城市排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)探討

1、城市排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)探討范秀清，歐 芳，王長(zhǎng)青（北京城市排水集團(tuán)有限責(zé)任公司，北京 100044）摘 要：城市排水管網(wǎng)是城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，隨著城市化的進(jìn)展，城市地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，這給排水管道的修復(fù)帶來了巨大的困難，分析了城市排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的研究意義和目的，總結(jié)了非開挖管道修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，并對(duì)目前國(guó)外常用的非開挖修復(fù)技術(shù)的原理、適用范圍及優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了介紹，結(jié)合我國(guó)實(shí)際情況，對(duì)非開挖技術(shù)在國(guó)內(nèi)的發(fā)展問題提出了意見。關(guān)鍵詞：排水管道；非開挖；修復(fù)工藝中圖分類號(hào)：TU992.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1009-7767（2012）01-0067-05Study on Tre

2、nchless Repair Technology of Urban SewerFan Xiuqing，Ou Fang，Wang Changqing1 城市排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的研究目的和意義 城市排水管網(wǎng)是現(xiàn)代化城市不可缺少的重要基礎(chǔ)設(shè)施，是對(duì)城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有全局性、先導(dǎo)性影響的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是城市水污染防治和城市排澇、防洪的骨干，是衡量現(xiàn)代化城市水平的重要標(biāo)志。目前，我國(guó)大多數(shù)城市中排水管道的修復(fù)都是采用開挖后重新埋管的方法，隨著城市化的進(jìn)展，城市地下管線錯(cuò)綜復(fù)雜，城市道路的負(fù)荷越來越嚴(yán)重，使得地下管線在修復(fù)的過程中存在大量的技術(shù)問題。隨著城市建設(shè)的不斷完善，非開挖鋪管、修管和換管技術(shù)以其不

3、影響后交通，鋪管速度快、效率高，無環(huán)境破壞，不影響人們的正常工作、生活等一系列的優(yōu)點(diǎn)越來越受到地下管道行業(yè)管理部門的青睞。 非開挖管道修復(fù)技術(shù)首先興起于石油、天然氣行業(yè)，主要用于油、氣管道的更新修復(fù)，以后逐步應(yīng)用于給排水管道的翻新改造中，并隨著HDPE管等新型管材的應(yīng)用而被迅速推廣。隨著科技的進(jìn)步，國(guó)外的非開挖管道修復(fù)技術(shù)保持了迅猛的發(fā)展勢(shì)頭，但國(guó)內(nèi)的非開挖管道修復(fù)技術(shù)還處于起步階段，與國(guó)外專業(yè)化技術(shù)水平相比差距還很大，但此項(xiàng)技術(shù)市場(chǎng)前景非常廣闊，需要進(jìn)行深入細(xì)致的探討和研究。2 非開挖管道修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì) 1）針對(duì)老、舊管道設(shè)施的改造，能同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)更新和擴(kuò)容的需求； 2）最大限度地避免了拆遷

4、麻煩和對(duì)環(huán)境的破壞，減少了工程的額外投資； 3）局部開挖工作坑，減少了掘路量及對(duì)公共交通環(huán)境的影響； 4）采用液壓設(shè)備，噪聲低，符合環(huán)保要求，減少了擾民因素，社會(huì)效益明顯提高； 5）施工速度快、工期短，有效降低了工程成本； 6）工程安全可靠，提高了服務(wù)性能，有益于設(shè)施的后期養(yǎng)護(hù)。 鑒于非開挖管道修復(fù)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，近年來投資在排水管道、供水站和天然氣管道革新的經(jīng)費(fèi)有了很大的增長(zhǎng)，雖然歐洲的許多國(guó)家經(jīng)濟(jì)有下降的趨勢(shì)，但是管道修復(fù)行業(yè)越來越興盛。3 管道的非開挖修復(fù)技術(shù)工藝 1-2 目前，世界上較先進(jìn)的管道非開挖修復(fù)技術(shù)有3大類（包括10多種工藝技術(shù)），一類是采用樹脂固化的方法在管道內(nèi)部形成新的排水管

5、道，如CIPP、現(xiàn)場(chǎng)固化等工藝；一類是采用小管穿大管的方式，在原有管道內(nèi)部套入小的排水管道，以解決燃眉之急，如短管內(nèi)襯、U型管拖入等工藝；最后一類是采用螺旋制管的方式在原有管道的內(nèi)部采用纏繞法形成1條新管道，如螺旋纏繞法等。3.1 非開挖修復(fù)技術(shù)種類3.1.1 軟管內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù) 軟管內(nèi)襯法，也稱原始固化法（CIPP），是在現(xiàn)有的舊管道內(nèi)壁上襯一層浸漬液態(tài)熱固性樹脂的軟襯層，通過加熱（利用熱水、熱汽或紫外線等）或常溫使其固化，形成與舊管道緊密配合的薄層管，管道斷面幾乎沒有損失，但其流動(dòng)性能大大改善了。軟襯法的施工方式有2種，翻轉(zhuǎn)浸漬樹脂軟管內(nèi)襯法和CIPP拉入法樹脂內(nèi)襯法。 1）翻轉(zhuǎn)浸漬樹脂軟

6、管內(nèi)襯法 該技術(shù)使用浸透熱固性樹脂的帶有防滲膜的纖維增強(qiáng)軟管或編織軟管作襯里材料，將浸有樹脂的軟管一端翻轉(zhuǎn)并用夾具固定在待修復(fù)管道的入口處，然后利用水壓或氣壓使軟襯管浸有樹脂的內(nèi)層翻轉(zhuǎn)到外面，并與舊管的內(nèi)壁粘結(jié)。當(dāng)軟襯管到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，即刻向管內(nèi)注入熱水或蒸汽使樹脂固化，形成一層緊貼舊管內(nèi)壁的具有防腐、防滲功能的堅(jiān)硬襯里。固化前樹脂管的柔性和內(nèi)部壓力可使其充填裂隙、跨過間隙、繞過彎曲段。樹脂固化后，軟襯管形成形狀與原管一致、內(nèi)徑比原管稍小的新管。工藝示意圖見圖1。 2）CIPP拉入法樹脂內(nèi)襯法 CIPP拉入法樹脂內(nèi)襯法是采用有防滲薄膜的無紡氈軟管，經(jīng)樹脂充分浸漬后，從檢查井處拉入待修復(fù)管道中，用水

7、壓或氣壓將軟管漲圓，固化后形成1條堅(jiān)固光滑的新管，達(dá)到修復(fù)的目的。從國(guó)外舊管修復(fù)情況來看，由于這項(xiàng)技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、質(zhì)量可靠，利用檢查井作業(yè)，可以做到一鍬土不動(dòng)，是真正意義上的非開挖，已在排污管道修復(fù)上得到廣泛的應(yīng)用。工藝示意圖見圖2。 通過軟管內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù)修復(fù)的管道過流斷面的損失基本可忽略，但其流動(dòng)性能卻大大改善。該類修復(fù)技術(shù)可修復(fù)鑄鐵管、鋼管及混凝土等多種材質(zhì)的地下管道，既可用于供水、污水及燃?xì)夤艿赖男迯?fù)，也可用于化工等工業(yè)管道的修復(fù)，尤其適用于城市中交通擁擠、地面設(shè)施集中或占?jí)簢?yán)重、采用常規(guī)開挖地面的方法無法修復(fù)和更新的管道。該修復(fù)技術(shù)具有全天候施工、無接頭且流動(dòng)性好、可適應(yīng)非圓形斷面和彎

8、曲的管段等優(yōu)點(diǎn)，可適用管徑范圍為502000mm的各類管線的修復(fù)；其局限性是對(duì)管道清洗的要求高、成本大、樹脂固化時(shí)間長(zhǎng)（一般在5h以上）以及每段施工編織管均需單獨(dú)定制。3.1.2 U型內(nèi)襯HDPE管修復(fù)技術(shù) U型內(nèi)襯HDPE管修復(fù)技術(shù)通常也稱為緊密結(jié)合內(nèi)襯法，其原理是采用外徑比舊管道內(nèi)徑略小的HDPE管，通過變形設(shè)備將HDPE管壓成U型并暫時(shí)捆綁以使其直徑減小，通過牽引機(jī)將HDPE管穿入舊管道，然后利用水壓或氣（汽）壓與通軟體球?qū)⑵浯蜷_并恢復(fù)到原來的直徑，使HDPE管漲貼到舊管道的內(nèi)壁上，與舊管道緊密的配合，形成HDPE管的防腐性能與原管道的機(jī)械性能合二為一的一種“管中管”復(fù)合結(jié)構(gòu)。管道修復(fù)后

9、在使用過程中，由于管內(nèi)存在介質(zhì)壓力，內(nèi)襯管最終會(huì)緊貼于原管內(nèi)壁。 此類修復(fù)技術(shù)一般適用于結(jié)構(gòu)性破壞不嚴(yán)重的直圓形管道，可適用管徑范圍為752000mm，管線長(zhǎng)度1000m左右的各類管道。該技術(shù)因其具備衛(wèi)生性能良好、過流斷面損失小、變形適用范圍大以及可長(zhǎng)距離修復(fù)等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于給排水等相關(guān)管網(wǎng)修復(fù)工作。3.1.3 短管內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù) 短管內(nèi)襯法就是將短管在現(xiàn)場(chǎng)一邊焊接一邊拖入舊管道內(nèi)，最后將新舊管道之間的間隙注漿填滿，這種修復(fù)方法通常在水流量較低的情況下適用。工藝示意圖見圖3。 此方法在我國(guó)應(yīng)用比較早，費(fèi)用相對(duì)比較低，但由于管道修復(fù)后斷面損失比較大，目前逐漸被新工藝所替代。3.1.4 碎（裂

10、）管法修復(fù)技術(shù) 碎（裂）管法是采用碎（裂）管設(shè)備從內(nèi)部破碎或割裂舊管道，將舊管道碎片擠入周圍土體形成管孔，并同步拉入新管道（同口徑或更大口徑）的管道更新方法。工藝示意圖見圖4。 此類修復(fù)技術(shù)可適用于陶瓷、不加筋混凝土、石棉水泥、塑料或鑄鐵管的舊管道更新，適用管徑范圍為752000mm。3.1.5 螺旋纏繞法修復(fù)技術(shù) 螺旋纏繞法修復(fù)技術(shù)主要是通過螺旋纏繞的方法在舊管道內(nèi)部將帶狀型材通過壓制卡口不斷前進(jìn)形成新的管道。管道可在通水的情況（30%以下）作業(yè)，工藝示意圖見圖5。 螺旋纏繞法目前應(yīng)用比較廣泛，采用該技術(shù)修復(fù)后的管道內(nèi)壁光滑，過水能力比修復(fù)前的混凝土管要好，而且材料占地面積較小，適合長(zhǎng)距離的

11、管道修復(fù)。3.1.6 不銹鋼內(nèi)襯修復(fù)技術(shù) 不銹鋼內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)是在舊管道內(nèi)部穿插內(nèi)襯薄壁不銹鋼管，或?qū)⒉讳P鋼板采用卷板形式在管道內(nèi)部進(jìn)行焊接，整體成型，從而達(dá)到防滲漏、腐蝕的目的，亦可提高原管道耐壓水平 。由于不銹鋼內(nèi)襯可以阻止管道內(nèi)壁腐蝕，減小管道內(nèi)壁粗糙度，增加了水的過流量，使內(nèi)襯后的管道更安全、輕便、經(jīng)濟(jì)，使用壽命更長(zhǎng)，從而達(dá)到修復(fù)的目的。從國(guó)內(nèi)外舊管修復(fù)情況來看，由于這項(xiàng)技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、質(zhì)量可靠、可以帶水作業(yè)，已在排污管道上得到廣泛的使用。3.2 適用范圍和使用條件 目前，國(guó)內(nèi)外主要使用的非開挖管道修復(fù)技術(shù)工藝的適用范圍和使用條件見表1。3.3 修復(fù)工藝選擇 以上介紹的幾種管道修復(fù)技術(shù)為目

12、前國(guó)外應(yīng)用較為普遍的非開挖修復(fù)技術(shù)，國(guó)內(nèi)目前正處于發(fā)展階段，尤其像北京、上海等重點(diǎn)城市目前正逐漸采用這些管道修復(fù)技術(shù)進(jìn)行中心城區(qū)排水管道的修復(fù)更新。工藝選擇一般遵循以下原則： 1）依據(jù)管道重要性、病害類別、損壞程度、影響范圍以及翻修改造的目標(biāo)選擇合適的施工工藝； 2）綜合勘查地表和地下障礙、道路及交通環(huán)境影響； 3）考慮設(shè)施所在區(qū)域重要程度及社會(huì)影響； 4）滿足市容與環(huán)保要求。 總之，結(jié)合工程項(xiàng)目實(shí)際情況，選擇切實(shí)可行、經(jīng)濟(jì)適用的非開挖管道修復(fù)技術(shù)工藝。4 非開挖修復(fù)技術(shù)的前景非開挖修復(fù)方法的整體優(yōu)勢(shì)在于修復(fù)的負(fù)面影響小，占用場(chǎng)地比較少，對(duì)地面、交通、環(huán)境以及周圍地下管線等等的影響很微弱。因此

13、推廣非開挖修復(fù)技術(shù)在排水管道修復(fù)領(lǐng)域的運(yùn)用勢(shì)在必行。 非開挖修復(fù)方法推廣的難度在于修復(fù)費(fèi)用的居高不下，使得很多中小城市望而止步，其實(shí)綜合考慮交通、周圍管線開挖的危險(xiǎn)、市民的生活質(zhì)量等等因素，非開挖修復(fù)的費(fèi)用是可以接受的，而且費(fèi)用高的主要原因在于材料完全依賴進(jìn)口，若我國(guó)非開挖修復(fù)技術(shù)研究進(jìn)入全新的階段，材料能在國(guó)內(nèi)批量生產(chǎn)，那么修復(fù)費(fèi)用也會(huì)相應(yīng)降低。所以非開挖修復(fù)技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展是可以預(yù)測(cè)的，在不久的將來，此技術(shù)必定會(huì)被排水和市政行業(yè)所接受，并且廣泛的應(yīng)用于城市管道的修復(fù)中。5 當(dāng)前我國(guó)非開挖技術(shù)行業(yè)存在的問題 1）無統(tǒng)一的政府機(jī)構(gòu)支持。到目前為止，非開挖技術(shù)尚無明確的政府組織可以掛靠，沒有為此

14、項(xiàng)技術(shù)的規(guī)范制訂、發(fā)展規(guī)劃、技術(shù)推廣而設(shè)立專門的政府機(jī)構(gòu)，使得在跨部門、跨行業(yè)推廣非開挖技術(shù)時(shí)需要反復(fù)溝通，且難度較大。 2）無統(tǒng)一的非開挖施工技術(shù)規(guī)范。由于沒有統(tǒng)一的政府組織，國(guó)內(nèi)至今尚無適用于市政燃?xì)?、熱力、給排水管道等相關(guān)的、完整的非開挖施工技術(shù)規(guī)范，沒有形成與非開挖的作用和地位相適應(yīng)、能夠有力推動(dòng)非開挖科技發(fā)展的政策法規(guī)環(huán)境。在非開挖工程設(shè)計(jì)、施工、質(zhì)量檢驗(yàn)與驗(yàn)收、工程管理與定額編制上沒有依據(jù)，給政府監(jiān)管、企業(yè)操作帶來較大難度。 3）低水平競(jìng)爭(zhēng)。目前，由于不正常的競(jìng)爭(zhēng)、無準(zhǔn)入制度管束等原因?qū)е乱恍﹩蝺r(jià)已無實(shí)際意義，這就進(jìn)一步加大了風(fēng)險(xiǎn)，造成了不良循環(huán)，這也是造成整個(gè)非開挖產(chǎn)業(yè)浮躁之風(fēng)甚

15、盛、產(chǎn)業(yè)不能持續(xù)健康發(fā)展的主要原因。綜觀全局看來，從定額和市場(chǎng)分析入手，編制非開挖預(yù)算定額、提出市場(chǎng)指導(dǎo)價(jià)已是當(dāng)前急需解決的問題。 4）施工質(zhì)量與安全隱患。由于缺少可遵循的各種非開挖施工規(guī)范，施工質(zhì)量無法保證，安全事故頻發(fā)，非開挖施工造成的自來水管、燃?xì)夤芎凸饫|破損的重大事故經(jīng)常發(fā)生。此外，在管道修復(fù)施工中，也出現(xiàn)過數(shù)起的較大的事故。 5）缺乏相應(yīng)的專業(yè)人才。隨著我國(guó)非開挖行業(yè)的迅猛發(fā)展，新技術(shù)的不斷引進(jìn)使技術(shù)人員和管理人員嚴(yán)重短缺。人才素質(zhì)不高不僅會(huì)造成上面所述的各種問題，同時(shí)也阻礙今后非開挖技術(shù)的進(jìn)一步引進(jìn)和發(fā)展。非開挖是一個(gè)技術(shù)含量較高的行業(yè)，涉及的知識(shí)和技術(shù)領(lǐng)域較為廣泛，而由于目前非開

16、挖市場(chǎng)較為混亂，效益不穩(wěn)，國(guó)家各大專院校培養(yǎng)的非開挖人員中直接從事非開挖施工的僅寥寥幾人。 6）非開挖技術(shù)推廣與監(jiān)管缺乏有效的科技支撐平臺(tái)。非開挖施工需要對(duì)地下設(shè)施情況有清晰的了解，以達(dá)到外科手術(shù)式的效果。目前獲得地下障礙物信息的主要方式是開工前進(jìn)行地下管線探測(cè)，但該方法很難得到地下設(shè)施權(quán)屬單位的支持與配合。許多管線位置、年代、歸屬等資料不詳，信息共享幾乎沒有，這不僅給非開挖施工造成困難，也為所有地下工程施工造成極大障礙，這凸顯了地下設(shè)施缺乏科學(xué)規(guī)劃和有效監(jiān)管的問題。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)每年因施工發(fā)生的管線事故所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失約50億元，間接經(jīng)濟(jì)損失超過400億元。 7）非開挖科研投入嚴(yán)重不足。非開挖科研工作作為以社會(huì)公益性為主導(dǎo)的事業(yè)，其投入應(yīng)以政府投入為主，但由于沒有明確可靠的主管行政部門及資金渠道，導(dǎo)致非開挖技術(shù)的研發(fā)缺乏連續(xù)性與系統(tǒng)性。6 結(jié)語(yǔ)管道非開挖修復(fù)技術(shù)作為非開挖技術(shù)的一個(gè)重要分支，在解決現(xiàn)有管道存在的問題方面發(fā)揮著重要作用。目前管道修復(fù)技術(shù)在國(guó)內(nèi)仍然處于起步階段，離成熟階段仍有很大的距離，仍然有許多問題有待解決，尤其是有關(guān)技術(shù)及管理機(jī)構(gòu)應(yīng)該盡早制訂一些實(shí)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。管道修復(fù)技術(shù)不論在經(jīng)濟(jì)成本、社會(huì)成本還是環(huán)境成本方面都有著非常大的優(yōu)勢(shì)，具