新余市市政排水管道非開挖修復方案分析

勒德智，劉卓堯，溫華東

（中國瑞林工程技術(shù)股份有限公司，南昌 330031）

1 引言

市政排水管道開挖修復模式對城市交通、城市環(huán)境的維護和城市商業(yè)運營等方面都造成了一定的危害和負面影響，而相比開挖技術(shù)，非開挖技術(shù)在城市環(huán)境的維護等方面有難以超越的優(yōu)勢。目前，國內(nèi)管道修復技術(shù)總體上處于初期發(fā)展階段，尚存在著一些問題，例如，采用進口設(shè)備導致修復費用相對較高，對非開挖修復技術(shù)的推廣帶來了一定的難度?；诖?，本文以新余市部分老舊排水管道修復為例，介紹閉路電視檢測（CCTV）等非開挖修復技術(shù)的應(yīng)用。

2 項目背景

新余市地處贛西地區(qū)中心位置，袁河中下游，城市水系發(fā)達，孔目江、袁河穿城而過，但城區(qū)污水管道敷設(shè)不完善，雨污水管道混接率高，管道的病害情況較為嚴重。

為了落實國務(wù)院 《水污染防治行動計劃》（國發(fā)〔2015〕17號）和中共中央政治局審議通過的 《長江經(jīng)濟帶發(fā)展規(guī)劃綱要》的相關(guān)要求，實現(xiàn)新余兩江黑臭水體整治目標，要求采用閉路電視檢測（CCTV）技術(shù)對新余市市政排水水管道進行監(jiān)測，排查出市政排水管道的病害缺陷情況，提出合理經(jīng)濟的治理方案，針對性地對不同情況進行修復。

現(xiàn)新余市區(qū)市政排水主管共檢測110 條，依據(jù)視頻資料及檢測報告，已發(fā)生結(jié)構(gòu)性缺陷的市政排水主管管段累計長度約40 km，其中，病害嚴重急需修復段累計約9.63 km（不含點位破損）。結(jié)構(gòu)性缺陷指管道結(jié)構(gòu)本體遭遇損傷，影響強度、剛度和使用壽命的缺陷，是排水管道產(chǎn)生病害的主導因素，主要表現(xiàn)有：管道破裂、管道變形、管道腐蝕、管道錯口、管道起伏、管道脫節(jié)、接口材料脫落、支管暗接、異物穿入、管道滲漏10 種。

3 項目建設(shè)的必要性

新余市的市政建設(shè)已取得較大成就，排水系統(tǒng)日趨完善。目前，在城市主干道和次干道已建成較為完備的雨污水管網(wǎng)，但部分早期建設(shè)的管道存在局部老化與破損現(xiàn)象，而其他基礎(chǔ)設(shè)施的快速建設(shè)以及不均勻沉降，加重了現(xiàn)在市政排水管道的破損、錯口、脫節(jié)等問題，根據(jù)閉路電視檢測（CCTV）檢測報告，目前已建管網(wǎng)出現(xiàn)不同等級的缺陷，且大部分位于市區(qū)繁華地帶的道路下。在生活、工作節(jié)奏不斷加快，環(huán)境需求日益增強的現(xiàn)代化大城市中，人們對傳統(tǒng)開挖路面施工帶來的交通堵塞、綠地園林毀壞、出行不便，以及堆土帶來的揚塵與泥濘已難以接受；對管線修復、改造帶來的“拉鎖馬路”現(xiàn)場也難以容忍。管道非開挖修復技術(shù)的誕生和發(fā)展成功解決了這一系列矛盾，可以在不影響人們生活和工作的前提下成功修復現(xiàn)狀管道，發(fā)揮其應(yīng)有的作用，使區(qū)域內(nèi)的排水管網(wǎng)形成互相聯(lián)系的有機體系，充分發(fā)揮在建和已建排水管網(wǎng)的作用。

現(xiàn)狀管道系統(tǒng)在管材、接口方式、施工工藝方面抗?jié)B能力差，破損管道內(nèi)污水下滲不僅嚴重污染土質(zhì)和地下水，甚至影響路基，造成了路面塌陷，直接威脅到了附近房屋建筑的安全，造成了很大的社會影響。采用管道非開挖修復技術(shù)能夠快捷、有效地對管道進行一次性、多部位的修復，能保障甚至提高管道的輸水能力，預(yù)防并修復污水下滲對地下水環(huán)境的影響，因此，本項目滿足了城市可持續(xù)發(fā)展的需要，改善了城市地下水環(huán)境。由于一些排水管道存在腐蝕、沉積、結(jié)垢、殘墻、樹根、阻礙物等缺陷，嚴重影響了排水管道的輸送能力，造成了雨天部分地區(qū)漬水或污水漫溢，周邊居民苦不堪言，而排水管道非開挖修復，不僅在修復后能降低管道的粗糙系數(shù)，減少管道接口數(shù)量，提高管道輸水能力，還能提高城市排水管網(wǎng)抵抗暴雨的能力。市政排水管網(wǎng)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的一部分，應(yīng)該與城市的建設(shè)同步實施，但是由于諸多原因，新余市現(xiàn)狀排水管道破裂、滲漏、變形、起伏等現(xiàn)象嚴重，影響了排水系統(tǒng)的連貫性與整體性，所以，對管道采用非開挖技術(shù)進行修復是對城市基礎(chǔ)實施的完善，是非常必要的。

4 項目建設(shè)方案

4.1 管網(wǎng)現(xiàn)狀情況分析

根據(jù)CJJ210—2014 《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術(shù)規(guī)程》標準，管道缺陷列表主要分結(jié)構(gòu)性缺陷與功能性缺陷[1]，其中，管道結(jié)構(gòu)性缺陷是指管道結(jié)構(gòu)本體遭受損傷，影響管道強度、剛度和使用壽命的缺陷；管道功能性缺陷是指導致管道過水斷面發(fā)生變化、影響暢通性能的缺陷。

1）結(jié)構(gòu)性缺陷。（1）破裂：管道的外部壓力超過自身的承受力致使管子發(fā)生破裂，其形式有縱向、環(huán)向和復合3 種。（2）變形：管道受外力擠壓造成形狀變異。（3）腐蝕：管道內(nèi)壁受侵蝕而流失或剝落，出現(xiàn)麻面或露出鋼筋。（4）錯口：同一接口的兩個管口產(chǎn)生橫向偏差，未處于管道的正確位置。（5）起伏：接口位置偏移，管道豎向位置發(fā)生變化，在低處形成洼水。（6）脫節(jié)：兩根管道的端部未充分接合或接口脫離。（7）接口材料脫落：橡膠圈、瀝青、水泥等類似的接口材料進入管道。（8）支管暗接：支管未通過檢查井直接側(cè)向接入主管。（9）異物穿入：非管道系統(tǒng)附屬設(shè)施的物體穿透管壁進入管內(nèi)。（10）滲漏：管外的水流入管道。

2）功能性缺陷。（1）沉積：雜質(zhì)在管道底部沉淀、淤積。（2）結(jié)垢：管道內(nèi)壁上的附著物。（3）障礙物：管道內(nèi)影響過流的阻擋物。（4）殘墻：管道閉水試驗時，砌筑的臨時磚墻封堵，試驗后未拆除或拆除不徹底的遺留物。（5）樹根：單根樹根或是樹根群自然生長進入管道。（6）浮渣：管道內(nèi)水面上的漂浮物（該缺陷需記入檢測記錄表，不參與計算）。

結(jié)構(gòu)性缺陷及功能性缺陷等級可分為：1 級（輕微缺陷）、2級（中等缺陷）、3 級（嚴重缺陷）、4 級（重大缺陷）。

4.2 修復原則

本工程管道缺陷主要分為結(jié)構(gòu)性缺陷及功能性缺陷兩種，其中，功能性缺陷主要以管道疏浚為主，結(jié)構(gòu)性缺陷主要以管道修復為主。當管段中既有結(jié)構(gòu)性缺陷，又有功能性缺陷時，應(yīng)先進行功能性缺陷修復，再進行結(jié)構(gòu)性缺陷修復。

1）管道疏浚應(yīng)以安全、環(huán)境、資源為指導原則。（1）安全，指在實施過程中，要注意下井人員的操作安全，注意實施過程中周邊行人和車輛的安全；（2）環(huán)境，是指在實施過程中，應(yīng)注意淤泥的收集和清運，不要污染環(huán)境，盡量避免剛疏撈上來的污泥亂堆亂棄，通過路面雨水口又重新回到排水管道中；（3）資源，是指疏撈上來的污泥量較大，如有可能，應(yīng)考慮資源化和綜合利用。

2）管道修復應(yīng)以技術(shù)先進、安全可靠、經(jīng)濟合理、確保質(zhì)量、保護環(huán)境為原則。（1）技術(shù)先進是指設(shè)計與施工中應(yīng)盡量采用自動化、機械化水平高的工藝和設(shè)備；（2）安全可靠指施工過程中應(yīng)保證操作環(huán)境安全、修復效果穩(wěn)定，避免出現(xiàn)新的管道塌陷或者效果參差不齊等問題；（3）經(jīng)濟合理指應(yīng)經(jīng)過經(jīng)濟技術(shù)比較，在修復效果好的基礎(chǔ)上，盡量選擇性價比高的技術(shù)；（4）確保質(zhì)量指修復完成后，能通過管道結(jié)構(gòu)性和功能性復檢，并滿足相關(guān)規(guī)范規(guī)定的使用年限要求；（5）保護環(huán)境是指工藝所采用的材料、設(shè)備等應(yīng)滿足相關(guān)規(guī)范要求，在解決現(xiàn)有污染問題后不產(chǎn)生新的污染問題。要求修復后的管道應(yīng)滿足下列要求：（1）管道的結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足受力要求；（2）管道的過流能力應(yīng)滿足要求；（3）管道應(yīng)滿足清疏技術(shù)對管道的要求。

4.3 管道非開挖修復方案比選

管道修復缺陷主要為結(jié)構(gòu)性缺陷，對同一管段若點狀修復超過3 處，宜采用整體修復。不同非開挖整體修復工藝及局部修復工藝對比如下。

1）紫外光固化法：（1）適用管徑200～1 500 mm。（2）只需1臺UV 固化車即可，占地面積小，對交通影響較?。籙V 設(shè)備具有高度自動化及可視化特點，利用紫外線光即可進行加熱固化，固化時間只需3～5 h，固化完成后，管道可立即投入使用。（3）玻璃纖維內(nèi)襯軟管采用不飽和聚酯樹脂，耐熱性較高，可達到120 ℃，且具有較高的拉伸、彎曲、伸縮等強度，彈性模量可達到12 000 MPa；玻璃纖維樹脂壁厚只有3～12 mm，大大減少了過流面的損失，且材料內(nèi)壁光滑，可改善過水能力，設(shè)計抗拉強度達到95 MPa，同時，施工固化過程全自動。（4）可視化可實時觀察管道內(nèi)的材料固化情況。（5）固化速度可控，固化溫度全過程可控，安全可靠。（6）操作人員只需經(jīng)過一定培訓就可以完成整個修復過程。

2）熱塑成型工藝：（1）適用管徑200～1 200 mm。（2）只需要1 臺專業(yè)作業(yè)車，占地面積小，對交通影響較小。（3）利用熱氣進行加熱固化，固化時間只需5 h 即可完成，固化完成后，管道可立即投入使用。（4）改性PVC 管材強度高，彈性模量可達1 600 MPa，抗拉強度40 MPa；厚只需4～12 mm，大大減少了過流面的損失，且材料內(nèi)壁光滑，可改善過水能力。（5）施工全過程可控，可反復加熱成型。（6）操作人員只需經(jīng)過一定的培訓就可以完成整個修復過程。

3）水泥基砂漿噴筑工藝：（1）適用管徑范圍300～4 000 mm。（2）只需要1 臺專業(yè)作業(yè)車，占地面積小，對交通影響較小。（3）施工時間約6～8 h，滿足在市區(qū)的施工時間安排，對交通影響時間短，修復完12 h 后可過水。（4）S8000 是一種灰漿材料，具有超高強度、涂抹性好、耐磨及耐腐蝕性好等特點，將材料與一定量的水充分拌和后，可形成一種適宜噴涂、澆筑、泵送或僅靠重力即可流入直徑不小于6 mm 孔洞的膏狀材料。該灰漿在不依賴特殊養(yǎng)護的條件下可迅速硬化。與原管涵結(jié)合，過水斷面減少；粗糙系數(shù)減小，可改善過水能力。（5）噴涂澆筑過程全自動、可視，可實時觀察管道內(nèi)的材料硬化情況，安全可靠。（6）對工作人員要求低，可在管涵內(nèi)自動噴涂修復。

通過以上對比可知，本工程管道非開挖整體修復擬采用紫外光固化法、熱塑成型工藝及水泥基砂漿噴筑修復工藝，是根據(jù)現(xiàn)狀缺陷評估報告，以及實際現(xiàn)場實施條件，進行了適當?shù)倪x取。

4）點狀原位固化法：（1）適用管徑300～1 000 mm。（2）優(yōu)先適用于變形、腐蝕、錯口、破裂、接口材料脫落。（3）需要1 臺小型修復車。（4）操作人員只需經(jīng)過一定的培訓就可以完成整個修復過程，設(shè)備高度自動化、可視化。（5）施工時間短，從樹脂混合到完成局部內(nèi)襯修復僅需3～4 h；樹脂材料為環(huán)氧樹脂基礎(chǔ)上的多種混合材料，可在水中常溫固化，固化時間1 h；材料為玻璃纖維、針狀毛氈、樹脂等，對原管過水能力影響小，施工固化過程全自動。（6）可視化，可實時觀察管道內(nèi)的材料固化情況。（7）固化速度可控，固化溫度全過程可控，安全可靠。

5）不銹鋼快速鎖法：（1）適用管徑300～1 000 mm。（2）優(yōu)先適用于滲漏、脫節(jié)、破裂、接口材料脫落。（3）需要1 臺小型修復車。（4）操作人員要熟悉安裝過程，對工人的技術(shù)要求較高，特種作業(yè)專業(yè)人員施工；操作人員需要經(jīng)過專門的技術(shù)培訓。（5）施工時間短，施工簡單、安全可靠，約1 h 就可以完成修復。（6）所用材料一層為緊貼管壁的耐腐蝕特種橡膠，另外一層為不銹鋼脹環(huán)，對原管過水能力影響小。

通過以上對比可知，當管徑d＜500 mm 時，采用點狀原位固化法經(jīng)濟合理；當管徑d≥500 mm 時，采用不銹鋼快速鎖修復工藝經(jīng)濟合理。

5 結(jié)語

本項目采用紫外光固化法、熱塑成型工藝、水泥基砂漿噴筑修復工藝進行管段整修；采用點狀原位固化法、不銹鋼快速鎖修復工藝進行管段點修。

管道修復應(yīng)注意主要流程，先對管道積水進行抽調(diào)，做好臨排措施；打撈清淤，對需要修復的管段進行整管高壓清洗，清除表面腐蝕層及結(jié)垢，對管段破裂、異物穿入、滲水等部位進行預(yù)處理修補：對管周土體進行加固；對影響過流能力的部位進行清除，并采用不同的修復工藝對破損管涵進行修復。

隨著我國對非開挖修復研究的深入，各種修復工藝也必將日益成熟，該技術(shù)必定會廣泛用于城市排水管道的修復中。