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    基于市政排水管道非开挖修复技术分析

    时间：2023-07-03 09:20:05来源：百花范文网本文已影响人

    文／邵清萍 安徽中班工程设计集团有限公司 安徽黄山 245000

    在城市化日益发展的今天，影响城市建设质量的不可预知因素很多。比如排水管道的建设。排水管道的质量容易受到各种外界的影响，尤其是管道材料、施工技术等。近年来，随着科学技术的发展，非开挖修复技术在对管道进行有效修复和延长其使用寿命的同时，也减少了投资成本。这一技术的分析与研究，对于城市管道修复工作的开展，有着十分重要的意义。

    传统挖掘与恢复工作非常简单且直接施工成本较低，但由于市政排水管道深埋地下错综复杂，采用传统的挖掘与恢复方式会对车辆与行人通行造成影响。并且建造期间施工人员还要面临高度的安全风险，甚至可能影响商业活动及邻近居民的日常生活。非开挖技术就是在不需要进行表面开槽情况下，对各类地下管道进行探测，检验，敷设，替换或者修复。非开挖修复技术受环境影响最小，交通最方便。同时具有建设周期短、总成本低、社会效益高等特点。所以，在城市供水、排水系统恢复中得到了广泛的应用，也引起了社会各界的广泛探讨与深入研究。

    在城市建设飞速发展的背景下，排水管道建设逐年增多，城市地下管网规模得到了发展。例如通过对上海排水管道建设和运行情况的研究，发现除我国成立初期修建和运行了半个多世纪的管道遭到破坏外，受当地不良地质条件的影响，部分新建管道还受到结构性及功能性的损害。与此同时，在建工程对周边下水道管道也时有影响乃至破坏，极大的影响了城市下水道系统安全运营。所以，需要对排水管道运行情况进行把握，保证城市排水管道安全运行并对存在缺陷进行及时修复。如今，我国城市发展已由建设时代逐步向维护与管理时代迈进，但是管道维护与保养通常受多种复杂地理因素影响。管道修复技术兴起于20世纪70年代的发达国家，后逐步在工业上得到了发展。这项技术有其特殊的技术特点。相对于传统管道维护技术而言，这一技术对于保障管道及工程周边物品安全、保证平稳运动等有着显著优势，同时日益引起世界范围内的高度重视。我国管道非开挖技术起初主要运用在新建工程中，随后逐步运用到有结构缺陷管道的修复工程中。当前，非饮用水技术种类较多，主要是从国外引进并自主研发的排水管道修复技术等，很多都属于先进技术。近几年来，排水管非开挖修复技术在全国范围内的研究与应用已取得重要进展，受到各方重视。非开挖及修复技术所占比重逐年上升，技术水平同发达国家相比差距越来越小，已成为一种新型排水管道养护修复手段。将未被发现管线修复技术按经济与社会效益进行归类，有利于认识与推广未被发现管线，进而帮助延长城市基础设施使用寿命并节约基础设施投资。达到节能减排的目的，促进城市建设管理技术水平的提升。

    不需开挖修复技术指对管道进行修复并借助相应技术措施仍可应用。这类管道一般不宜使用开挖技术或使用开挖技术造成费用较高，所以使用非开挖及修复技术对其进行修复，以延长其使用寿命。非开挖修复技术按管道结构种类可以分为非结构修复技术，半结构修复技术以及结构修复技术。现将这三类补救措施的情况做一详细的分析评述。

    3.1 非结构性非开挖修复技术

    水泥砂浆及环氧树脂衬里在非结构化非开挖补救措施中占主导地位，该施工方法包括：水泥悬浮液，环氧树脂。本实用新型通过转动喷嘴或者采用合适的装置人工对管道内壁进行喷涂，使管道内壁产生插入层从而实现管道再生，提高管道使用寿命。该施工方法可使管道内壁耐腐蚀性由0‰增加至45‰，并采用喷涂合适材料进行。但该技术也存在一定的局限性。对旧管道须确保管道内壁清洁质量达到设计要求。若达不到要求，则喷涂完成后在使用时物料脱落。影响了管道内壁耐腐蚀性。另外，受技术自身所限，仅能在管道内壁形成薄层，这样既不能对管道内部产生的孔洞、裂缝进行修复，又不能增加管道整体强度。所以这一技术常用来对管道结构进行修复，增强其耐腐蚀性。

    3.2 非开挖半结构修复技术

    非开挖半结构修复技术，一般是指在原有管道内安装新塑胶管并使新塑料管和原有管道形成一种完整结合的方法。新塑胶管的高度没有老塑胶管高。实际排水后，孔隙水压力全部输送到老管，对新塑料管的结构冲击较小。这样对管子进行修复也会产生很好的效果，但管子的锈蚀部位和连接处也有可能出现渗漏问题。所以必须采用管道衬里以提高整个结构抗腐蚀性并避免渗漏。半结构修复技术主要包括可伸缩及伸缩型壳体修复技术，管道辗宽修复技术等。

    3.2.1 内衬管的拉入衬修复技术

    修复内盖主要是把新管拉入旧管中，用水泥悬浮液固定于两管间，保证两管成为一体。施工时，应注意该设计方法一定要保证包层管道不发生弯曲，所以施工前要先将原有管道上的阀门，T 形管，弯管等结构管道去掉。通常情况下，当施工结束时，因新管比原管管径要小，所以安装时需更换合适阀门。由于新建管道直径会比原来旧管道小，所以这一工艺只适合有设计储备旧管道建设，以免造成建筑材料浪费和保证正常用水。

    3.2.2 无缝衬装技术

    无缝垫片，又称U 型或C 型垫片，是一种管路中滤芯回收的方法。PE 管安装时也是装在旧管道上，但是要达到无缝安装的目的，PE 管一般都要比原旧管道大，所以采用一定的技术措施使PE 管直径变小，并置于旧管道内，再尽量使直径复原。使得PE 管很容易和原有管道相连通。该构造方法无需采用解决方案，即可保证其组成为一个整体。施工时可采用数种办法缩小PE 管直径。先把管道加长、缩小，再把它装在旧管中。由于电压对管道长度没有再影响，所以长度变短而直径变大，从而可使原始管道无缝贴合。此外，在制作工艺上，采用特殊形状的专业管道制作设备，加载旧管，利用高压或者高温水回收管段实现管段紧密贴合旧管。该施工技术有利有弊。本实用新型具有不影响原管道容量的优点。然而，若原始管道出现结构受损等情况，该修复技术能够使原始管道受到较大破坏。实际修复时，需结合原有管道实际状况选择适宜的修复技术。

    3.2.3 CIPP 修复技术

    现场固化修复技术原理就是利用固体树脂纤维或者制造软管对旧管衬里进行修复，在实际修复时采用一些技术手段送入旧管。管道一侧与旧管道表面粘连挤压，再通过高温蒸汽使管道与旧管道固连，旧管道表面产生牢固衬里以改善旧管道特性。

    3.3 结构性非开挖修复技术

    结构性非开挖修复技术在应用过程中，因修复方法的差异，可考虑以新管代替旧管，以雷管衬里技术为主。这种技术多应用于铸铁管道，脆弱的旧管或者很老的旧管的修复。修复过程中新管直径要求不严格，可大于原管或等于原管。施工时，利用适当的设备及装置断开原有管道，装置后再与新管道相连，而断开原有管道及安装新管道达到用新管道代替旧管道的作业目的[1]。

    排水管道修复工程与人们生活息息相关，是关系到人民生命财产安全和社会稳定发展的重要环节之一。随着经济建设的迅速发展，我国市政排水管道的数量逐年增加，在选用非开挖修复技术时需对原有管道进行综合设计及问题分析，筛选出最合适的修复技术。比如当主管道能力不够时，管道横截面积就得增大。若管道陈旧或者易碎，可采用成熟爆炸技术对其进行修复。各种非开挖技术均存在技术局限性，选用时要结合管道材料腐蚀情况全面分析判断有无泄漏等。此外，有必要了解施工过程是否会影响该地区的正常运输，以选择最合适的施工技术并制定最佳施工方案。

    就其应用优势而言，其能够在市政管道修复工程开展期间增加密集的施工成本与建设工作。一是前言采用非开挖管道技术能较好地节约施工资源与成本，为土地工程扩建节约较多资金。二是使用非开挖技术也能降低土壤及环境破坏程度，显著降低长板附加建设投资。三是强调了非开挖施工技术还能降低对城市生态环境的正常居住影响。土著居民不需要考虑建筑物给他们正常生活所带来的影响来降低干扰。缩短了施工时间，在管道修复期间能够有效地满足人们正常生产和生活需要。当然也有这样那样的疑问。作为一种新兴的技术，这项技术目前还在研究阶段。在对不同技术规范进行了解时，其无需进行开挖，无法结合理想施工系统来保证施工质量。技术上的改进与管理上还有所欠缺。

    在对以上内容进行分析时，本文结合了非开挖施工技术所具有的显著优点，并对市政管道重要养护需求进行分析与考察，由主要论述可见。在对非开挖施工技术进行认识时，根据市政管道重要修复需求对非开挖施工工艺运用方向进行灵活调整显得尤为重要。在对各类公共产品内容进行诉求的同时，还要将技术管理，技术优化等建筑内容与施工技术，施工模式等方面的革新相结合，通过论证不同修复模式来完善市政项目管理。如同普通的一部分。从整体上看，这一策略主要分以下几方面：

    6.1 在临排管道的选型和安装方面

    管道维护过程中，临时排水管道安装工艺应视不同修复单元数量进行灵活调节。通常我们选用轻型钢管做临时排水管。每条临时管道下方必须设置2 对滚轮才能有效地满足监测块间临时管道的要求。

    6.2 加强对管道内壁的清洗，消除障碍物

    在市政管道改革等有关工程项目实施过程中，要重视管道壁内表面清洁及障碍物清理。一般情况下，主要采用如下两种工艺：一种是采用高压水处理工艺。该装置利用智能压力系统生成快速的水流。当沉积物强烈撞击管壁结构时，管壁就会被清洗干净，清洗质量很好。当然，要想提高高压水处理技术所具有的优点，可在测定水压时提高水压以保证密封不会被破坏。水流流动时不得在具体的内壁滞留过久。若滞留时间太长，则有破坏封口的危险。二是采用清管球的清理工艺，主要利用拖拉机沿着钢丝机把管柱投入管内。采用清洁球，满足管道内清洁需要。管道反复延伸导致污水污染等[2]。

    6.3 加强管道接口的检修

    除在对管道施工设计内容进行理解的过程当中采取以上措施之外，还要利用管道接口修复技术对管道泄漏和管道裂缝的有关问题进行处理。先将管道中脏污去除，再装上渗碳用水泥悬浮液并选用适当水泥材料使之迅速固化于水。管道建设因泄漏通道迅速封闭而不断强化。通过弥补空白，可对管道接口进行进一步的综合修复。

    6.4 对内部排水管进行了原位硬化修复

    最后在展示非开挖管道修复技术时也要突出现场养护方法和选用适当包覆材料的优点。以聚酯纤维增强软管为例，这种软管通常是由水或者空气压力作用于固定维护管进口处构成树脂层内层。所以，当达到终点时，可通过往管道内通入热水来固定树脂，使其产生不同寻常的防腐及防腐衬里来达到管道修复的目的。

    某城市道路西侧设有直径D800mm 钢筋混凝土渠道和长680 米左右城市排水管道。沿三十个检查井和五十八个雨水井之间的道路，主要排水管道大部分在绿化带下面，少数则设在慢带下面。但由于经常受到大量水的（碱性）侵蚀，引流管下部已受到了严重破坏，主要管线也只留下了上端。中华东门北部自由区管线塌陷形成的深坑三至四平方米，地面其他地方也都受到了不同程度破坏，地面排水不良，周围绿树枯死，这都直接影响了整个城市的道路交通安全，所以很有必要对管线进行全面的恢复。同时为了降低对地面上其他建筑物的冲击，也采取了非开挖的在线修复措施。

    7.1 施工过程分析

    利用非开挖技术对混凝土排水管进行修复，可降低对道路施工造成的冲击。PVC-U 壁管采用双面缠绕，耐酸碱，耐腐蚀，质量轻，易设计，密封性强，耐泄漏等，适合非开挖排水管道修复。

    7.2 管材的选用及管径的确定

    7.2.1 选用管道

    修复管要求耐酸碱，耐腐蚀，薄壁，大内径且有足够强度及耐磨性。柔性连接与管道连接之间要光滑，有一定抗拉强度且价格合理。在选定了配比之后，为决定选用PVC-U 双层扁平盘管，PVC-U 双层扁盘管采用特殊结构型材封装而成，管径大小可以根据自己的要求决定。主要产品材料几何形状采用方孔双壁封闭结构显著提高产品环刚性。尤其把迷宫式封闭理论运用到主要物料的连接部位，采用好胶水赋予缠绕管很好的渗透性。它能承受高达0.4MPa 的内压。缠绕结构又使得管道沿轴线方向形成仿真脊柱结构。在管道由于温度变化、基底沉积等原因发生拉伸变形时能起到各自补偿作用。管路接口涂306树脂玻璃，管路后端涂钢丝刷，树脂均匀涂在管路表面。树脂玻璃布宽30cm，拉伸15 层，固化时间20-30 分钟。PVC-U 双扁螺旋管内壁光滑，摩擦阻力系数N 为0.007-0.01，按惯例N=0.009。混凝土管的内壁比较粗糙，n 为0.014。从计算结果来看，选择壁厚为20mm，内径为680mmΦ720mmPVC-U缠绕管比原管流量大，达到了设计要求。

    7.2.2 施工工艺

    施工阶段：井控通风，反掘进，反工作井，反稳定工作管，反溢流等。

    第一，确定了通风，疏浚及管道的穿管方案：

    对管道实行管道的强制通风、有毒有害气体的释放、人工进行彻底清淤。管道污泥埋深约30 厘米，污泥体积约150 米。对管道内淤泥及腐蚀性混凝土进行清理，观测管道沉积，位移及对齐状况，判断穿管方案。

    第二，捕捉，取出并发掘工作矿井：

    施工现场共有过渡管道2 条。当截断井南端通道得到控制时，水经过渡管道向公路东侧输送。若拦截段内含有旅客的水，通过潜水泵进行疏导，保证该路段没有水。拆除前、后控制井及排水管。

    第三，管道穿透，密封，注入等：

    PVC-U 采用双平面管道（外径720mm），每根长度为5m，将管道放入工作坑内，然后将管道推入混凝土中。穿过管道利用Φ15mm 钢丝绳与管道端部垫圈相连。当车轮出口处的控制井被操作时，控制井由机械设备拉伸到合适的位置。所述管道正面与薄铁轮覆盖层相连，用于避免管道缠绕和卡入混凝土管道内。若排放管道经过管道的局部是错误的，要用人工调节偏差的方法使其就位。

    封闭时，将M10 水泥浆充填于管端新旧管缝隙处，充填前将管端抬高使底部缝隙达到最大化。采用人工填充的方法，填充深度在50 厘米左右，要求塞子坚固，严密，气密，涂层致密。封孔时，在管道两端预留排气口和注油管（Φ50mm 塑料管，Φ20mm 塑料排气管），排气口设在最高点。凝固后在新管与旧管之间浇筑接头实现PVC-U 管与旧混凝土管连接。水泥溶液为市售溶液，水泥粉比为30:70，稠度为14-18S，要求强度28D ≥10MPa。将凝结缓和剂掺入水泥溶液，延缓凝结速度，达到注入结构要求，以15kPa 左右压力注入水泥溶液，充填完成后通风孔与注入孔闭合。修复控制井并在其两侧充填素土。最后将捕获屏障去除获得水分。水泥悬浮液计算结果和实际使用情况吻合较好，说明管道间缝隙已经充满水泥悬浮液，注浆凝固后基本无空鼓[3]。

    当前，非开挖修复技术具有对道路损伤较小，用工较少以及影响较低等特点，在管道修复中得到了广泛的应用。近年来，随着新材料、新技术的不断发展，非开挖修复技术也有了很大的进步。新材料的使用，使施工更加便捷，使施工费用更加低廉，还能更好地保护环境，延长建筑物使用寿命。此外，新技术的发展也使非开挖修复技术更加可靠，修复效果更加出色。未来，非开挖修复技术将继续发展，更多的新材料和新技术将被开发出来，以满足修复需求。因此在今后的发展过程中市政府要注重对这一技术的应用，不断对其进行研发，从而推动其完善，为我国公共工程建设发展打好基础。

    综上所述，地下管道建设在我国城市化过程中具有十分重要意义。城市的发展在加速，地下管道的施工在更新，工程项目在转型。改造中采用非开挖技术，既能减少投资成本又能提升整体改造质量。实际生活中需要结合实际来选择智能技术而不是去挖矿从而起到该技术的效果来推动中国城市化进程。

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