李 曉
上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司廣州分公司 廣東 廣州 510000
隨著城市化建設(shè)發(fā)展的規(guī)模不斷擴(kuò)大,帶來大量的老舊城區(qū)改造和城市配套設(shè)施的改造完善需求,其中市政配套污水管網(wǎng)的完善和發(fā)展建設(shè)與人們的生活和城市環(huán)境的改善息息相關(guān),文章以東莞市水務(wù)運(yùn)營(yíng)管理部門開展的各鎮(zhèn)街、城區(qū)污水管網(wǎng)修復(fù)工程實(shí)例為依托,針對(duì)污水管網(wǎng)修復(fù)建設(shè)實(shí)施過程中設(shè)計(jì)重點(diǎn)和難點(diǎn)進(jìn)行分析論證,并提出切實(shí)可行的解決思路,為污水管網(wǎng)修復(fù)項(xiàng)目設(shè)計(jì)和建設(shè)提供參考。
(1)管道老舊破損裂開,造成路面塌陷,井內(nèi)積水,上游排水不暢。
(2)污水管道內(nèi)出現(xiàn)大量浮渣和沉積物,影響管道有效過流斷面。
(3)管道接口材料脫落、管道破損等處出現(xiàn)滲漏性缺陷。因地下水滲入管道導(dǎo)致周邊水土流失、塌陷等,造成管道周邊建構(gòu)筑物存在安全隱患。
(4)污水管道內(nèi)有大體積異物進(jìn)入阻擋過流斷面,導(dǎo)致上游污水不能及時(shí)排除。
(5)污水管道因不均勻沉降出現(xiàn)起伏情況,引起上游管道淤積堵塞。
(6)管道基礎(chǔ)損壞導(dǎo)致管道脫節(jié)錯(cuò)位,引起上部土體下沉塌陷,錯(cuò)節(jié)處也經(jīng)常會(huì)引起地下水滲漏進(jìn)入污水管。
圖1 污水管老化破裂檢測(cè)圖
圖2 污水管浮渣及沉積物QV檢測(cè)圖
圖3 污水管滲漏進(jìn)水QV檢測(cè)圖
圖4 污水管異物堵塞QV檢測(cè)圖
圖5 污水管起伏QV檢測(cè)圖
圖6 污水管錯(cuò)口、脫節(jié)QV檢測(cè)圖
管道的修復(fù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采取相適應(yīng)的技術(shù)措施,污水管道修復(fù)技術(shù)按照大的分類分為開挖修復(fù)和非開挖修復(fù),其中開挖修復(fù)結(jié)合管道埋深和周邊實(shí)施條件又分為放坡開挖和支護(hù)開挖。管道非開挖修復(fù)常用的修復(fù)技術(shù)有局部樹脂固化法、不銹鋼雙脹環(huán)法、紫外光固化CIPP修復(fù)及墊襯法等。
(1)放坡開挖:放坡開挖一般適用于管道埋設(shè)較淺(H<3m),周邊現(xiàn)狀施工場(chǎng)地較為寬闊處,結(jié)合地質(zhì)條件和地下土壤類別合理選取放坡系數(shù)。放坡比例應(yīng)根據(jù)實(shí)際土層決定,中風(fēng)化巖層取1:0.5,強(qiáng)風(fēng)化及全風(fēng)化巖層取1:1,砂質(zhì)黏性土取1:1,黏土取1:1.5,淤泥、粗砂及填土取1:1.75。
(2)支護(hù)開挖:支護(hù)開挖用于管道埋深較大,管道開挖周邊場(chǎng)地受限處,如修復(fù)管段周邊有建構(gòu)筑物、重要市政給水、電力、通信或燃?xì)夤芫€,臨近道路車行道或車行道下方等情況下。鋼板樁選型需結(jié)合工程實(shí)際地質(zhì)條件進(jìn)行選擇。
針對(duì)敷設(shè)于道路交通繁忙、現(xiàn)狀市政管線復(fù)雜密集、環(huán)境敏感等地區(qū)的排水管道的修復(fù)更新應(yīng)優(yōu)先選用非開挖修復(fù)技術(shù)。
非開挖修復(fù)技術(shù)適用于復(fù)雜地形,突破了交通干線、建筑下復(fù)雜的管線等限制,保證了市政管道修復(fù)施工暢通。非開挖修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用,能提升地下管道安裝精度,切實(shí)保障施工質(zhì)量[1]。
非開挖修復(fù)、更新管道工程應(yīng)根據(jù)管道安全檢測(cè)評(píng)估鑒定報(bào)告進(jìn)行設(shè)計(jì),并確定修復(fù)或更新方法。工程實(shí)踐中常用到的非開挖修復(fù)技術(shù)主要有局部樹脂固化法、不銹鋼雙脹環(huán)法、紫外光固化CIPP修復(fù)、墊襯法等。
2.2.1 局部樹脂固化法
(1)工藝流程
局部樹脂固化法施工工藝流為:1)將待修復(fù)管道上、下游緊鄰關(guān)口及前一段排水管關(guān)口分別用堵水氣囊封堵,然后對(duì)管道進(jìn)行清淤。2)將氈筒用適合的樹脂浸透。3)將樹脂浸透的氈筒繞于氣囊上,在CCTV引導(dǎo)下到達(dá)要修復(fù)點(diǎn)。4)向氣囊充氣,氣體使氈筒和補(bǔ)丁被壓覆在管道上,保持壓力待樹脂固化。5)氣囊泄壓縮小并拉出管道。6)進(jìn)行CCTV檢視和施工質(zhì)量檢測(cè)。
(2)管道預(yù)處理
管道預(yù)處理為局部樹脂固化法關(guān)鍵環(huán)節(jié),管道預(yù)處理的質(zhì)量要求:管道清淤、預(yù)處理后應(yīng)使管道內(nèi)部暢通,沒有尖銳突出物、淤泥沉積及水涌入現(xiàn)象。
(3)適用條件
局部樹脂固化法適用條件詳見表1。
表1 局部樹脂固化法適用條件表
2.2.2 不銹鋼雙脹環(huán)法
(1)工藝及特點(diǎn)
不銹鋼雙脹環(huán)法工藝?yán)脤S靡簤涸O(shè)備,對(duì)不銹鋼脹圈施壓,將特制高強(qiáng)度密封止水帶安裝固定在接口處,并使安裝壓力符合管道運(yùn)行要求,從而在接縫處建立長(zhǎng)久性、密封性的軟連接,使管道恢復(fù)原設(shè)計(jì)承壓能力,能夠保證管道的正常運(yùn)行。具體工藝見圖7。
圖7 不銹鋼雙脹環(huán)法工藝圖
該技術(shù)采用的主要材料為環(huán)狀橡膠止水密封帶與不銹鋼套環(huán),在管道接口或局部損壞部位安裝橡膠圈雙脹圈,橡膠帶就位后用2~3 道不銹鋼脹環(huán)固定止水。不銹鋼雙脹圈施工速度快,穩(wěn)定性較好,可承受一定接口錯(cuò)位(≤3cm),止水套環(huán)的抗內(nèi)壓效果比抗外壓要好,但對(duì)水流形態(tài)和過水?dāng)嗝嬗幸欢ㄓ绊憽?/p>
(2)適用條件
不銹鋼雙脹環(huán)法工藝是專用于大口徑管道接口錯(cuò)位、脫落、管道結(jié)構(gòu)性破裂、滲漏的非開挖修復(fù)技術(shù),所修復(fù)管道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)應(yīng)基本穩(wěn)定、管道線形沒明顯變化、管道壁體堅(jiān)實(shí)不酥化。適用于管徑為800~3000mm的球墨鑄鐵管、鑄鐵管、鋼管、強(qiáng)化混凝土管道修復(fù)和維護(hù)工程。該修復(fù)工藝應(yīng)與鉆孔注漿法聯(lián)合使用。
2.2.3 紫外光固化CIPP修復(fù)
(1)工藝原理及特點(diǎn)
紫外光固化CIPP修復(fù)技術(shù)是在不改變所修復(fù)管道位置的條件下,先將浸透樹脂的軟管通過牽拉壓縮空氣壓緊等方式使軟管與待修復(fù)管道內(nèi)壁緊密貼合,然后利用軟管內(nèi)樹脂遇紫外線固化的特性,將紫外線燈放入充氣的軟管內(nèi)并控制紫外線燈在軟管內(nèi)以一定速度行走,使軟管由一端至另一端逐步固化,緊貼待修復(fù)管道內(nèi)壁,形成一層堅(jiān)硬的“管中管”結(jié)構(gòu),從而使已發(fā)生破損的管道在原位得到修復(fù),具體工藝圖詳見圖8。
圖8 紫外光固化CIPP修復(fù)工藝圖
紫外線固化工藝修復(fù)后,管道強(qiáng)度提高,耐腐蝕,表面光滑,修復(fù)可靠,過程可控,無縫無漏,與管道貼合良好。且該工藝不受環(huán)境溫度影響,冬、夏兩季同樣可以施工[2]。紫外光固化修復(fù)施工將對(duì)道路交通、周圍環(huán)境、地下管線等影響降到最低,短時(shí)間內(nèi)解決管道破損問題,體現(xiàn)該管道修復(fù)技術(shù)充分優(yōu)越性[3]。
(2)適用條件
紫外光固化修復(fù)技術(shù)適用于不同管徑的排水管道,適用于各種結(jié)構(gòu)性缺陷及圓形、蛋形、橢圓形等非常規(guī)形狀的管道[3]。工程實(shí)踐中,主要用于排水管道出現(xiàn)Ⅲ級(jí)破裂、Ⅲ級(jí)腐蝕或Ⅳ級(jí)腐蝕等較嚴(yán)重的結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)。
2.2.4 墊襯法
(1)技術(shù)原理
采用墊襯法進(jìn)行防滲加固處理,先對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行清理,將速格墊預(yù)制的內(nèi)襯墊用機(jī)械設(shè)備牽引入管道,然后注水將襯墊撐起。采用高徽漿SG100將速格墊與管道之間空隙填充。高徽漿SG100料固化后,速格墊便與管道內(nèi)壁錨固在一起,形成內(nèi)襯結(jié)構(gòu),起到防滲維護(hù)作用。
(2)技術(shù)優(yōu)勢(shì)
1)采用的速格墊是一種高分子樹脂材料,性能穩(wěn)定,即使在特別惡劣的環(huán)境下也能保證產(chǎn)品安全持久的密封性能;2)具有突出的耐化學(xué)腐蝕性能與優(yōu)良的耐磨性能,使用壽命長(zhǎng);3)墊襯材料具有良好的抗撕裂性能與良好的抗熱變形性能,能夠適應(yīng)二次變形;4)具有優(yōu)良的抗壓性與防滲透性能;5)加固性能好,在流動(dòng)性較好的注漿料的支持下,通過對(duì)缺陷部位及接頭縫的填充,管道加固能夠順利實(shí)現(xiàn);6)經(jīng)修復(fù)處理后內(nèi)襯表面光滑,糙率系數(shù)小,可提高輸水能力;7)無需使用大型設(shè)備,施工、便利安全可靠,能夠在較短時(shí)間內(nèi)完成[4]。
(3)適用條件
墊襯法可對(duì)各類管道缺陷進(jìn)行全面修復(fù),包括滲漏,裂縫,破裂,脫節(jié),腐蝕等,使用范圍廣,適應(yīng)性強(qiáng)。適合混凝土管、鋼筋混凝土管、鋼管、玻璃鋼管、塑料管及石砌涵管等。對(duì)管道曲線走向,輕微起伏,錯(cuò)位情況下均可進(jìn)行安裝,無需大型機(jī)械施工,不影響周邊環(huán)境,適合于各大城市中的管道修復(fù)中使用。
(1)對(duì)于管道結(jié)構(gòu)性缺陷等級(jí)較低、不具備開挖修復(fù)條件或開挖修復(fù)難度較大的管道工程,優(yōu)先考慮采用非開挖修復(fù)。
(2)當(dāng)缺陷范圍較大,局部修復(fù)措施無法修復(fù)時(shí)應(yīng)采取整體開挖修復(fù)措施。
(3)當(dāng)一段管(兩檢查井之間)結(jié)構(gòu)性缺陷個(gè)數(shù)較多(≥3處)或缺陷級(jí)別較高時(shí)應(yīng)采取整體修復(fù)措施進(jìn)行處理。
(4)當(dāng)缺陷類型采用非開挖措施無法修復(fù)時(shí),應(yīng)采用局部開挖或整體開挖處理,開挖方案應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)情設(shè)計(jì)。
(5)宜采用整體修復(fù)措施的不應(yīng)采取局部修復(fù)方法處理。
目前管網(wǎng)修復(fù)項(xiàng)目施工期間基本是按照施工經(jīng)驗(yàn)或現(xiàn)場(chǎng)有限條件選用潛污泵,常出現(xiàn)選用導(dǎo)流泵規(guī)模偏小,無法滿足現(xiàn)場(chǎng)施工導(dǎo)流需求,常遇問題為:(1)影響上游用戶污水正常排放;(2)修復(fù)管段上游處擁堵憋壓,對(duì)上游封堵設(shè)施造成安全隱患;(3)造成項(xiàng)目工期延長(zhǎng)。因此施工期間污水導(dǎo)流量的準(zhǔn)確選擇是項(xiàng)目順利開展的關(guān)鍵,以下對(duì)施工導(dǎo)流流量合理選擇提出解決方法。
(1)經(jīng)驗(yàn)法:根據(jù)管養(yǎng)單位提供修復(fù)管段上游實(shí)際排水量確定導(dǎo)流泵流量。
(2)服務(wù)面積推算法:根據(jù)修復(fù)管道上游規(guī)劃服務(wù)面積計(jì)算出管道服務(wù)范圍(服務(wù)面積為A1)內(nèi)平均日流量Qd,結(jié)合地形圖等資料計(jì)算出擬修復(fù)管道對(duì)應(yīng)已建成區(qū)服務(wù)面積A2。管道實(shí)際排水流量通過公式推算選?。篞d’=A2/A1×Qd。
上式中:Qd—平均日生活污水量(m3/d);q—綜合污水面積比流量(m3/(hm2·d));F—服務(wù)面積(hm2)。
(3)理論計(jì)算法
1)根據(jù)所修復(fù)管段管徑及對(duì)應(yīng)最大設(shè)計(jì)充滿度、排水坡度反推估算得出污水管道上游綜合生活污水量QS(最大日最大時(shí)設(shè)計(jì)流量),因QS為瞬時(shí)流量,按此流量選擇導(dǎo)流泵規(guī)模過大,根據(jù)施工導(dǎo)流經(jīng)驗(yàn)建議按照平均日流量作為導(dǎo)流泵流量參數(shù)選擇依據(jù),可滿足管道內(nèi)污水日排放需求。
2)以綜合生活污水量QS為基礎(chǔ)數(shù)據(jù),根據(jù)平均日流量Qd、綜合生活污水量QS、綜合生活污水總變化系數(shù)KZ之間對(duì)應(yīng)線性關(guān)系試算反推出所修復(fù)管段上游管道內(nèi)平均日流量Qd,按照平均日流量選取導(dǎo)流泵流量。
(1)應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站維護(hù)技術(shù)規(guī)程》CJJ 68的有關(guān)規(guī)定對(duì)原有管道進(jìn)行封堵。當(dāng)管堵采用充氣管塞時(shí),應(yīng)隨時(shí)檢查管堵的氣壓,當(dāng)管堵氣壓降低時(shí)應(yīng)及時(shí)充氣。
(2)封堵墻堵水:根據(jù)管徑大小砌筑封堵墻,當(dāng)修復(fù)管道管徑小于DN600采用氣囊封堵,當(dāng)管徑≥DN600采用氣囊封堵+磚砌封堵墻結(jié)合方式。
(3)當(dāng)管堵上、下游有水壓差時(shí),應(yīng)對(duì)管堵進(jìn)行支撐。
(4)臨時(shí)排水設(shè)施的排水能力應(yīng)能確保各修復(fù)工藝的施工要求。
(5)在檢查井清理及通風(fēng)換氣環(huán)節(jié),作業(yè)人員需佩戴通信工具和勞保用品。
文章針對(duì)解決污水管網(wǎng)修復(fù)工程中的整體設(shè)計(jì)、施工技術(shù)方案進(jìn)行了較完善的分析論證,前期通過管網(wǎng)檢測(cè)確定管道缺陷類型,針對(duì)缺陷類型選取管網(wǎng)修復(fù)技術(shù),對(duì)各類管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)原理、特點(diǎn)、適用條件進(jìn)行具體論證說明。同時(shí),文章針對(duì)設(shè)計(jì)和施工過程關(guān)注要點(diǎn)問題進(jìn)行了解析說明,并提出了具體處理方案,為解決同類型和類似管網(wǎng)修復(fù)工程提供借鑒和指引。