摘要：排水管道在城市市政設(shè)施中更是扮演著重要角色，目前，對于具有管道缺陷水管的修復(fù)工作顯得尤為突出。本文在介紹排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的分類基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對部分排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)，即現(xiàn)場固化法、螺旋制管法、滑襯法和緊貼內(nèi)襯法和局部修復(fù)等方法進(jìn)行分析，最后還比較得出了排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢。

　　關(guān)鍵詞：市政施工，排水工程，非開挖技術(shù)

　　1引言

　　人們更多地關(guān)注給水系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)而忽視了對排水系統(tǒng)的維護(hù)和保養(yǎng)，這使得排水系統(tǒng)長期處于缺乏基本維護(hù)的狀態(tài)。實(shí)際上，城市排水系統(tǒng)與給水系統(tǒng)在市政系統(tǒng)中處于同等重要的地位。為了控制地下水的滲入帶來的泵站運(yùn)行電耗升高、污水處理廠處理費(fèi)用增加、合流制排水系統(tǒng)溢流頻率的升高，路面塌陷以及雨污水滲出造成的土壤污染和地下水污染等問題，對已查明管道缺陷的排水管道進(jìn)行修復(fù)已經(jīng)成為當(dāng)前城市水務(wù)管理的重要任務(wù)[1,2]。由于管道施工影響的交通問題也能夠得到進(jìn)一步緩解。本文則對于排水工程中的非開挖技術(shù)進(jìn)行研究，以期能夠提供相應(yīng)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)工作。

　　2排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的分類

　　2.1排水管道非開挖整體修復(fù)技術(shù)

　　整體修復(fù)技術(shù)是對檢查井之間的整段管進(jìn)行修復(fù)的技術(shù)。采用整體修理可以達(dá)到防腐、防滲，增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度甚至整舊如新的目的�？傮w上看，整體修復(fù)是排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的主流。按修復(fù)后的管道內(nèi)的內(nèi)襯管和原有舊管之間的結(jié)構(gòu)不同進(jìn)行分類，非開挖整體修復(fù)技術(shù)可以分為自立管、復(fù)合管、雙層構(gòu)造管三種類型。

　　排水管道的非開挖整體修復(fù)方法經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)十分豐富。包括現(xiàn)場固化法、螺旋內(nèi)襯法、短管內(nèi)襯法、滑動內(nèi)襯法、緊貼內(nèi)襯法、PE灌漿內(nèi)襯法、裂管法和噴漿內(nèi)襯法等。在排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)發(fā)展的過程中，滑襯法是第一個被廣泛應(yīng)用于排水管道非開挖修復(fù)工程的非開挖工法;螺旋內(nèi)襯法憑借其能夠帶水施工的特點(diǎn)在澳大利亞，日本以及我國臺北省得到廣泛的應(yīng)用;現(xiàn)場固化法(CIPP)是現(xiàn)在世界上應(yīng)用最廣泛的非開挖修復(fù)技術(shù)，從CIPP出現(xiàn)至今，已有超過15500km的排水管道通過CIPP得到修復(fù)。

　　2.2排水管道非開挖局部修復(fù)技術(shù)

　　局部修復(fù)是對管線中已損壞的部分(如接口，滲漏點(diǎn))進(jìn)行修復(fù)施工的技術(shù)，又稱部分修復(fù)技術(shù)。局部修復(fù)技術(shù)包括：嵌補(bǔ)法、注漿法、套環(huán)法、局部涂層法和局部內(nèi)襯法。在上海市排水管道修復(fù)工程中，局部修復(fù)的使用是相當(dāng)廣泛的，嵌補(bǔ)法、注漿法和套環(huán)法是常見的排水管道的日常維護(hù)工法;局部涂層法特別是JCTA一690II型水泥基復(fù)合彈性網(wǎng)格防水膜修復(fù)法由于其操作簡便且成本不高，近年來被廣泛應(yīng)用于排水管道的修復(fù)工程中。此外，國內(nèi)對管徑800mm的人員可以進(jìn)入管道采用人工涂襯玻璃鋼進(jìn)行修復(fù)方面已經(jīng)積累了一定的經(jīng)驗(yàn)。

　　3部分排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)簡介

　　3.1現(xiàn)場固化法

　　現(xiàn)場固化法(CIPP)是將浸滿熱固性樹脂的氈制軟管用注水翻轉(zhuǎn)或牽引等方法將其送入舊管內(nèi)后再加熱固化，在管內(nèi)形成新的內(nèi)襯管的一種非開挖管道修理方法。由于CIPP法使用的樹脂系統(tǒng)在未固化前是液態(tài)粘稠材料，內(nèi)襯管緊貼能夠原管道內(nèi)壁形成與原管道完全相同的形狀，當(dāng)被修復(fù)管道在短距離內(nèi)出現(xiàn)較大起伏或拐彎折點(diǎn)時(shí)能夠順利通過，完成非開挖內(nèi)襯修復(fù)。CIPP優(yōu)點(diǎn)是適用范圍廣，斷面損失小，技術(shù)成熟，施工速度快，可應(yīng)付錯口、彎曲變形的管道等。其缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，材料和設(shè)備基本依靠進(jìn)口。

　　現(xiàn)場固化法適用范圍廣，質(zhì)量好，對交通環(huán)境影響小，是目前世界上使用最多的一種非開挖修復(fù)方法，已有超過15500km的管道使用CIPP法進(jìn)行了修復(fù)。現(xiàn)場固化法不僅可用于圓形管道的修復(fù)，而且對蛋形，馬蹄形甚至方形管道的修復(fù)都有很好的適用性，經(jīng)過準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)計(jì)算可以保證CIPP內(nèi)襯管與舊管道完全緊貼在一起：CIPP內(nèi)襯管固化后與舊管道形成整體，有較高的物理強(qiáng)度;CIPP內(nèi)襯材料的耐腐蝕性能好，其使用壽命可長達(dá)50年：CIPP內(nèi)襯管管壁光滑，有效提升管道水力性能;現(xiàn)場固化法施工不需要開挖工作坑，單次連續(xù)修復(fù)長度超過200m，尤其適用于交通繁忙的城市中心地下排水管道的修復(fù)。

　　現(xiàn)場固化法原理是利用熱固性樹脂材料在未固化前是液態(tài)粘稠材料的特點(diǎn)，將灌注飽和樹脂的織物軟管安裝到舊管道中，織物軟管緊貼能夠原管道內(nèi)壁形成與原管道完全相同的形狀，然后通過加熱或其它方式使樹脂固化定型完成修復(fù)�，F(xiàn)場固化法的主要材料包括熱固性樹脂系統(tǒng)、織物軟管和外襯層。

　　應(yīng)用CIPP法修復(fù)地下排水管道的現(xiàn)場施工過程主要包括灌注飽和樹脂織物軟管的安裝和固化兩個過程。在管道清洗干凈和CCTV檢測確認(rèn)完畢后，就可以開始CIPP內(nèi)襯的安裝工作了，即：將灌注飽和樹脂的織物軟管安裝到舊管道中，通�？椢镘浌艿臉渲�灌注是在工廠內(nèi)預(yù)先進(jìn)行的，也有些小管徑CIPP管的樹脂灌注可以在現(xiàn)場進(jìn)行。安裝通常使用水或空氣進(jìn)行加壓，使織物軟管緊貼舊管道內(nèi)壁。然后使用熱水或者蒸汽進(jìn)行加熱固化施工，也有工法采用紫外線進(jìn)行固化施工。固化完成后，新管尺寸比原管道略為減小，形狀與原管道完全相同。新管道擁有光滑的內(nèi)表面，能夠有效改善管道的水力性能。在固化完成后需要再進(jìn)行1次CCTV檢測，以檢驗(yàn)修復(fù)效果。

　　3.2螺旋制管法

　　螺旋制管法是將帶肋的PVC或PE板材從井口送入井內(nèi)，然后由安裝在井內(nèi)的制管機(jī)將PVC板帶繞制成螺旋管，制成的螺旋管不斷向管內(nèi)推進(jìn)形成新管以完成管道修復(fù)。螺旋制管法是澳大利亞Rib-loc公司的專利，其士管道科技公司在上海、廣州、南京和杭州等地曾采用螺旋管內(nèi)襯完成許多項(xiàng)管道修復(fù)工程。在國際排水管道非開挖修復(fù)市場上的份額僅次于現(xiàn)場固化法，在其發(fā)源地澳大利亞.螺旋制管法比現(xiàn)場固化法的應(yīng)用更加廣泛。

　　螺旋制管法主要包括：螺旋固定管法、螺旋擴(kuò)張法、內(nèi)纏繞工法三類工法。最初螺旋固定管法由于需要在內(nèi)襯管和原管道間注漿被視為滑襯法的一種，代表工法有Rib-loc公司的利樂螺旋纏繞固定管工法;其后螺旋擴(kuò)張法被視為緊貼內(nèi)襯工法的一種，代表工法有Rib-loc公司的利樂螺旋擴(kuò)張法，襯管擴(kuò)張后緊貼母管，斷面損失小;而內(nèi)纏繞工法的出現(xiàn)，使得螺旋制管法可以從這兩類工法中完全獨(dú)立出來，代表工法有Rib-loc公司的自行式螺旋管法(Rotaloc工法)制管機(jī)在舊管道內(nèi)行走，管徑可隨時(shí)變化，制管長度不受限制。近年來螺旋制管法發(fā)展迅速，尤其在內(nèi)纏繞工法傳入日本后，發(fā)展出多種新工法如SRP法。

　　3.3滑襯法和緊貼內(nèi)襯法

　　由于滑襯法和緊貼內(nèi)襯法都是在舊管道內(nèi)插入一條新管道，以完成修復(fù)的工法，所以將兩類工法放在一起進(jìn)行討論[3]�；�襯法起源于上世紀(jì)60年代中期的美國，是最早應(yīng)用于排水管道修復(fù)的非開挖技術(shù)。1983年，縮徑法與折疊管法先后被開發(fā)出來。

　　(1)滑襯法�；�襯法是將一根直徑稍小的新管直接插入或拉入舊管內(nèi)，然后向新舊管之間的環(huán)形間隙灌漿，予以固定形成有一定內(nèi)外承壓能力的管中管的修復(fù)方法�；�襯法操作簡單，施工速度快，但襯管對管道斷面影響較大且結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不大，需要開挖工作坑，對交通影響大.尤其對于埋深很深的排水管道，使用滑襯法需要開挖的工作坑必然很大，所以現(xiàn)在滑襯法在排水管道修復(fù)工程中已不多見。

　　(2)緊貼內(nèi)襯法。緊貼內(nèi)襯法實(shí)際上是改進(jìn)的滑襯法，其內(nèi)襯管原始外徑比原管道內(nèi)徑大3%-5%，在施工前，將內(nèi)襯管通過機(jī)械變形，在經(jīng)過暫時(shí)性的縮徑后，可以很容易的安裝，入原管道，通過加熱、加壓、機(jī)械成形裝置或靠自然作用使其恢復(fù)到原來的形狀和尺寸，從而與舊管形成緊密的配合。緊貼內(nèi)襯法可分為縮徑法與折疊管法兩種�？s徑法的優(yōu)點(diǎn)是單次穿插距離長，在處理好牽引力和速度的關(guān)系的情況下，單次穿插距離可超過1km。但是，縮徑法由于機(jī)械施工能力的限制，一般只能對小管徑管道進(jìn)行修復(fù)。折疊管法又叫變形法或“U”型管法，使用可變形的PE或PVC作為管道材料，施工前在工廠或工地先通過改變襯管的幾何形狀(如折疊成“U”，“C”形)，很容易便使內(nèi)襯管縮徑比例達(dá)到40%以上，穿插入舊管道后，利用加熱或加壓使其膨脹，有時(shí)也采用機(jī)械成形裝置使其恢復(fù)原來的形狀和尺寸，確保與舊管形成緊密的配合。變形法和折疊管法施工過程的主要區(qū)別在于內(nèi)襯管的材料和折疊或變形的方法。

　　3.4其它整體修復(fù)工法

　　(1)Trolining-PE灌漿自襯。Ttolining-PE灌漿內(nèi)襯是德國Trolining公司的專利技術(shù)，施工時(shí)將外側(cè)帶釘狀短柱的PE軟管卷曲成u型后，用牽引的方法從井口拉入舊管道內(nèi)，然后充氣恢復(fù)成圓型。此時(shí)釘狀短柱使PE管與IB管道之間保留厚度均勻的環(huán)隙，最后向環(huán)隙內(nèi)灌注水泥漿或高強(qiáng)度樹脂復(fù)合沙漿使PE內(nèi)襯定型，固化后形成管中管。上海和蘇州已經(jīng)購買了專用設(shè)備并完成了近10處管道修復(fù)工程。PE灌漿內(nèi)襯不需要開挖導(dǎo)入坑.可以做到完全非開挖。但PE灌漿內(nèi)襯法價(jià)格偏高，施工技術(shù)要求高，不適用于內(nèi)部起伏大的管道.管道起伏大會造成灌漿過程中頂部空氣無法向外排出，形成空洞。

　　(2)短管借片內(nèi)襯。將特制的塑料短管或管片由檢查井或工作坑推入或拉入管內(nèi)，完成接口連接后整列內(nèi)襯管不斷向管道內(nèi)推進(jìn)，直到下一個檢查井。最后在塑料短管和母管之間注入水泥漿完成修復(fù)。上海目前已完成多個直徑600mm-1050mm的排水管道修復(fù)工程，效果良好。內(nèi)襯管材料有聚乙烯管、聚丙烯管和玻璃鋼夾沙管等。

　　3.5局部修復(fù)工法

　　局部修復(fù)的特點(diǎn)是針對性強(qiáng)，可以降低修理費(fèi)用。因此，局部修復(fù)在我國現(xiàn)階段排水管道維修經(jīng)費(fèi)普遍投入不足的情況下，在非開挖修復(fù)市場上也占有一席之地。隨著技術(shù)的發(fā)展，局部修復(fù)越來越多的是作為整體修復(fù)的前奏和后續(xù)步驟出現(xiàn)，如在CIPP法施工時(shí)，前期需要使用注漿法進(jìn)行堵漏施工;國外也有先使用不銹鋼套環(huán)法進(jìn)行接口校正后再進(jìn)行CIPP修復(fù)的例子;CIPP修復(fù)后則需要管外注漿以保證管體周圍土體的安全性等。局部修復(fù)工法主要包括嵌補(bǔ)法、注漿法、套環(huán)法、局部樹脂固化法和局部涂層法。

　　4排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢

　　與傳統(tǒng)的開挖法修復(fù)技術(shù)相比，非開挖修復(fù)技術(shù)的主要優(yōu)勢在于：(1)減少了對居民正常生活的干擾，減少了對交通、環(huán)境、周邊建筑物基礎(chǔ)的破壞和不良影響。非開挖修復(fù)不會阻斷交通，不破壞綠地、植被，不影響商店、醫(yī)院、學(xué)校和居民的正常生活和工作秩序;(2)在傳統(tǒng)施工方法無法施工或不允許開挖施工的場合(如穿越河流、高速公路、鐵路、機(jī)場跑道、廣場、綠地等)，可用非開挖修復(fù)技術(shù)利用檢查井進(jìn)行修復(fù)施工;(3)有較好的環(huán)境效益和社會效益。在可比性相同的情況下，排水管道非開挖修復(fù)的環(huán)境效益和社會效益均高于開挖修復(fù)，且管徑越大、埋深越大時(shí)越明顯。實(shí)踐證明，在大多數(shù)情況下，尤其是在繁華市區(qū)或管線的埋深較深時(shí)，非開挖修復(fù)是開挖修復(fù)很好的替代方法;在特殊情況下，例如修復(fù)穿越公路、鐵路、河流、建筑物等的排水管道時(shí)，非開挖修復(fù)更是一種經(jīng)濟(jì)可行的施工方法;(4)與開挖修復(fù)相比，非開挖修復(fù)由于開挖工作量的減少，在修復(fù)施工時(shí)工人的安全可以得到更有力的保障，工程的安全風(fēng)險(xiǎn)也更低。

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