城區(qū)排水管網(wǎng)污水管道修復(fù)脹插法施工關(guān)鍵技術(shù)

任正師

北京城建集團(tuán)有限責(zé)任公司 北京 100000

1 前言

脹插法修復(fù)工藝是埋地管道非開挖修復(fù)的一種工藝，適用于同管徑非開挖置換管道以及因埋地管道老化或管道內(nèi)部存在混凝土板結(jié)、管道接口有錯(cuò)臺(tái)等一系列問題時(shí)常規(guī)穿插法不能解決的管道修復(fù)方法。并且其施工原理簡(jiǎn)單，可操作性強(qiáng)，施工過程中可控性高，是管道非開挖修復(fù)施工工藝必不可少補(bǔ)充方法。在北京市中心城區(qū)管網(wǎng)改造工程中，針對(duì)管道腐蝕嚴(yán)重、混凝土板結(jié)、原管道接口錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象的小管徑（D300mm~D500mm），原設(shè)計(jì)非開挖工藝短管內(nèi)襯無法進(jìn)行修復(fù)，故將原設(shè)計(jì)變更為脹插法施工。

采用脹插法非開挖修復(fù)可避免小管徑問題管線處理過程中需開設(shè)工作坑等情況，具有較大優(yōu)勢(shì)。

2 脹插法非開挖修復(fù)技術(shù)原理及優(yōu)勢(shì)

2.1 技術(shù)原理

管道脹插法置換工藝類屬于管道置換工藝。其優(yōu)勢(shì)在于：不用開挖工作坑，交通影響??；可適應(yīng)于管道局部損壞的情況，對(duì)原管道腐蝕狀況要求低。也適合于等管徑置換。就施工流程來講，是通過鉆桿將脹頭與液壓裝置連接，利用液壓裝置向后拉伸將剛性管道脹碎后擠壓進(jìn)周邊土壤中，再同時(shí)由對(duì)面井下的頂搞將已經(jīng)預(yù)制好的帶有插口的短管插入原管道來實(shí)現(xiàn)新的管道鋪設(shè)。在完成管道置換后，對(duì)其縫隙進(jìn)行注漿填充，使新舊管緊密結(jié)合，形成整體強(qiáng)度，達(dá)到對(duì)損壞管道修復(fù)加固的目的。

圖1 脹插法工藝簡(jiǎn)圖

2.2 工藝流程

管線探測(cè)、復(fù)測(cè)→管道清淤→清淤完成后CCTV錄像→安裝設(shè)備→管道脹插施工→管道脹插完成后CCTV錄像→管道注漿→端口處理→閉氣試驗(yàn)。

2.3 脹插法與傳統(tǒng)脹管法、插管法技術(shù)的對(duì)比分析

表1 脹插法與傳統(tǒng)脹管法、插管法技術(shù)的對(duì)比分析

由上可知，脹插法修復(fù)技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）能保證等管徑置換，降低插管縮徑影響流速的風(fēng)險(xiǎn)；

（2）可適用于局部管道損壞的情況，對(duì)原況管道腐蝕情況要求低；

（3）無需開設(shè)工作坑，對(duì)交通影響??；

（4）脹管和插管同步進(jìn)行，減少脹管后的縮頸，提高非開挖修復(fù)施工效率；

（5）置換后的管徑與原管道之間縫隙很小，降低由于穿插法注漿不實(shí)帶來的風(fēng)險(xiǎn)；

（6）管道冷接，閉水、閉氣、速度快；

（7）精度高，對(duì)周圍管線影響小。

3 脹插法非開挖修復(fù)施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 脹插法解決同管徑修復(fù)及問題管線處理技術(shù)

在清淤后通過CCTV檢測(cè)現(xiàn)況管道情況，判定管道是否存在缺陷。發(fā)現(xiàn)部分管道由于年久失修，腐蝕、老化嚴(yán)重或管道內(nèi)存在混凝土板結(jié)等現(xiàn)象。

圖2 現(xiàn)況管線內(nèi)的混凝土塊

圖3 現(xiàn)況管道錯(cuò)臺(tái)、腐蝕

由于設(shè)計(jì)的新型的脹管頭與現(xiàn)況待修復(fù)管線尺寸的匹配，本工藝結(jié)合產(chǎn)權(quán)及運(yùn)營(yíng)維護(hù)單位相關(guān)要求（不能改變管徑）的地下管道修復(fù)，制定特制脹頭[1]。

表2 各管徑脹插脹管頭設(shè)計(jì)值

圖4 脹插頭示意圖

3.2 脹插法施工對(duì)井室的加固技術(shù)

由于脹插法施工在進(jìn)行一個(gè)井段修復(fù)時(shí)需在兩段的檢查井處均設(shè)置動(dòng)力裝置，脹管頭一端采用千斤頂拉動(dòng)脹頭破碎現(xiàn)況混凝土管，插入PE管一端采用千斤頂將修復(fù)短管頂進(jìn)已破碎后的管道內(nèi)部。兩端的檢查井內(nèi)壁均承受一定荷載。由于檢查井大部分為磚砌，老舊腐蝕嚴(yán)重，為使檢查井井壁能夠承受荷載而不至于對(duì)井室內(nèi)壁造成擠壓破壞，根據(jù)修復(fù)井段檢查井情況以及井圈大小制成直線型或弧形保護(hù)井壁的擋板，弧形擋板按檢查井直徑制作。

在進(jìn)行施工前首先查看待修復(fù)管道原有檢查井形式而后選擇鋼板尺寸，擋板厚30mm的鋼板護(hù)壁；放置鋼板前應(yīng)先將檢查井表面清理干凈，保證其表面平整，后將鋼板放置在承受動(dòng)力一側(cè)的井壁，對(duì)井壁進(jìn)行加固保護(hù)。

圖5 圓形、方形檢查井擋板放置示意圖

圖6 井壁擋板示意圖

圖7 保護(hù)擋板

3.3 脹插法同步控制技術(shù)

本工藝采用專用脹管頭，在進(jìn)行前端脹管頭破碎原有剛性管的同時(shí)，還需同步PE管進(jìn)行跟進(jìn)。為保證兩者在進(jìn)尺的速度同步，不產(chǎn)生因脹頭進(jìn)尺過大而與PE管管節(jié)脫離，使已破碎的管壁及周邊土體進(jìn)入二者間，需在施工前期及施工過程中控制二者進(jìn)尺。

圖8 脹頭與插管同步示意圖

①施工前控制

施工前，加工專用破碎脹頭，后端尺寸加長(zhǎng)，做成凹槽狀，按每節(jié)PE管60cm計(jì)算，后端要保證PE管20~30cm在脹管頭內(nèi)。

加工固定成都的拉桿，每節(jié)拉桿長(zhǎng)45cm，以便準(zhǔn)確計(jì)量進(jìn)尺長(zhǎng)度。

②施工過程控制

施工過程中，按二者進(jìn)尺尺寸控制，脹頭端連桿按每節(jié)45cm制作，每節(jié)連桿出井室記錄進(jìn)尺量，PE管段按其進(jìn)尺量進(jìn)行跟進(jìn)。

如在施工過程中出現(xiàn)二者超過10cm脫節(jié)現(xiàn)象，應(yīng)立即停止脹拉，將PE管端進(jìn)行頂進(jìn)，確保二者進(jìn)尺一致。

在檢查井上分別留專人監(jiān)控進(jìn)尺量，脹拉一端記錄已拉出拉桿數(shù)量，PE管頂進(jìn)一端記錄PE短管頂進(jìn)數(shù)量，并按每節(jié)拉桿及PE短管進(jìn)行進(jìn)尺對(duì)比。

4 施工質(zhì)量控制要點(diǎn)

4.1 管材子母口質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與控制

管材及套管生產(chǎn)加工施工質(zhì)量應(yīng)符合《給水用聚乙烯(PE)管材》GB/T13663-2000與《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T210-2014。

1）在同一修復(fù)更新管段內(nèi)應(yīng)使用相同型號(hào)、同一生產(chǎn)廠家的管材或型材，管材或型材不得存在可見的裂縫、孔洞、劃傷、夾雜物、氣泡、變形等缺陷。

2）檢驗(yàn)子母口加工尺寸，子母口加工子口A、B、C、D、E、F各值與母口-A、-B、-C、-D各數(shù)值需滿足氣密性、防脫性二項(xiàng)試驗(yàn)后制定具體尺寸進(jìn)行加工生產(chǎn)。

3）管材進(jìn)場(chǎng)后材料歸類碼放整齊，應(yīng)對(duì)照套管加工圖對(duì)套管子母口的尺寸進(jìn)行量測(cè)，管材加工完進(jìn)場(chǎng)后需采用游標(biāo)卡尺對(duì)子母口各尺寸進(jìn)行復(fù)驗(yàn)。加工尺寸允許偏差±0.3mm。密封圈需進(jìn)行實(shí)體試套，檢驗(yàn)尺寸大小是否合適，高于槽深1mm為準(zhǔn)。

4.2 管材等檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)及要求

1）管材檢測(cè)標(biāo)及要求

管材采用PE100SDR21給水用HDPE管材。廠家執(zhí)行的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：GB/T13663-2000《給水聚乙烯（PE）管材》進(jìn)場(chǎng)復(fù)試執(zhí)行檢查標(biāo)準(zhǔn)：GB/T1040.2-2006《塑料 拉伸性能的測(cè)定 第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗(yàn)條件》、GB/T9341《塑料 彎曲性能的測(cè)定》滿足CJJ/T210-2014《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》中要求[2]。

2）管材性能檢測(cè)項(xiàng)目及要求

表3 PE管材性能

4.3 施工操作要點(diǎn)

施工前由專業(yè)管線探測(cè)人員通過路面上檢查井、人孔、路面切割標(biāo)記等，利用儀器將相關(guān)管線探測(cè)出來，并測(cè)繪成圖[3]。

在脹插施工前要對(duì)檢查井進(jìn)行加固處理，確保其承載能力。

脹插過程中要保證破碎脹管頭的行進(jìn)量與后端頂進(jìn)的PE短管一致，保證短管處于脹管頭內(nèi)，不得出現(xiàn)脫離現(xiàn)象。

脹插結(jié)束后要及時(shí)對(duì)端頭進(jìn)行處理并對(duì)破碎管道與新插入的PE管之間填充注漿，保證其整體性。

5 結(jié)束語

在人口密集、交通流量大的城市中心區(qū)域，開挖施工對(duì)社會(huì)及周邊環(huán)境造成多方面的不利影響，而傳統(tǒng)的插管工藝在處理小管徑問題管線上無法實(shí)施，使得脹插法非開挖修復(fù)工藝的優(yōu)勢(shì)得以突顯，并且采用脹插法施工修復(fù)后的管道為同管徑置換，不影響過水面積，實(shí)現(xiàn)了管道修復(fù)技術(shù)的新突破，經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益顯著，應(yīng)用前景廣闊。