污水管网健康状况分析与修复技术选型

污水管网健康状况分析与修复技术选型

蒋涛

无锡市公用水务投资有限公司 214000

【摘要】污水管网是城市新陈代谢的重要基础设施，但由于管网建设时间延长，导致部分管网出现结构和功能缺陷，降低了管网的排水能力，影响了城市的正常运行和周边居民的生活。污水管网状况评估模型用于建立评估指标，分析管网状况，促进管网修复计划的制定，提高管网修复的效果。与开挖修复技术相比，短周期的施工、高安全性、良好的环境和交通影响都是非开挖修复技术的优势，而且应用范围更广。

【关键词】污水管网；健康分析；非开挖修复

引言

污水管网是城市排水系统建设的最大投资，也是城市重要基础设施。污水管网的正常稳定运行可以保证城市的正常运转，保证人民的生活质量，促进城市的经济发展，保证水环境治理工作的正常开展。然而，一些管网建设时间较长，污水处理设施维护不力，设施运行不畅。一些管网存在结构和功能缺陷，出现腐蚀、破裂、渗漏、沉淀等问题，降低了城市管网的排水能力，导致局部地区出现管道堵塞和污水溢出，使管网急需修复。

进行污水管网检测的好处：第一，污水管网能否稳定运行是可以通过早发现、早解决存在于管道中的问题。第二，有关管道修复养护的成本是可以通过检测来实现节约的。从利益的长远角度分析，用于花费在管道检测中的费用与低管网事故率的花费基本是可以相抵消的。研究显示，花费在抢修被破坏的管道中的费用要比主动维护出现问题的管道的费用高出一半以上。

因此，本研究对管网修复问题进行了研究，采用污水管网状况评估模型，选择管道结构和管道功能作为标准层，采用管道破裂程度、渗漏程度、管道填充等10个指标作为管网状况评估的指标层，对管网状况进行评估，然后根据评估结果，制定修复方案，提高管网的修复效率。开挖修复技术和非开挖修复技术都是管网修复技术。本文详细分析了优缺点、环境成本和其他方面，并对不同的修复工艺进行了比较和选择。

一、管网健康状况评价

针对城镇污水管网已经存在的问题，加上城镇居民对改善居住环境的迫切需求，目前已采取了一系列的措施对污水管网进行检测和完善修复,而在制定管道检测和养护修复方案之前，构建适合研究区域的污水管网健康状况评价体系，根据模型的评判结果合理的确定城镇污水管网检测和修复的优先次序，对高效管理和运维污水管网有着重要意义。

（一）管网健康

污水管网的完整性是指管网在规定的条件下能够安全稳定地发挥其预定的功能，并且不对经济环境产生不利影响。管网的健康状况关系到其执行预定功能的能力、对周围环境的影响程度以及管网受损后对周围环境的影响程度。能力越强，受影响程度越低、造成的影响越小,管道网络越健康。

目前，管网的健康问题主要分为结构缺陷和功能缺陷。结构性缺陷是指对管道本体结构的破坏和对管道刚度、强度和结构稳定性的影响，主要有破裂、变形、起伏、错口、腐蚀、脱节、渗漏等；功能性缺陷是指影响排水通畅的管道横断面的变化，主要有浮渣、沉积、结垢等。

（二）健康状况评价指标拟定的理论依据与原则

筛选指数的确定是调查城市污水管网健康状况的前提条件，正确有效的筛选指数是健康评估结果可靠性和准确性的前提条件。国内外用于评估污水管网的许多指标有：管径、管道材料、管龄、覆土深度、道路类别、管道腐蚀介质、管道缺陷状况等。由于污水管网本身的复杂性和多样性，有许多影响污水管网健康的因素，这些因素相互作用，相互关联。在选择指标时，应考虑到以下原则:

（1）科学性原则

所选指标能够反映城市污水管网的主要特点和实际情况，对管网的整体状况有很好的测量影响。指标的选择具有一定的科学性。

（2）完备性原则

污水管网的健康评估是一个由不同层次的元素组成的综合系统。其指标体系可以从不同层面和角度全面描述污水管网的健康状况，如预测管道的健康风险、管道的功能、确定结构状况等。

（3）简洁性原则

为了确保重要的属性和因素不被忽视，应尽可能地选择具有代表性的诊断指标。

（4）相对独立性原则

每个指标所表达的信息不应该是重复的，指标是相对独立的。

（5）可行性原则

指标体系应以完全有效为目标，所选指标应与使用现有技术可获得的数据相一致。

（三）管网健康状况评价系统

管道的健康状况实际诊断是基于对管道检测结果的评价，通过对污水管网结构性、功能性缺陷的定义分析，选取管道结构状况和管道功能状况作为准则层，管道破损程度、管道变形率、管道过水断面损失率等10个指标作为指标层对管网健康状况进行实际诊断分析,有关管道结构性缺陷和功能性缺陷的实际情况是可以通过诊断管道健康状况的实际结果得出的。

迄今为止，尚未有统一的划分管道健康状况的等级标准，根据管道状态的诊断结果，Wayne等分为五个等级标准，分别是状态良好、常规监测、重点考察、计划更新和马上更新。而六个等级（非常差、差、中等、好、很好、非常好）的划分则是美国Best Practices组织以管道的评价结果确定出来的，其划分标准主要以管道的腐蚀情况和剩余管壁厚度为考量。

根据污水管网健康状况评价指标层次结构分析,综合国内外对于管道状况分级评价的研究成果，将污水管网综合健康状况划分为“健康(I级)、亚健康(II级)、病态(I级)、疾病(IV级)”四个等级，风险预测分析结果分为“状况良好(I级)、风险较低(II级)、中等风险(I级)、重大风险(IV级)”四个等级，实际诊断分析结果分为“轻微或无缺陷(I级)、中度缺陷(II级)、严重缺陷(II级)、重大缺陷(IV级)”。

二、管网修复技术

（一）开挖修复技术

开挖修复的施工流程一般为：设置施工图纸→设置围栏等警示标志→按井位弹墨线放样→切割破除路面→开挖沟槽→排管→砌筑检查井→管道闭水试验→回填沟槽→恢复路面→维护路面→拆除围栏。

（二）非开挖修复技术

整体修复和局部修复都属于非开挖修复技术。紫外光固化修复技术、钢套环修复技术、局部树脂固化修复技术、注浆法修复技术等技术是中国当前较为常用的管道非开挖修复工艺。

（1）紫外光固化修复技术

作为原位固化修复技术之一的紫外光固化修复技术属于整体修复。紫外线照射修复中的管道，已经插入进管道中的玻璃纤维软管固化了，并且粘合在了原管道内壁，就此一个硬衬形成。使管道得以修复。紫外线固化修复技术可以广泛应用于圆形截面管道的修复之外。几乎所有的断面形状都适用。维修时间很快，可以在几小时内完成。一旦修复完成，就可以投入使用，而不需要开挖路面,设计方便、简单，成本低。

（2）钢套环修复技术

钢套环修复技术属于局部修复，是指利用专业的液压设备对止水领子施加压力进行局部修复，具体做法就是固定安装在管道接口处或者在已经出现损坏部位的就位实现消除渗漏。快速度、短周期的施工，较好的修复稳定性等都是钢套环修复技术的优势，但是依然不能忘却它的缺陷：影响溢流段和流态。不锈钢双胀环修复技术和不锈钢发泡筒修复技术都是最常用的技术。

（3）局部树脂固化修复技术

局部树脂固化修复技术也被称为毡筒气囊局部成型法。这种技术是将树脂混合物涂在玻璃纤维毡上，然后由空气压缩机施加压力，使气囊膨胀，将毡紧紧压在要修复的管道内壁上，然后在常温或加热的情况下将毡固化，形成内衬，方便修复管道。作为局部修复领域的局部树脂固化修复技术具有针对性强，可以降低修复成本，可以提供快速、高质量的修复的优点，但材料成本高，缺乏完整性。

（4）注浆法修复技术

什么是注浆法修复技术？就是管道的修复是通过管道的裂缝或界面被注入大量的无机物或化学物质的浆液。

用注浆法修复的管道结构必须是完整的。注浆法主要用于修复管道（连接段）或砖砌下水管道的渗漏。灌浆方法的特点是施工成本低，密封性能强。它适用于许多管道，但施工质量难以保证，它可以与其他非开挖修复技术结合使用。工程采用的辅助修复（预处理灌浆）技术是地基加固和防渗漏施工。

（三）修复技术比选

（1）功能性缺陷修复

管道疏通技术对于管道功能性缺陷的处理发挥着巨大的作用，现如今，推转杆疏通、水力疏通等都属于常用的疏通技术。

（2）结构性缺陷修复

目前，开挖修复技术和非开挖修复技术往往被人们用来修复道路排水管网。路面非常的宽阔、交通情况好的线路、其他城市功能不会被其影响等都适用挖掘和修复技术。而非开挖修复技术则对拥有大流量的交通进行修复、地下管线复杂、开挖深度大、工作面不足或基坑支护成本高、对城市环境影响大的管线地段。

由于施工周期长，安全性低，城市交通负担加重，对周边居民影响大，在采用开挖修复技术时，非开挖修复技术是首选。但是，如果管道出现变形、有义务传入、接错支管等问题，那么这些情况都是不适用非开挖修复技术的，在这个阶段应采用开挖修复技术。

三、结束语

鉴于目前污水管网存在的问题，利用污水管网状况评估模型对污水管网的状况进行了分析。利用状态评估模型对现有污水管网进行分析，便于确定管道维修的优先次序，调整管道维护方案，提高管道维护和维修的效率。在管网修复技术中，出现较晚但却飞速发展的非开挖修复技术与开挖修复技术相比，施工效率能得到大幅度提升的是非开挖修复技术，可以控制施工成本，减少施工影响规模，保证施工安全，因此得到了广泛的应用。本文通过比较不同修复技术的异同，针对其使用的条件与每种修复技术的优缺点，并根据施工中的实际情况选择了具体的修复技术。

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作者简介： 蒋涛 1985.05 男 泰州 汉 本科 项目经理 研究方向:市政工程，污水管网修复、污水处理