莊奇翼

（永建設(shè)計集團有限公司，福建 廈門 361000）

1 項目現(xiàn)狀分析及存在的問題

本次設(shè)計范圍包括高新區(qū)內(nèi)27 條市政道路，污水管道總長37 359.10m，污水檢查井1 335 個。檢測報告共計1 792 個結(jié)構(gòu)性缺陷、226 個功能性缺陷，合計2 018 個缺陷。缺陷情況見表1。

表1 管道結(jié)構(gòu)性狀況

2 管道修復原則

（1）根據(jù)項目特點和業(yè)主方要求，本方案僅對管道二、三、四級缺陷進行修復。（2）管道損毀長度較短或埋深較淺的，原則上采用開挖更換新管道。（3）橫穿機動車道管存在缺陷的，原則上優(yōu)先采用非開挖工藝進行修復。（4）管道損毀長度較長或開挖有困難地段，原則上采用非開挖工藝進行修復。（5）管道功能性缺陷如沉積、障礙、殘墻、結(jié)垢等，采用機械清通；樹根采用機械清通，破損點采用局部點樹脂固化加固。（6）管道結(jié)構(gòu)性缺陷根據(jù)缺陷長度和缺陷等級視情況采用原位固化內(nèi)襯CIPP、局部點樹脂固化法、短管置換、開挖修復等工藝，具體實施方案結(jié)合工藝特點和管道現(xiàn)場施工條件確定。

3 管道修復方式

根據(jù)管道缺陷情況和管道承載能力，管道修復方法一般分為開挖修復方式和非開挖修復方式。開挖修復方式即使用挖掘機械開挖溝槽，在管道安裝、修復或置換完成后再回填溝槽。開挖修復方式施工的優(yōu)點是施工相對便捷、操作直觀，但需要破除現(xiàn)狀路面，對路面結(jié)構(gòu)有一定的損壞，在一定程度上影響道路的使用壽命；同時，開挖修復方式施工時需要占據(jù)多幅路面，甚至阻斷道路正常通行、施工工期長，對附近的交通、臨街的商業(yè)活動、居民出行造成較大影響。因此，開挖修復方式適用于人口密度不高、施工現(xiàn)場較為寬敞、對交通影響較小的場所。非開挖修復方式避免了開挖修復方式影響路面、影響交通的缺點，但是，操作沒有開挖修復直觀，需要管線探測等相關(guān)機器的輔助，對操作人員水平要求更高。常見的非開挖修復方式有以下幾種：

3.1 原位固化法

原位固化法按照軟管進入原有管道的方式不同可分為翻轉(zhuǎn)式和拉入式兩種工藝。軟管的固化工藝目前包括熱水固化法、蒸汽固化法和紫外光固化法。水翻轉(zhuǎn)——熱固化法是采用樹脂加熱固化的原理，在不用對修復管道進行開挖的情況下，將未成型樹脂軟管利用水壓或氣壓翻轉(zhuǎn)至管道內(nèi)部，然后對管道內(nèi)部熱水或蒸汽加熱，使樹脂在管道內(nèi)部固化，在原有破損管道內(nèi)部形成新的“管中管”的一種新興、高效的管道修復工藝，適用于管徑150～2 200mm 的排水管道、檢查井井壁和拱圈開裂的局部和整體修理。拉入式原位固化法常見的有紫外光固化修復法。紫外光固化修復法是玻璃纖維軟管內(nèi)襯修復工藝，同樣采用翻轉(zhuǎn)方式將預制好的軟管襯入管道后固化，材料采用玻璃纖維樹脂，并利用紫外光加熱固化。紫外光加熱固化宜滿足下列條件：管徑小于600mm 的排水管道；管道結(jié)構(gòu)性缺陷呈現(xiàn)破裂、變形、錯位、脫節(jié)、滲漏和腐蝕，且接口錯位不大于直徑的15%；管道結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定；管道線形無明顯變化；管道壁體堅實不酥化。紫外光加熱固化不適用于管道基礎(chǔ)斷裂、管道坍塌、管道脫節(jié)口呈倒載式狀、管道接口嚴重錯位、管道線形嚴重變形等結(jié)構(gòu)性缺陷損壞的修理。

3.2 點狀原位固化法

采用原位固化法對管道進行局部修復的方法也稱局部內(nèi)襯修復工藝。樹脂固化內(nèi)襯局部修復法是與原位固化法翻轉(zhuǎn)整體內(nèi)襯相似的一種技術(shù)，其原理是將含有促進劑的特種樹脂涂抹在玻璃纖維材料上，將纖維材料包裹在修復氣囊上，然后放入待修復的管道，定位后充氣，以便含有樹脂的纖維材料緊緊地貼在管壁上，最后采用常溫固化方式使樹脂發(fā)生化學反應(yīng)，最終生成玻璃纖維增強塑料。此方法適用于管徑 200～1 500mm的排水管道，同時，每個病害點的長度不宜超過10cm。點狀原位固化法主要工藝流程如下：首先，將待修復的管道上下緊鄰關(guān)口及前一段排水管關(guān)口分別用堵水氣囊（即上、下游各個堵水氣囊）堵住，然后對管道進行清淤。其次，用合適的樹脂浸透氈筒繞于氣囊上，在CCTV 機器人的引導下到達要修復的地點，向氣囊充空氣、蒸氣或水，使氈筒和補丁被壓覆在管道上，保持壓力待樹脂固化，氣囊泄壓縮小并拉出管道。最后，用CCTV 機器人進行施工質(zhì)量檢測。

3.3 不銹鋼內(nèi)襯修復

不銹鋼內(nèi)襯修復也稱不銹鋼快速鎖修復。小型管道局部修復專用系統(tǒng)是由沖壓加工成型的高品質(zhì)不銹鋼套環(huán)、專用鎖緊機構(gòu)和橡膠圈3 部分組成，相較于其他局部修復工藝，可用于任何材質(zhì)的排水管道和一定壓力的給水管道的局部修復，修復過程無須斷水，操作簡單、可靠高效。此外，對于缺陷沿管道軸向方向長度較大時，可將若干個連續(xù)搭接安裝，實現(xiàn)修復，理論上可無限延長。適用管徑：DN150～DN700mm。大直徑管道局部修復是由數(shù)控加工的高品質(zhì)不銹鋼環(huán)片、專用鎖緊螺栓和橡膠圈3 部分組成。管道修復施工時，工人進入待修復管道部位，先將不銹鋼環(huán)片預拼裝成比管道內(nèi)徑略小的套環(huán)，后將EPDM橡膠圈套在套環(huán)外面，然后將套環(huán)正確放置在擬修復部位并采用專用安裝工具將快速鎖套環(huán)撐開張緊，使套環(huán)和橡膠圈與管壁緊密、無縫貼合后將專用鎖緊螺栓鎖死，完成對管道的局部修復。相比于其他局部修復工藝，可適用于任何材質(zhì)的排水管道和一定壓力供水管道的局部修復。根據(jù)直徑的不同，通常由2～3 片不銹鋼管片組成，修復過程操作簡單、結(jié)構(gòu)可靠、效率高。此外，對于缺陷沿管道軸向方向長度較大時，可將若干個連續(xù)搭接安裝，理論上可無限延長。適用管徑：DN600～DN1800mm。不銹鋼快速鎖修復有采用氣囊安裝和人工安裝兩種方式，主要工藝流程如下：

（1）采用氣囊安裝的不銹鋼快速鎖應(yīng)按下列步驟操作：在地表將不銹套筒和橡膠套預先套好，并檢查鎖緊裝置可正常工作；分別在始發(fā)井和接收井各安裝一個卷揚機，將快鎖固定在帶輪子的專用氣囊上，然后在CCTV 或QV 的輔助下將氣囊牽拉至待修復位置；在CCTV 或QV 設(shè)備的監(jiān)控下，緩慢向氣囊內(nèi)充氣，使不銹鋼快速鎖緩慢擴展開并緊貼原有管道內(nèi)壁，氣囊壓力宜控制在3.5～4.0bar；確認不銹鋼快速鎖完全脹開后將氣囊壓力卸掉并收回。（2）采用人工方式安裝的不銹鋼快速鎖應(yīng)按下列步驟操作：將不銹鋼環(huán)片、橡膠等從檢查井下入并送到待修復位置；到達待修復位置后，先將不銹鋼環(huán)片拼裝成小直徑套筒，再將橡膠套套在不銹鋼套上，安裝時橡膠套迎水邊坡朝來水方向；將裝好的不銹鋼快速鎖安放到待修復位置，用專用擴張器對不銹鋼套筒進行擴張，待擴張到橡膠套密封臺基本貼近管壁時，使用擴張器上的輔助擴張絲桿緩慢擴張，在擴張過程中可用橡膠錘環(huán)向振擊快速鎖，確認各個部位與原管壁緊貼合后將緊固螺栓鎖死，完成安裝。特別注意，需要人工井下作業(yè)時，必須保證井內(nèi)通風、持續(xù)測量井內(nèi)氣體含量，確保作業(yè)環(huán)境安全；同時，應(yīng)保證充分的照明，井下作業(yè)照明不宜小于50lx。

3.4 墊襯法工藝

墊襯法工藝是指用速格墊材料預制成與修復管道相配套的內(nèi)襯墊結(jié)構(gòu)，用機械設(shè)備牽引入清理干凈的管道內(nèi)，向內(nèi)襯注水或充氣，利用水壓或氣壓將內(nèi)襯熱撐起，形成管狀結(jié)構(gòu)。速格墊與原管內(nèi)壁間的空隙進行填充灌漿，灌漿料采用與之配套的漿料。灌漿料固化后，速格墊便通過錨固件與灌漿料形成一個整體，在管內(nèi)形成新的內(nèi)襯結(jié)構(gòu)層，達到對原管道的修復作用。墊襯法施工工藝如下：布置施工用地，材料進場、安置施工用水用電等設(shè)施設(shè)備；對管道內(nèi)泥砂等雜質(zhì)進行清理；缺陷預處理：管道結(jié)構(gòu)不滿足相關(guān)規(guī)范、設(shè)計要求時，應(yīng)先采用相應(yīng)的方法對管道結(jié)構(gòu)進行加固處理后，再進行墊襯法施工；管道基層經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)較大空洞，存在不穩(wěn)定等隱患時，應(yīng)對基層土體進行固化加固處理，管道結(jié)構(gòu)安全時，管內(nèi)缺陷不影響墊襯法施工、或墊襯法施工后可對缺陷進行修復的，可不作處理；管道結(jié)構(gòu)安全時，管內(nèi)缺陷影響墊襯法施工，應(yīng)進行處理，對脫節(jié)、破裂、滲漏等可作局部脂固化法進行修復，大管徑可人工進行修復。

4 修復方式選擇

按照管道修復原則，結(jié)合現(xiàn)場實際情況和經(jīng)濟技術(shù)分析，本工程對管道缺陷采用的修復方式見表2 和表3。

表2 結(jié)構(gòu)性狀況修復方式

表3 功能性狀況修復方式

據(jù)調(diào)查，現(xiàn)有管道非開挖修復材料及工藝種類繁多，不同廠家生產(chǎn)工藝略有不同，造成同一種修復方式的修復效果存在差異問題。在實際工程應(yīng)用中選擇非開挖管道修復方式時，應(yīng)在遵守非開挖技術(shù)指南和相關(guān)國家規(guī)范的同時，考慮修復材料的實際材質(zhì)和適用條件，參考以往該工藝在管道修復工程中的恢復、運行情況，慎重選擇修復方式。本工程已竣工驗收，根據(jù)竣工驗收情況，本次設(shè)計采用的非開挖修復方式修復后的管道運行效果較好，質(zhì)量符合驗收規(guī)范。