城市排水管道非開挖修複技術研究-管道技術

1  城市排水管道非開挖修複技術的研究目的和南排市政管道CIPP光固化整體(ti) 內(nei) 襯修複意義(yi)

    城市排水管網是現代化城市*的重要基礎設施，是對城市經濟發展具有全局性、先導性影響的基礎產(chan) 業(ye) ，是城市水汙染防治和城市排澇、防洪的骨幹，是衡量現代化城市水平的重要標誌。目前，我國大多數城市中排水管道的修複都是采用開挖後重新埋管的方法，隨著城市化的進展，城市地下管線錯綜複雜，城市道路的負荷越來越嚴(yan) 重，使得地下管線在修複的過程中存在大量的技術問題。隨著城市建設的不斷完善，非開挖鋪管、修管和換管技術以其不影響後交通，鋪管速度快、效率高，無環境破壞，不影響人們(men) 的正常工作、生活等一係列的優(you) 點越來越受到地下管道行業(ye) 管理部門的青睞。

    非開挖管道修複技術首先興(xing) 起於(yu) 石油、天然氣行業(ye) ，主要用於(yu) 油、氣管道的更新修複，以後逐步應用於(yu) 給排水管道的翻新改造中，並隨著HDPE管等新型管材的應用而被迅速推廣。隨著科技的進步，國外的非開挖管道修複技術保持了迅猛的發展勢頭，但國內(nei) 的非開挖管道修複技術還處於(yu) 起步階段，與(yu) 國外專(zhuan) 業(ye) 化技術水平相比差距還很大，但此項技術市場前景非常廣闊，需要進行深入細致的探討和研究。

2  非開挖管道修複技術的優(you) 勢

    1）針對老、舊管道設施的改造，能同時滿足結構更新和擴容的需求；

    2）大限度地避免了拆遷麻煩和對環境的破壞，減少了工程的額外投資；

    3）局部開挖工作坑，減少了掘路量及對公共交通環境的影響；

    4）采用液壓設備，噪聲低，符合環保要求，減少了擾民因素，社會(hui) 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，提高了服務性能，有益於(yu) 設施的後期養(yang) 護。

    鑒於(yu) 非開挖管道修複技術的優(you) 勢，近年來投資在排水管道、供水站和天然氣管道革新的經費有了很大的增長，雖然歐洲的許多國家經濟有下降的趨勢，但是管道修複行業(ye) 越來越興(xing) 盛。

3  管道的非開挖修複技術工藝 ^[1-2]

    目前，世界上較*管道非開挖修複技術有3大類（包括10多種工藝技術），一類是采用樹脂固化的方法在管道內(nei) 部形成新的排水管道，如CIPP、現場固化等工藝；一類是采用小管穿大管的方式，在原有管道內(nei) 部套入小的排水管道，以解決(jue) 燃眉之急，如短管內(nei) 襯、U型管拖入等工藝；後一類是采用螺旋製管的方式在原有管道的內(nei) 部采用纏繞法形成1條新管道，如螺旋纏繞法等。

3.1  非開挖修複技術種類

3.1.1  軟管內(nei) 襯法修複技術

    軟管內(nei) 襯法，也稱原始固化法（CIPP），是在現有的舊管道內(nei) 壁上襯一層浸漬液態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(yu) 舊管道緊密配合的薄層管，管道斷麵幾乎沒有損失，但其流動性能大大改善了。軟襯法的施工方式有2種，翻轉浸漬樹脂軟管內(nei) 襯法和CIPP拉入法樹脂內(nei) 襯法。

    1）翻轉浸漬樹脂軟管內(nei) 襯法

    該技術使用浸透熱固性樹脂的帶有防滲膜的纖維增強軟管或編織軟管作襯裏材料，將浸有樹脂的軟管一端翻轉並用夾具固定在待修複管道的入口處，然後利用水壓或氣壓使軟襯管浸有樹脂的內(nei) 層翻轉到外麵，並與(yu) 舊管的內(nei) 壁粘結。當軟襯管到達終點時，即刻向管內(nei) 注入熱水或蒸汽使樹脂固化，形成一層緊貼舊管內(nei) 壁的具有防腐、防滲功能的堅硬襯裏。固化前樹脂管的柔性和內(nei) 部壓力可使其充填裂隙、跨過間隙、繞過彎曲段。樹脂固化後，軟襯管形成形狀與(yu) 原管*、內(nei) 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(nei) 襯法
    CIPP拉入法樹脂內(nei) 襯法是采用有防滲薄膜的無紡氈軟管，經樹脂充分浸漬後，從(cong) 檢查井處拉入待修複管道中，用水壓或氣壓將軟管漲圓，固化後形成1條堅固光滑的新管，達到修複的目的。從(cong) 國外舊管修複情況來看，由於(yu) 這項技術適應性強、質量可靠，利用檢查井作業(ye) ，可以做到一鍬土不動，是真正意義(yi) 上的非開挖，已在排汙管道修複上得到廣泛的應用。工藝示意圖見圖2。

 通過軟管內(nei) 襯法修複技術修複的管道過流斷麵的損失基本可忽略，但其流動性能卻大大改善。該類修複技術可修複鑄鐵管、鋼管及混凝土等多種材質的地下管道，既可用於(yu) 供水、汙水及燃氣管道的修複，也可用於(yu) 化工等工業(ye) 管道的修複，尤其適用於(yu) 城市中交通擁擠、地麵設施集中或占壓嚴(yan) 重、采用常規開挖地麵的方法無法修複和更新的管道。該修複技術具有全天候施工、無接頭且流動性好、可適應非圓形斷麵和彎曲的管段等優(you) 點，可適用管徑範圍為(wei) 50～2000mm的各類管線的修複；其局限性是對管道清洗的要求高、成本大、樹脂固化時間長（一般在5h以上）以及每段施工編織管均需單獨定製。

3.1.2  U型內(nei) 襯HDPE管修複技術 

    U型內(nei) 襯HDPE管修複技術通常也稱為(wei) 緊密結合內(nei) 襯法，其原理是采用外徑比舊管道內(nei) 徑略小的HDPE管，通過變形設備將HDPE管壓成U型並暫時捆綁以使其直徑減小，通過牽引機將HDPE管穿入舊管道，然後利用水壓或氣（汽）壓與(yu) 通軟體(ti) 球將其打開並恢複到原來的直徑，使HDPE管漲貼到舊管道的內(nei) 壁上，與(yu) 舊管道緊密的配合，形成HDPE管的防腐性能與(yu) 原管道的機械性能合二為(wei) 一的一種“管中管”複合結構。管道修複後在使用過程中，由於(yu) 管內(nei) 存在介質壓力，內(nei) 襯管終會(hui) 緊貼於(yu) 原管內(nei) 壁。

    此類修複技術一般適用於(yu) 結構性破壞不嚴(yan) 重的直圓形管道，可適用管徑範圍為(wei) 75～2000mm，管線長度1000m左右的各類管道。該技術因其具備衛生性能良好、過流斷麵損失小、變形適用範圍大以及可長距離修複等優(you) 點，已廣泛應用於(yu) 給排水等相關(guan) 管網修複工作。

 3.1.3  短管內(nei) 襯法修複技術

    短管內(nei) 襯法就是將短管在現場一邊焊接一邊拖入舊管道內(nei) ，後將新舊管道之間的間隙注漿填滿，這種修複方法通常在水流量較低的情況下適用。工藝示意圖見圖3。

  此方法在我國應用比較早，費用相對比較低，但由於(yu) 管道修複後斷麵損失比較大，目前逐漸被新工藝所替代。

3.1.4  碎（裂）管法修複技術

    碎（裂）管法是采用碎（裂）管設備從(cong) 內(nei) 部破碎或割裂舊管道，將舊管道碎片擠入周圍土體(ti) 形成管孔，並同步拉入新管道（同口徑或更大口徑）的管道更新方法。工藝示意圖見圖4。

 此類修複技術可適用於(yu) 陶瓷、不加筋混凝土、石棉水泥、塑料或鑄鐵管的舊管道更新，適用管徑範圍為(wei) 75～2000mm。
3.1.5  螺旋纏繞法修複技術

    螺旋纏繞法修複技術主要是通過螺旋纏繞的方法在舊管道內(nei) 部將帶狀型材通過壓製卡口不斷前進形成新的管道。管道可在通水的情況（30%以下）作業(ye) ，工藝示意圖見圖5。

螺旋纏繞法目前應用比較廣泛，采用該技術修複後的管道內(nei) 壁光滑，過水能力比修複前的混凝土管要好，而且材料占地麵積較小，適合長距離的管道修複。

3.1.6  不鏽鋼內(nei) 襯修複技術

    不鏽鋼內(nei) 襯修複技術是在舊管道內(nei) 部穿插內(nei) 襯薄壁不鏽鋼管，或將不鏽鋼板采用卷板形式在管道內(nei) 部進行焊接，整體(ti) 成型，從(cong) 而達到防滲漏、腐蝕的目的，亦可提高原管道耐壓水平 。由於(yu) 不鏽鋼內(nei) 襯可以阻止管道內(nei) 壁腐蝕，減小管道內(nei) 壁粗糙度，增加了水的過流量，使內(nei) 襯後的管道更安全、輕便、經濟，使用壽命更長，從(cong) 而達到修複的目的。從(cong) 國內(nei) 外舊管修複情況來看，由於(yu) 這項技術適應性強、質量可靠、可以帶水作業(ye) ，已在排汙管道上得到廣泛的使用。

3.2  適用範圍和使用條件

    目前，國內(nei) 外主要使用的非開挖管道修複技術工藝的適用範圍和使用條件見表1。

3.3  修複工藝選擇

    以上介紹的幾種管道修複技術為(wei) 目前國外應用較為(wei) 普遍的非開挖修複技術，國內(nei) 目前正處於(yu) 發展階段，尤其像北京、上海等重點城市目前正逐漸采用這些管道修複技術進行中心城區排水管道的修複更新。工藝選擇一般遵循以下原則：

    1）依據管道重要性、病害類別、損壞程度、影響範圍以及翻修改造的目標選擇合適的施工工藝；

    2）綜合勘查地表和地下障礙、道路及交通環境影響；

    3）考慮設施所在區域重要程度及社會(hui) 影響；

    4）滿足市容與(yu) 環保要求。

    總之，結合工程項目實際情況，選擇切實可行、經濟適用的非開挖管道修複技術工藝。

4  非開挖修複技術的前景
    非開挖修複方法的整體(ti) 優(you) 勢在於(yu) 修複的負麵影響小，占用場地比較少，對地麵、交通、環境以及周圍地下管線等等的影響很微弱。因此推廣非開挖修複技術在排水管道修複領域的運用勢在必行。
    非開挖修複方法推廣的難度在於(yu) 修複費用的居高不下，使得很多中小城市望而止步，其實綜合考慮交通、周圍管線開挖的危險、市民的生活質量等等因素，非開挖修複的費用是可以接受的，而且費用高的主要原因在於(yu) 材料*依賴進口，若我國非開挖修複技術研究進入全新的階段，材料能在國內(nei) 批量生產(chan) ，那麽(me) 修複費用也會(hui) 相應降低。所以非開挖修複技術在我國的發展是可以預測的，在不久的將來，此技術必定會(hui) 被排水和市政行業(ye) 所接受，並且廣泛的應用於(yu) 城市管道的修複中。

5  當前我國非開挖技術行業(ye) 存在的問題

    1）無統一的政府機構支持。到目前為(wei) 止，非開挖技術尚無明確的政府組織可以掛靠，沒有為(wei) 此項技術的規範製訂、發展規劃、技術推廣而設立專(zhuan) 門的政府機構，使得在跨部門、跨行業(ye) 推廣非開挖技術時需要反複溝通，且難度較大。

    2）無統一的非開挖施工技術規範。由於(yu) 沒有統一的政府組織，國內(nei) 至今尚無適用於(yu) 市政燃氣、熱力、給排水管道等相關(guan) 的、完整的非開挖施工技術規範，沒有形成與(yu) 非開挖的作用和地位相適應、能夠有力推動非開挖科技發展的政策法規環境。在非開挖工程設計、施工、質量檢驗與(yu) 驗收、工程管理與(yu) 定額編製上沒有依據，給政府監管、企業(ye) 操作帶來較大難度。

    3）低水平競爭(zheng) 。目前，由於(yu) 不正常的競爭(zheng) 、無準入製度管束等原因導致一些單價(jia) 已無實際意義(yi) ，這就進一步加大了風險，造成了不良循環，這也是造成整個(ge) 非開挖產(chan) 業(ye) 浮躁之風甚盛、產(chan) 業(ye) 不能持續健康發展的主要原因。綜觀全局看來，從(cong) 定額和市場分析入手，編製非開挖預算定額、提出市場指導價(jia) 已是當前急需解決(jue) 的問題。

    4）施工質量與(yu) 安全隱患。由於(yu) 缺少可遵循的各種非開挖施工規範，施工質量無法保證，安全事故頻發，非開挖施工造成的自來水管、燃氣管和光纜破損的重大事故經常發生。此外，在管道修複施工中，也出現過數起的較大的事故。

    5）缺乏相應的專(zhuan) 業(ye) 人才。隨著我國非開挖行業(ye) 的迅猛發展，新技術的不斷引進使技術人員和管理人員嚴(yan) 重短缺。人才素質不高不僅(jin) 會(hui) 造成上麵所述的各種問題，同時也阻礙今後非開挖技術的進一步引進和發展。非開挖是一個(ge) 技術含量較高的行業(ye) ，涉及的知識和技術領域較為(wei) 廣泛，而由於(yu) 目前非開挖市場較為(wei) 混亂(luan) ，效益不穩，國家各大專(zhuan) 院校培養(yang) 的非開挖人員中直接從(cong) 事非開挖施工的僅(jin) 寥寥幾人。

    6）非開挖技術推廣與(yu) 監管缺乏有效的科技支撐平台。非開挖施工需要對地下設施情況有清晰的了解，以達到式的效果。目前獲得地下障礙物信息的主要方式是開工前進行地下管線探測，但該方法很難得到地下設施權屬單位的支持與(yu) 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(jin) 給非開挖施工造成困難，也為(wei) 所有地下工程施工造成極大障礙，這凸顯了地下設施缺乏科學規劃和有效監管的問題。據不*統計，全國每年因施工發生的管線事故所造成的直接經濟損失約50億(yi) 元，間接經濟損失超過400億(yi) 元。

    7）非開挖科研投入嚴(yan) 重不足。非開挖科研工作作為(wei) 以社會(hui) 公益性為(wei) 主導的事業(ye) ，其投入應以政府投入為(wei) 主，但由於(yu) 沒有明確可靠的主管行政部門及資金渠道，導致非開挖技術的研發缺乏連續性與(yu) 係統性。
 6  結語
    管道非開挖修複技術作為(wei) 非開挖技術的一個(ge) 重要分支，在解決(jue) 現有管道存在的問題方麵發揮著重要作用。目前管道修複技術在國內(nei) 仍然處於(yu) 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(jue) ，尤其是有關(guan) 技術及管理機構應該盡早製訂一些實用的標準和規範。管道修複技術不論在經濟成本、社會(hui) 成本還是環境成本方麵都有著非常大的優(you) 勢，具有廣泛的應用空間，我們(men) 期待著在不遠的將來能夠看到管道非開挖修複技術有一個(ge) 更好的發展，達到科學化、規範化、標準化。