氣囊上面，在監(jiān)控設(shè)備的引領(lǐng)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(shù)脂覆蓋下管道內(nèi)壁之上，保存膨脹直至樹(shù)脂固化；

⑷把氣囊力的氣放出，然后把氣囊拉出管道；

⑸對(duì)管道進(jìn)行最終施工質(zhì)量檢查。由于該排水管道在流沙層，南邊的接口處出現(xiàn)裂縫，管道周圍的流沙軟土滲到了管道內(nèi)部，管道周邊的土壤流失，造成路基不穩(wěn)，管道開(kāi)始下沉，地表開(kāi)始下陷，使用樹(shù)脂固化修復(fù)的時(shí)候，就需要對(duì)管道損壞部位進(jìn)行清理。

4.3 工藝操作要求

⑴樹(shù)脂與輔料的比例要達(dá)到合理2:l 狀態(tài)；

⑵氈筒必須要真空狀態(tài)下浸透樹(shù)脂，侵泡樹(shù)脂的量必須足夠填充管道破損處，因?yàn)樾迯?fù)管道破損處時(shí)樹(shù)脂的聚合和滲透會(huì)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(jìn)入地下管道時(shí)防止氈筒脫落；

⑷充氣和放氣的時(shí)候需要均勻慢速進(jìn)行；

⑸樹(shù)脂在固化時(shí)，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(nèi)壁之上。

4.4 施工過(guò)程

⑴氈布的切割必須按照管道破損的情況來(lái)定，必須在防水密閉車間或者是施工車輛進(jìn)行，切割出所需要尺寸的大小。切割長(zhǎng)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(lái)確保氈布能夠和管道緊緊貼合。

⑵在混合樹(shù)脂固化劑的時(shí)候要按照管道的實(shí)際情況進(jìn)行，按照供應(yīng)商的要求進(jìn)行配比，配制出樹(shù)脂固化液，用攪拌設(shè)備攪拌均勻，達(dá)到液體顏色均勻無(wú)泡沫，并且?guī)紫聺穸?。在施工現(xiàn)場(chǎng)制作的所有樹(shù)脂都需要留一劑樣品，對(duì)樣品進(jìn)行檢測(cè)性能。

⑶樹(shù)脂浸泡將樹(shù)脂用適當(dāng)?shù)墓ぞ呔鶆蜾佋跉植家陨?。氈布厚度通過(guò)折疊達(dá)到預(yù)定值，樹(shù)脂在涂抹過(guò)程中反復(fù)涂抹在新的氈布表面上，中間為了布夾帶進(jìn)空氣，必須利用滾輪把樹(shù)脂壓到氈布當(dāng)中。

⑷氈筒經(jīng)過(guò)樹(shù)脂浸泡后利用氣囊安裝。在施工過(guò)程中，為了在氣囊和管道中間形成隔離層，采用保護(hù)膜將氣囊綁扎，然后將氈管束在氣囊上，在滑動(dòng)中防止滑動(dòng)或脫落。氣囊送入管道待修復(fù)地點(diǎn)時(shí)，需要連接氣管，且不能讓氈筒與管道內(nèi)壁進(jìn)行接觸。在氣囊到位后，給氣囊充氣，讓氣囊膨脹起來(lái)，氈筒緊貼管道內(nèi)管道。壓力需要保持一段時(shí)間，直到氈布在室溫下固化。固化后釋放氣囊內(nèi)的空氣，然后把氣囊拖出，記錄下固化的時(shí)間與壓力。

5 結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐證明，應(yīng)用管道檢測(cè)評(píng)估、非開(kāi)挖修復(fù)這些高新技術(shù)可以大大提升排水系統(tǒng)的維護(hù)與管理效率，對(duì)地下排水系統(tǒng)的診斷、分析、維護(hù)和評(píng)價(jià)都提供了可行的建議。在城市地下排水管道應(yīng)用非開(kāi)挖檢測(cè)技術(shù)和維修技術(shù)，可以確保城市地下排水管道的檢測(cè)和修復(fù)水平能夠變得更好。