管道非开挖修复技术在市政排水管道改造中的应用

左洋

中铁二十五局集团第一工程有限公司 广东广州 510400

摘要：随着城市化的发展，城市地下给水、排水管等盘根错节，城市道路交通压力大，对其施工、维护和使用提出了更高的要求。非开挖修复技术既不会对城市地面产生直接的损害，也不会对交通产生直接的影响，且具有快速、成本低廉的特点。本篇论文重点介绍了非开挖管道修补技术，详细介绍了我国城市排水管道施工中应用的非开挖内套管修补技术。

关键词：管道；非开挖修复技术；市政排水管道改造；应用

在穿越高速公路，铁路，建筑物，河流，城市，文物遗址，自然保护区，农作物和自然环境保护区域，不能进行挖掘的区域，使用非开挖技术。由于其综合成本较低、工期短、对周围环境的影响较小，对交通没有任何危害，具有良好的安全性能，因而得到了广泛的使用。

1非开挖内置套管修复工艺

（1）工艺原理

“不开挖内插套管修补技术”是以待修管道为主体，将高密度 HDPE实壁管特别设计、加工成子母孔结构，并在管内加装密封环，通过水力牵引、相互作用力组合连接，将HDPE实壁短管作为整体结构，并与老管道进行内衬。本技术是根据国家有关验收技术规范研制而成^[1]。

（2）工艺介绍

这种方法在不开挖路面的条件下进行，通常采用一个小井距作为作业单位，两个相邻的检查井作为作业的场地。在管道的一头，主要是用来放置油压、推拉器等装置；在管道的另外一头，则是用来装下管和短管的撞合口。按照国内现有的管材制造和塑料生产工艺装备的使用情况来看，这种方法的使用范围在 d=200-700 mm左右。

（3）工艺特点

1）设备的特点

拆装方便，操作简单，动力稳定，无噪音，无空气污染。

2）短管设计的特点

①管节的长度可以按要求进行调整；②管节的接头做成子母锁的形状，有防脱落的作用；③管口采用O形圈密封，防止渗漏；④接头质量轻，体积小，易于使用。

3）HDPE管材切割加工

根据生产工艺的需要，将检查井的 HDPE管切成60-80厘米的短节(长度根据检查井的可用性来决定)，采用专门的检查井机械，将检查井的管口加工为倒榫子母开口。

（4）工艺适用条件

在正常情况下，使用“不开挖内插”修补的管道，其管径通常要小于原来的直径1个等级。该方法具有以下几个方面：1)要修补的管道坡度平滑，满足设计标准，能确保修补后的排水要素得到有效反映。2)计算并比较管道修复前后的实际排水量(也就是管道内的充盈程度和流量)，确定修复后的管道是否能够满足实际需要，如果达到要求，那么就可以使用。3)当管道的充填程度超过设计的最大标准时，不得采用此方法。4)如果本地区不只有一条要修理的管道，也可以将其与其他的同类管道合并计算，根据计算的结果来决定是否使用此项技术。5)在紧急情况下，用于设备紧急救援和恢复。

（5）工艺实际应用

深圳市龙华区“双提升”道路综合整治工程-建设路（布龙路～东环二路 ）为市政道路改扩建项目，道路依次经过龙华街道、民治街道、大浪街道，共计三个街道，道路两侧全部为小区、商业区，还有学校及医院，施工环境复杂、社会敏感度高。现状雨污水管道年久且破损严重。因建设路场地狭窄、地下管道错综复杂、车流量大，在既有道路采用大开挖新建雨污水管道替换原有雨污水管道实施难度大。采用无开挖衬套或卷管法进行修补，将很难达到钢管的强度要求。针对这一问题，开发了一种新型的管道塌陷修复装置，有效地解决了这一问题，为排水系统的改建提供了新的途径^[2]。该项技术获得了国家级实用新型专利（证书号第14469051号）。

2非开挖液压胀管扩管技术

（1）管道非开挖修改实施方案

1)管道的全部维修。UV-CIPP是一种UV-CIPP法，它是利用绞车将一根玻璃纤维软管拉入到需要修补的管子里，通过加压充气，使其张开并紧贴在管子的内壁上，再利用UV专用的专用设备将其加热和固化，从而在修补管道内部形成一个坚固的“管中管”，从而完成对排水管道的修补。在紫外光固化后，该材料具有大约4毫米的厚度。维修过程：

①拉出一层保护膜，它可以保护内层的软管，避免胶管被刮伤或损坏。

②用玻璃钢衬里胶管：用绞盘将事先压碎并切开的软管从检查井中拖出，然后将其拖到需要修理的排水管中，然后在管子的两端分别装上密封装置。

③管道加压充气和紫外固化装置：利用压气机对内衬软管进行增压和充气，利用气压使其膨胀。在胶管充气后，将其拉入 UV固化设备，进行调试、检测，以避免在胶管充气、压力时产生的过大或皱折。

④紫外道固化：设置紫外光固化装置的运行参数，如推进速率、软管内部温度等，并由装置上的 CCTV实时监测、调节操作参数，确保软管在规定的硬化状态下进行固化。

⑤端头处理：紫外光固化后，将管道部分的外部软管切除，将扎头、通风管道和小车拆除。对管头的毛边进行了修整，在内衬管和旧管上加一块橡胶止水环，在止水环外侧涂以高分子物环氧树脂复合砂浆。

2)管道错口情况及处理对策。根据管道 CCTV的监测结果，深圳市龙华区“双提升”道路综合整治工程-建设路（布龙路～东环二路 ）项目的雨水管道存在着1~2级的漏斗，其中DN200的雨水管道和DN400的下水道出现了错口。因此，雨水和下水道的管口误差都在2厘米之内，并且有很少的误差，可以使用UV-CIPP全断面修补。

（2）主要施工工艺

CCTV设备进管检测结束后带回一根绳子，用此绳子拉入保护膜。保护膜作用是保护材料拉进过程外膜不被划破。拉入保护膜后，同时带回一根绳子。或采用一根钢丝绳，用做拉内衬用。注意两端配合，钢丝绳要带点劲向前拉，拉头要做的对称。在检查井内用膨胀钉固定好保护膜，防止内衬一同拉入管内。穿好钢丝绳后，牵引车就位，拉入内衬，内衬进放速度控制在小于6mmin。连好内衬绳子后，绑好扎头。如果在施工段内有检查井，用白布缠好才能开始充气工序。白布进入两端管内20cm以上。开启高压风机给内衬充气，初始时气压控制在0.01Mpa，每10min 提升50毫帕，直至达到管径对应的气压，保持压力30min，使其与内管壁完全粘合。充气时从另一端拉回一根绳子，拉紫外道灯用。打开扎头迅速放入紫外道道灯，10分钟内完成为宜。如内衬塌陷紫外道灯无法放入，采用充气法待管道鼓起后拉入。连接好绳子，重新绑好扎头，连接好风管。绑扎头时注意一般不把防紫外道膜绑在扎头内，有水除外，绑带要错开并拉紧。开启高压风机充气，待管道鼓起后将紫外道灯拉到另一端。按照技术方案程序开灯，开始固化，依次开启8盏紫外道灯，间隔30s，右后向前。开启卷道器，设置好固化速度，观察三个测点的温度和卷道速度，随时调整。最大速度为 1mmin。距管口扎头0.5m 时放慢速度。固化结束后依次关闭紫外道灯，间隔30s，右后向前。松开扎头，取出紫外道灯，注意烫伤。轻拿轻放，防止损坏灯头。拉出内膜，用气动切割锯处理好管口。

图1 非开挖修复技术施工工艺示意图

图2 非开挖修复技术现场施工图

（3）工艺特点

1)非挖掘技术的独特性和广泛应用。2)在原有管道的基础上进行改造，等径或直径的更换。3)可用于各种管径、介质管道、材料管道的施工。

（4）技术优势

1)对老式地下管道等基础设施进行改造，既能满足建筑物结构的更新与扩建，又能实现综合利用。2)尽量避免麻烦和对环境的损害，降低项目的额外投入。3)挖掘出的局部小坑道，降低挖掘量，降低对道路运输的不利影响。4)采用先进的水力装置，降低了噪音，达到了环境保护的目的，减少了对居民的干扰，降低了对环境的负面影响，经济效益显著。5)可以快速缩短工期，可以有效地减少项目的投资。6)本项目具有安全性、可靠性、可改善经营业绩、对设备的后期维护。

3非开挖胀插法施工工艺

（1）工艺介绍

“非开挖胀插法施工工艺”是一种新型的技术，它是利用待修管道作为载体，在管道两端的检查井内进行作业，利用液压驱动将钢管圆筒膨胀，同时拉动 HDPE管材，实现管道的更新。

（2）工艺原理

将液压闭口器安装在管道一端的检查井，将液压拉管装置在另一端的检查井内，然后将一根钢制拉杆插入老的管道中，将拉杆插入到膨胀管的位置，然后将膨胀头的后面与 HDPE管相连。HDPE管放置就位后，将压力板安装在液压合口机的前端，用液压推入使 HDPE管母口咬合。然后通过水力拉管机拉拔膨胀头，将 HDPE管材拖入老管道。

（3）技术优势

1)在不需要挖掘工作坑的情况下，将两个邻近管道的检查井作为作业空间。2)不需要挖掘来解决管道之间的错缝(误差小于2 cm)。3)设备的拆装和运输方便、噪音低、不会造成环境污染。4)可以降低额外的建设投资(拆迁、挖掘和机器的成本)。5)不损坏辅助结构。

（4）施工导水

为了便于施工作业，必须进行引水施工。一般采用的导流方式：在其上游设置封堵气囊，设置水泵，将其引向下游的雨、污水井。

（5）整修检查井

检查井的修理点为流槽、新建管道与检查井的井壁、检查井的井室、破损的井眼、台阶的破裂等。在施工期间，必须拆除检查井的流槽，以保证工程的顺利进行，更换完毕后，重新进行流槽位置的修复。

结语

在我国的现代化进程中，由于非开挖铺管、修管、换管等技术具有不会对交通产生直接影响、施工速度快、施工效率高、对环境没有污染、不会对日常工作和生活产生直接的影响等一系列技术优势。非开挖技术对改善城市排水管道的使用功能起到了很大的推动作用，同时也大大延长了城市排水管道的使用寿命。使其对社会的影响最小化，真正做到了不开挖的城市修补工程。

参考文献

[1] 李俊奇. 管道非开挖修复技术在市政排水管道改造中的应用[J]. 智能城市,2020,6(22):87-88.

[2] 陈建东. 在市政排水管道改造中管道非开挖修复技术的应用[J]. 建筑工程技术与设计,2021(19):1440.

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