城市污水管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)工程應(yīng)用及技術(shù)要點分析

李 曉

上海市政工程設(shè)計研究總院（集團）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)運營管理部門開展的各鎮(zhèn)街、城區(qū)污水管網(wǎng)修復(fù)工程實例為依托，針對污水管網(wǎng)修復(fù)建設(shè)實施過程中設(shè)計重點和難點進行分析論證，并提出切實可行的解決思路，為污水管網(wǎng)修復(fù)項目設(shè)計和建設(shè)提供參考。

1 污水管網(wǎng)運營期間常見問題

（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)有大體積異物進入阻擋過流斷面，導(dǎo)致上游污水不能及時排除。

（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)錯位，引起上部土體下沉塌陷，錯節(jié)處也經(jīng)常會引起地下水滲漏進入污水管。

圖1 污水管老化破裂檢測圖

圖2 污水管浮渣及沉積物QV檢測圖

圖3 污水管滲漏進水QV檢測圖

圖4 污水管異物堵塞QV檢測圖

圖5 污水管起伏QV檢測圖

圖6 污水管錯口、脫節(jié)QV檢測圖

2 污水管道修復(fù)技術(shù)及適用范圍

管道的修復(fù)應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際情況采取相適應(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施條件又分為放坡開挖和支護開挖。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。

2.1 開挖修復(fù)

（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)實際土層決定，中風(fēng)化巖層取1:0.5，強風(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）支護開挖：支護開挖用于管道埋深較大，管道開挖周邊場地受限處，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)合工程實際地質(zhì)條件進行選擇。

2.2 非開挖修復(fù)

針對敷設(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)管道安全檢測評估鑒定報告進行設(shè)計，并確定修復(fù)或更新方法。工程實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，然后對管道進行清淤。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。4）向氣囊充氣，氣體使氈筒和補丁被壓覆在管道上，保持壓力待樹脂固化。5）氣囊泄壓縮小并拉出管道。6）進行CCTV檢視和施工質(zhì)量檢測。

（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

不銹鋼雙脹環(huán)法工藝?yán)脤Ｓ靡簤涸O(shè)備，對不銹鋼脹圈施壓，將特制高強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行要求，從而在接縫處建立長久性、密封性的軟連接，使管道恢復(fù)原設(shè)計承壓能力，能夠保證管道的正常運行。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，可承受一定接口錯位（≤3cm），止水套環(huán)的抗內(nèi)壓效果比抗外壓要好，但對水流形態(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、管道壁體堅實不酥化。適用于管徑為800～3000mm的球墨鑄鐵管、鑄鐵管、鋼管、強化混凝土管道修復(fù)和維護工程。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

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)施工將對道路交通、周圍環(huán)境、地下管線等影響降到最低，短時間內(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]。工程實踐中，主要用于排水管道出現(xiàn)Ⅲ級破裂、Ⅲ級腐蝕或Ⅳ級腐蝕等較嚴(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

采用墊襯法進行防滲加固處理，先對管道內(nèi)部進行清理，將速格墊預(yù)制的內(nèi)襯墊用機械設(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)，起到防滲維護作用。

（2）技術(shù)優(yōu)勢

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；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，在流動性較好的注漿料的支持下，通過對缺陷部位及接頭縫的填充，管道加固能夠順利實現(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，能夠在較短時間內(nèi)完成[4]。

（3）適用條件

墊襯法可對各類管道缺陷進行全面修復(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。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。對管道曲線走向，輕微起伏，錯位情況下均可進行安裝，無需大型機械施工，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。

3 污水管道修復(fù)技術(shù)要點

3.1 管道修復(fù)方法選擇

（1）對于管道結(jié)構(gòu)性缺陷等級較低、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)性缺陷個數(shù)較多（≥3處）或缺陷級別較高時應(yīng)采取整體修復(fù)措施進行處理。

（4）當(dāng)缺陷類型采用非開挖措施無法修復(fù)時，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)場實情設(shè)計。

（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。

3.2 排水導(dǎo)流措施

目前管網(wǎng)修復(fù)項目施工期間基本是按照施工經(jīng)驗或現(xiàn)場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，對上游封堵設(shè)施造成安全隱患；（3）造成項目工期延長。因此施工期間污水導(dǎo)流量的準(zhǔn)確選擇是項目順利開展的關(guān)鍵，以下對施工導(dǎo)流流量合理選擇提出解決方法。

（1）經(jīng)驗法：根據(jù)管養(yǎng)單位提供修復(fù)管段上游實際排水量確定導(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)合地形圖等資料計算出擬修復(fù)管道對應(yīng)已建成區(qū)服務(wù)面積A2。管道實際排水流量通過公式推算選取：Qd’=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）理論計算法

1）根據(jù)所修復(fù)管段管徑及對應(yīng)最大設(shè)計充滿度、排水坡度反推估算得出污水管道上游綜合生活污水量QS（最大日最大時設(shè)計流量），因QS為瞬時流量，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。

3.3 施工安全防護措施

（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技術(shù)規(guī)程》CJJ 68的有關(guān)規(guī)定對原有管道進行封堵。當(dāng)管堵采用充氣管塞時，應(yīng)隨時檢查管堵的氣壓，當(dāng)管堵氣壓降低時應(yīng)及時充氣。

（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，應(yīng)對管堵進行支撐。

（4）臨時排水設(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。

4 結(jié)語

文章針對解決污水管網(wǎng)修復(fù)工程中的整體設(shè)計、施工技術(shù)方案進行了較完善的分析論證，前期通過管網(wǎng)檢測確定管道缺陷類型，針對缺陷類型選取管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)，對各類管網(wǎng)修復(fù)技術(shù)原理、特點、適用條件進行具體論證說明。同時，文章針對設(shè)計和施工過程關(guān)注要點問題進行了解析說明，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。