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摘要：排水管道检测技术与非开挖修复技术发展较快，并且得到了广泛的应用，已成为排水管道升级改造的绿色施工技术。广州市近年来结合城镇环境及发展特点，开发引进新型技术设备及先进技术，将该项技术进一步地应用与推广，将会为广东省乃至全国城市基础设施管理带来巨大的社会效益和经济效益。本文就城市排水管道非开挖修复技术与应用进行分析，供大家参考。
关键词：城市排水管道；非开挖技术；修复；应用
引言：随着城镇化的发展，排水管道的建设每年增加，城市地下管网的数量不断增加。然而，从排水管道的建设和运行监测结果看，不但建国以来开始建设的、使用达半个多世纪的管道出现损坏外，一些近期建设的管道也由于局部地质条件等原因出现结构性和功能性损坏现象。与此同时，在建工程对周边已建排水管道造成影响甚至损坏的情况也时有发生，这些情况严重影响了城市排水的安全运行。
1.管道开挖修复技术的意义
管道修复技术主要是随着城市基础设施的老化而出现的。城市给排水、燃气等管道系统也像其它年久的结构一样，受到破坏的可能性越来越大。管道埋深较大，具有不可见性，在地面上无法了解地下管道的状况，时常毫无征兆地遭到破坏。破坏的后果是运行中断，管道业主不但要承受经济损失，而且还要承受极大的公众压力。管道的重建不仅费用不菲，还会带来环境及社会问题。繁忙的城市交通，环境要求、文物保护区、农作物和植被保护区以及高速公路、铁路及建筑物、河流等都要求管道业主及政府有关部门必须最大限度地减少管道建设的开挖工作量，最好是零开挖量。
随着城镇的快速发展，全国各地的地铁、道路等都在加速建设，由于地下施工以及施工降水、顶管超挖注浆不严、回填不密实等问题，引起地下土层破坏扰动和不均匀沉降，造成管线接口处漏水，可能导致管线断裂，路面坍塌。因此，加强对地铁等地下施工涉及到的排水管线预控保护显得尤为重要。一旦发生事故，将对周边地下管线造成威胁，造成路面塌陷，影响城市交通，并发生次生灾害。
因此，研究管道非开挖修复技术意义重大。
2.管道的非开挖修复技术工艺
2.1非开挖修复技术种类。
第一，软管内衬法修复技术。市政排水项目修复时，为降低对工程的损坏影响，通常采用软管内衬的方式对管道工程进行修复。以此来加固脆弱的排水管道，将损坏部分处理好之后，可以继续投入到使用中。所选用的材料也经过科学的筛选，高温环境下成型后，能够与原管道紧密粘合，这样排水任务开展期间才不会出现泄漏问题。技术所使用的材料分为以下几种。
翻转浸渍树脂软管内衬法：此类材料的渗透能力强，软管通过简单的加工工艺，能够进入到排水管道中，与管道的内壁形成一个整体，这样在使用过程中所排泄的污水会直接从软管中流动，多一层防护后可以达到治理泄漏的目标。软管达到加固位置后，还需要对其进行加热处理，使软管与原管道更好的贴合，排出其中含有的空气。树脂加热到一定温度后会融化，与原管道内部紧密贴合，从而达到保护作用，CIPP拉入法树脂内衬法：不同内衬材料在施工工艺上也存在差异，要掌握这一特征，确保软管嵌入任务能够高效完成。CIPP技术方法中，不需要对原管材进行翻动，而是通过浸渍来实现目标的，现场技术人员向管内施加压力，便可以完成加固任务。第二，U型内衬HDPE管修复技术。U型内衬HDPE管修复技术通常也称为紧密结合内衬法，其原理是采用外径比旧管道内径略小的HDPE管，通过变形设备将HDPE管压成U型并暂时捆绑以使其直径减小，通过牵引机将 HDPE管穿入旧管道，然后利用水压与通软体球将其打开并恢复到原来的直径，使HDPE管涨贴到旧管道的内壁上，与旧管道紧密的配合，形成HDPE管的防腐性能与原管道的机械性能合二为一的一种“管中管”复合结构。管道修复后在使用过程中，由于管内存在介质压力，内衬管最终会紧贴于原管内壁。第三，短管内衬法修复技术。对于使用时间较长并且老化现象严重的排水管道工程，加固任务的难度也会因此而增大。使用短管对内部进行加固，需要技术人员逐次焊接，分阶段开展任务。该种技术方法的修复目的在于解决水流量小的问题，重修优化管道的布设角度。修复后的管道排水期间更流畅。
东盛路排污管道是HDPE波纹管，管径D600，因通信管道顶管施工处理不慎，导致排污管道出现轻微破损，但由于该路段无法实施开挖路面进行管道修复，经咨询相关维修部门并现场勘察研究后，在采取临时止水措施后，采用了U型内衬HDPE管修复技术，顺利完成了管道维修工作，将维修工作产生的影响降到较低的程度。
2.2修复工艺选择
上述方法均为小规模修复，但效果却极其明显，不需要对现场进行大规模挖掘处理，因此也被称之为非开挖技术。市政工程使用环境比较特殊，在市区内也不利于挖掘施工的进行，通过该种处理工艺，在短时间内完成管道加固任务，成本也控制在合理范围内。
工艺选择时一般遵循以下原则：第一，依据管道重要性、病害类别、损坏程度、影响范围以及翻修改造的目标选择合适的施工工艺；第二，综合勘查地表和地下障碍以及道路交通环境影响；第三，考虑设施所在区域的重要程度及社会影响；第四，满足市容与环保要求。
3.常用非开挖修复技术应用分析
下面通过辅助修复技术、局部修复技术和整体修复技术中的各种修复方法进行阐述、比较，为广州地区的排水管道非开挖修复技术选择比较技术先进成熟、经济效益好的修复方法。
3.1土体注浆技术
3.1.1方法及定义
土体注浆技术是较早应用的一种排水管道堵漏的辅助修复技术，通过对排水管道周围土体和接口部位、检查井底板和四周井壁注浆，形成隔水帷幕防止渗漏，固化管道和检查井周围土体，填充因水土流失造成的空洞，增加地基承载力和变形模量，堵塞地下水进入管道及检查井的渗透途径的一种修复方法。
3.1.2适用范围
（1）适用于管道结构性缺陷呈现为错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于3 cm，管道基础结构基本稳定、管道线形没明显变化、管道壁体坚实不酥化；
（2）适用于管道接口处在渗漏预兆期或临界状态时预防性修理；
（3）不适用于管道基础断裂、管道破裂、管道脱节呈倒栽式状、管道接口严重错位、管道线形严重变形等结构性损坏的修理。
（4）不适用于严重沉降、与管道接口严重错位损坏的害井。
3.1.3优缺点
优点：结合其他排水管道修复方法，对管外土体进行注浆加固，注浆液充满土层内部及空隙，达到降低土层渗水性、增加土体强度和变形模量、充填土体空隙、补偿土体损失、堵漏抢险目的，密实了土基和提高了路基强度，确保排水管道长期正常使用。
缺点：在排水管道非开挖修复中，常被作为一种辅助修复方法使用，一般不能作为独立使用，通常与其他修复方法联合使用，图1，2为注浆示意图。
3.2裂缝嵌补修复技术
3.2.1方法定义
裂缝嵌补修复技术是一种排水管道非开挖局部嵌补修理方法。对排水管道有地下水渗漏的部分开凿裂缝，用水泥麻丝封堵，然后在裂缝内预埋塑料软管，在预埋管外部封盖双快水泥，逐渐抽出预埋软管，形成注浆空间，等水泥硬化后注入嵌补材料，清除嵌补材料膨胀后的碎片，用水泥砂浆抹平管面后完成。
3.2.2适用范围
（1）适用管材为钢筋混凝土材质的雨污排水管道。
（2）适用于管径大于等于800mm以上的排水管道、检查井井壁和拱圈开裂的局部修理。
（3）适用于管道结构性缺陷呈现为错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于5 cm，管道基础结构基本稳定、管道线形没明显变化、管道壁体坚实不酥化。
（4）适用于管道接口处在渗漏预兆期或临界状态时预防性修理。
（5）不适用于对塑料材质管道、检查井损坏修理。
（6）不适用于管道基础断裂、管道破裂、管道脱节呈倒栽式状、管道接口严重错位、管道线形严重变形等结构性缺陷损坏的修理。
（7）不适用于严重沉降、与管道接口严重错位损坏的检查井。
3.2.3优缺点
优点：
（1）裂缝嵌补修理工艺是一种完全的非开挖施工技术，对于施工现场的道路、交通、公用管线设施、周边建筑和商业影响很小，社会效益和经济效益都很明显突出。
（2）裂缝嵌补修理工艺只针对渗漏接口进行修理，保留了原有管道和设施的利用，能大幅节约材料资源和工程成本。
（3）接口堵漏修理不减小原有口径，管道修理后恢复原状，无需打井点，开槽、支撑围护，因此施工设备费用很低。采用接口堵漏结合管内注浆加固管四周土体的技术修理排水管道的造价，明显低于开槽翻排的施工费用，并且管径越大，经济效益越显突出。
（4）管内钻孔注浆加固填充管四周土体，改造了管道所处地基的流砂软土质，密实了土基和提高了路基强度，确保了排水管道、道路和其他市政公用设施的安全运行。
缺点：修复管道有局限性，一般不单独使用，通常与土体注浆技术联合使用。聚氨酯环缝修复示意图如图3所示。
3.3不锈钢双胀环修复技术
3.3.1方法定义
不锈钢双胀环修复技术是一种管道非开挖局部套环修理方法。该技术采用的主要材料为环状橡胶止水密封带与不锈钢套环，在管道接口或局部损坏部位安装橡胶圈双胀环，橡胶带就位后用2-3道不锈钢胀环固定，达到止水目的。
3.3.2适用范围
（1）适用管材为球墨铸铁管、钢筋混凝土管、合成材料材质雨污排水管道。
（2）适用于管径大于等于800mm以上及特大型排水管道局部损坏修理。
（3）适用管道结构性缺陷为变形、错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于3 cm，管道基础结构基本稳定、管道线形没明显变化、管道壁体坚实不酥化。
（4）适用于对管道内壁局部沙眼、露石、剥落等病害的修补。
（5）适用于管道接口处在渗漏预兆期或临界状态时预防性修理。
（6）不适用于对塑料材质管道、害井损坏修理。
（7）不适用于管道基础断裂、管道破裂、管道脱节呈倒栽式状、管道接口严重错位、管道线形严重变形等结构性缺陷损坏的修理。
3.3.3优缺点
优点：
（1）不锈钢双胀环施工速度快，质量稳定性较好，可承受一定接口错位，止水套环的抗内压效果比抗外压要好。
（2）直接成本与管道开挖修理相比，该工法无需开挖路面，故节省了开挖路面、打钢板桩维护、路面恢复等成本，经济效益高，对道路交通及周边商业影响最小。
缺点：
（1）对水流形态和过水断面有一定影响。
（2）在排水管道非开挖修复中，通常与钻孔注浆法联合使用。
（3）对管道使用断面会造成一定的损失；对使用养护疏通设备带来一定不便。
我市早期建设的污水处理厂厂外截污配套管网是钢筋混凝土管道，采用非开挖技术建设。由于使用时间较长，造成了部分D1200管道连接部分的橡胶圈出现老化，造成渗漏。该处管道位于闹市区，且埋深较深，无法实施大开挖处理。现场勘察并讨论维修方案，确定采用裂缝嵌补修复以及土体注浆的修复办法对渗漏管道进行修复。经围堰、抽水强排后，清空管内积水，维修人员通过裂缝嵌补对内部老化渗漏部位进行修复，并通过土体注浆对该段管道周边进行巩固。在小范围影响的情况下，完成了管道维修工作。
4.总结语
城市排水管道是城市基础设施的重要组成部分，随着城市化的进展，城市地下管线错综复杂，这给排水管道的修复带来了巨大的困难。管道非开挖修复技术作为非开挖技术的一个重要分支，在解决现有管道存在的问题方面发挥着重要作用。目前管道修复技术在国内仍然处于起步阶段，离成熟阶段仍有很大的距离，仍然有许多问题有待解决，我们期待着在不远的将来能够看到管道非开挖修复技术有一个更好的发展，实现科学化、规范化、标准化。
参考文献：
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[4]付汝龙.基于超声波法的排水管道检测系统的研究[D].沈阳工业大学.2009
论文作者:林崎身
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
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