某工業(yè)園區(qū)排水管道非開挖修復方法的選擇與應用

摘要：以某工業(yè)園區(qū)排水管道為研究對象，從適用管徑、管材、缺陷等多個方面比對分析點狀原位固化法、不銹鋼快速鎖法、紫外光固化法、脹管法以及水泥砂漿噴筑法非開挖修復工藝的技術(shù)特點，提出了5種工藝的使用條件，以應對不同位置、類型及等級的缺陷修復需求。項目應用5種非開挖修復技術(shù)后，進水化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）濃度提高72.3%。研究結(jié)果表明，選擇最合理的修復方法，可有效提高工程質(zhì)量、縮短工期、降低對環(huán)境及交通的影響。

關鍵詞：排水管道；提質(zhì)增效；非開挖修復

中圖分類號：TU992.4 文獻標志碼：A 文章編號：1008-9500（2025）01-00-04

Selection and Practice of Trenchless Repair Method of Drainage Pipe in an Industrial Park

Abstract： Taking the drainage pipeline of a certain industrial park as the research object， this study compares and analyzes the technical characteristics of point in-situ solidification method， stainless steel rapid locking method， ultraviolet curing method， expansion tube method， and cement mortar spraying method non excavation repair process from multiple aspects such as applicable pipe diameter， pipe material， and defects. Five process usage conditions are proposed to meet the repair needs of different positions， types， and grades of defects. After applying five non excavation repair techniques in the project， the influent Chemical Oxygen Demand （COD） concentration increased by 72.3%. The research results indicate that selecting the most reasonable repair method can effectively improve the quality of the project， shorten the construction period， and reduce the impact on the environment and traffic.

Keywords： drainage pipeline; quality and efficiency improvement; trenchless repair

為加快推動城鎮(zhèn)水環(huán)境治理，補齊排水管網(wǎng)短板，住房和城鄉(xiāng)建設部聯(lián)合國家發(fā)展和改革委員會、生態(tài)環(huán)境部等單位先后印發(fā)了《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案（2019—2021年）》《城鎮(zhèn)生活污水處理設施補短板強弱項實施方案》《深入打好城市黑臭水體治理攻堅戰(zhàn)實施方案》等一系列政策文件，強調(diào)應在摸清現(xiàn)狀的基礎上，重點開展排水管網(wǎng)修復更新、雨污分流改造，實現(xiàn)生活污水收集處理效能提升[1]。

排水管道非開挖修復技術(shù)作為一種典型的綠色低碳技術(shù)，具有施工速度快、周期短、交通資源占用少、環(huán)境友好、社會經(jīng)濟效益明顯以及使用壽命長等優(yōu)勢，在排水管道修復更新工程中已得到了越來越多的應用[2-3]。根據(jù)現(xiàn)狀管道缺陷的實際情況，結(jié)合各修復工藝的特點和使用范圍，采用紫外光固化、點狀原位固化、不銹鋼快速鎖、脹管法以及水泥砂漿噴筑5種不同的非開挖修復技術(shù)修復某工業(yè)園區(qū)不同缺陷類型的管道，以恢復排水管網(wǎng)的雨污水輸送功能，將為國內(nèi)其他類似情況的排水管網(wǎng)修復更新提供借鑒。

1 管網(wǎng)檢測結(jié)果分析

某工業(yè)園區(qū)雨污水管網(wǎng)長度為381 km，在2020年和2021年，采用閉路電視（Closed Circuit Television，CCTV）檢測機器人檢測其中322 km的老舊管網(wǎng)，雨水管網(wǎng)檢測長度173 km，污水管網(wǎng)檢測長度149 km。

管道結(jié)構(gòu)性缺陷分布如圖1所示。按照住房和城鄉(xiāng)建設部發(fā)布的《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181—2012）判讀，本次檢測共發(fā)現(xiàn)各類結(jié)構(gòu)性缺陷有12 285處，其中1級缺陷有5 410處、2級缺陷有5 411處、3級缺陷有995處、4級缺陷有469處，缺陷等級以1級、2級為主；缺陷類型以錯口、腐蝕、破裂以及接口材料脫落為主，均超過1 600處。在結(jié)構(gòu)性缺陷中，滲漏點達660處，導致大量地下水進入污水管道系統(tǒng)，大大稀釋了原生污水濃度，這也是園區(qū)污水處理廠進水化學需氧量（Chemical Oxygen Demand，COD）濃度偏低的原因之一。此外，本次檢測發(fā)現(xiàn)園區(qū)排水管道存在大量的錯口、破裂、脫節(jié)等缺陷，園區(qū)地處地下水位較高區(qū)域，會導致錯口、脫節(jié)等缺陷逐步惡化最終造成地下水入滲。

2 非開挖技術(shù)選型

排水管道修復工作建立“即查即改”機制，現(xiàn)場排查檢測發(fā)現(xiàn)3級與4級重大缺陷問題、支管暗接偷排污水、2級滲漏點的，上報建設單位、設計單位及監(jiān)理單位，確定修復方案后立即進行整改，其余缺陷原則上暫不修復，但建立管網(wǎng)缺陷臺賬，列入更新與修復計劃。近年來，工業(yè)園區(qū)開發(fā)建設力度大，各種管線鋪設對市政交通、居民生活環(huán)境造成較大影響，經(jīng)綜合比較，確定優(yōu)先選用非開挖技術(shù)進行缺陷修復。在修復工藝選擇時，綜合考慮管道重要性、病害類別及損壞程度、影響范圍以及翻修改造的目標等因素，確定合適的管道修復工藝。采用局部修復和整段修復相結(jié)合的方式進行排水管道修復工作，共運用了點狀原位固化法、不銹鋼快速鎖法、紫外光固化、脹管法以及水泥砂漿噴筑法等5種非開挖修復技術(shù)，各工藝對比如表1所示。在局部修復工藝選擇時，管徑在800 mm以內(nèi)的采用點狀原位固化法，當管徑不小于800 mm時采用不銹鋼快速鎖法；在整體修復工藝選擇時，破裂、錯口、起伏等缺陷等級在3級以下時采用紫外光固化法，存在較嚴重的變形、破裂時采用脹管法；檢查井的修復則采用水泥基砂漿噴筑法，在非開挖修復更新技術(shù)無法解決管道缺陷時，采用開挖修復。

3 非開挖修復技術(shù)應用

3.1 紫外光固化修復

紫外光固化修復技術(shù)是將具有光敏性的玻璃纖維內(nèi)襯軟管通過機械牽引牽拉進入待修復管道內(nèi)，壓縮空氣使內(nèi)襯軟管緊密貼合在原有管道內(nèi)壁，再控制紫外固化燈在管道內(nèi)以一定的速度來回行走，逐步固化內(nèi)襯軟管，最終形成具有一定強度的內(nèi)襯新管。紫外光固化修復技術(shù)具有施工周期短、低碳環(huán)保、材料強度高等特點，項目采用的光固化材料固化后彎曲模量達12 000 MPa，具有良好的耐腐蝕、耐磨損等性能。項目采用紫外光固化法累計修復排水管道4 235.85 m，修復完成后采用CCTV檢測機器人進行現(xiàn)場檢測驗收，根據(jù)CCTV檢測機器人現(xiàn)場檢測結(jié)果，本項目管道修復后玻璃纖維內(nèi)襯材料與原有管道緊密貼合，管道內(nèi)壁光滑提升過水能力，結(jié)構(gòu)強度也得到加強。

3.2 脹管法修復

脹管法是在非開挖條件下采用專用工具或設備破碎或割裂原有管道，將原有管道碎片擠入土體形成管孔，同時將預先組裝完畢的短管引入管孔，以此形成新的管道。脹管法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)等管道的改造替換，還具備擴徑的能力。脹管法采用的內(nèi)襯短管管材為聚乙烯（Polyethylene，PE）材質(zhì)，一般選擇PE80或PE100材質(zhì)，一節(jié)短管的長度一般在50～60 cm，短管連接一般采用子母扣設計，接口方便操作，同時輔以膠圈和密封膠可有效保證修復后管道的整體嚴密性。此外，由于高密度聚乙烯（High Density Polyethylene，HDPE）具有良好的耐磨性能且粗糙系數(shù)小，管道過水能力并不會因為管徑變小而影響輸送能力。項目采用脹管法累計修復排水管道2 445.98 m，修復后采用CCTV檢測機器人進行現(xiàn)場檢測驗收，修復效果良好。

3.3 水泥砂漿噴筑法修復

水泥砂漿噴筑法是通過離心或壓力噴射方式將修復用水泥基材料均勻覆蓋在原有管道內(nèi)壁或檢查井表面形成內(nèi)襯的修復方法。修復施工時，將離心旋噴器居中放置在井內(nèi)，啟動旋噴器，待運行平穩(wěn)后啟動砂漿輸送泵，待漿料從旋噴器均勻甩出后，操縱吊臂卷揚使旋噴器平穩(wěn)下行至井底，然后切換方向提升旋噴器上升至井口完成一個噴筑回次，如此循環(huán)往復直至設計厚度。項目采用水泥砂漿噴筑法修復檢查井56座，采用的水泥基材料具有強度高、耐腐蝕等性能，修復完成后水泥砂漿將與檢查井內(nèi)壁緊密結(jié)合，大大提升檢查井抗?jié)B性能。

3.4 點狀原位固化法修復

點狀原位固化法屬于局部缺陷修復工藝，主要是利用修復氣囊將浸漬樹脂的纖維材料固定在管道破損部位，修復氣囊充氣膨脹后使纖維材料緊緊擠壓在管道內(nèi)壁，經(jīng)紫外光或自然固化形成新的管道內(nèi)襯。傳統(tǒng)的點狀原位固化技術(shù)需要在施工現(xiàn)場制作材料，施工效率低，且自然固化方式受溫度影響較大，固化過程不可控。項目大多采用紫外光點狀原位固化修復技術(shù)，內(nèi)襯材料在工廠進行生產(chǎn)，材料送達到達現(xiàn)場后可直接施工，能夠?qū)崿F(xiàn)局部缺陷高效修復?，F(xiàn)場實踐經(jīng)驗表明，采用紫外光點狀原位固化法修復一個點位的局部缺陷可較傳統(tǒng)固化方式平均節(jié)省約60 min，極大提高了現(xiàn)場施工效率。本次采用點狀原位固化法累計修復604處，修復后采用CCTV檢測機器人進行現(xiàn)場檢測驗收，修復效果良好。

3.5 不銹鋼快速鎖法修復

不銹鋼快速鎖法是一種典型的非開挖局部修復工藝，由304不銹鋼拼合套筒、鎖緊螺栓和三元乙丙橡膠套3個部分組成，可通過氣囊或人工擴充將套有橡膠套的特制不銹鋼圈擠壓擴充，在原有管道缺陷位置形成管道內(nèi)襯，從而修復現(xiàn)有管道缺陷。項目主要用不銹鋼快速鎖法修復管徑在800 mm以上的大管徑管道缺陷，采用人工進入管道內(nèi)部進行安裝。不銹鋼套筒一般由2～3片加工好的環(huán)片拼裝而成，修復后原有缺陷完全被修復材料覆蓋，且前后應比待修復缺陷至少長10 cm。本次采用不銹鋼快速鎖法累計修復32處，修復后采用CCTV檢測機器人進行現(xiàn)場檢測驗收，修復效果良好。

4 修復效果

本項目自2020年6月開始實施管網(wǎng)3級、4級缺陷修復工作，2021年和2022年實施了二級缺陷修復工作。2020—2022年污水廠COD進水濃度如圖2所示。數(shù)據(jù)顯示，項目實施前（2020年1—5月）COD平均進水濃度為161.60 mg/L，工程全部施工后2022年COD平均進水濃度達278.42 mg/L，COD濃度較項目實施前提升72.3%。由此表明，通過開展排水管網(wǎng)修復改造工作，擠出了污水管道系統(tǒng)中大量的地下水，管網(wǎng)修復工作取得明顯成效。

5 結(jié)論

在污水處理提質(zhì)增效的背景下，非開挖修復技術(shù)得到廣泛應用，但非開挖修復并非適用于所有的管道缺陷，目前針對錯口過大、嚴重變形、坍塌等缺陷問題仍需采用開挖修復的方式。在非開挖修復方法的選擇上，應綜合考慮管道重要性、病害類別及損壞程度、影響范圍以及翻修改造的目標等因素，同時結(jié)合各修復工藝的技術(shù)特點，選擇最合理的修復方法，可有效提高工程質(zhì)量，縮短工期，并減少對環(huán)境及交通的影響。應用實踐表明，非開挖修復技術(shù)可大大提升管道性能，將有效減少管道缺陷問題導致的安全風險和經(jīng)濟損失。

參考文獻

1 肖仲進，周楊軍.基于污水處理廠進水濃度提升的排水系統(tǒng)調(diào)查和評估[J].市政技術(shù)，2023（2）：161-167.

2 衛(wèi) 佳，許懷奧，方 帥，等.非開挖修復技術(shù)用于大口徑截污管道改造工程[J].中國給水排水，2023（10）：126-132.

3 李佳良，劉建偉.非開挖修復工藝在污水處理提質(zhì)增效項目中的應用[J].城市道橋與防洪，2023（3）：179-182.