市政地下给水管道非开挖内衬维修技术

市政地下给水管道非开挖内衬维修技术

张原润

 重庆市忠县自来水有限公司 重庆市忠县 404300

摘要：作为现代化城市不可缺少的重要设施之一，城市的给水管网是关系到城市发展的基础，其既具有明显的全局性，同时也表现出了明显的先导性。为了更好地适应城市应用需求，对管道进行修复的过程中，在保证修复效果的前提下，最小化由此带来的负面影响是极为必要的。

关键词：市政地下；给水管道；非开挖内衬；维修技术

1市政给排水工程中非开挖技术概述

市政给排水工程非开挖技术是为了确保地貌环境在实际施工过程中不会受到影响所采用的新型技术。其技术主要应用在地下排水工程管道施工环境内，相比较传统管道开挖技术而言，利用非开挖技术不但能够有效降低施工建设成本，更能够有效缩短施工时间，减少精力投入，为城市交通环境稳定性构建提供良好技术平台。首先，施工流程是通过地下钻孔方法，顺着打孔设计轨迹进行导向孔工作，而后再进行回扩，当孔径满足实际管道敷设尺寸时，再将待铺设管道拉入孔内。期间，施工流程应当时刻秉承导向仪数据进行测量校对，这样才能够确保整体导向工作与后续管道相互契合，并确保市政给排水工程管道体系完善。另外，在进行市政给排水工程非开挖施工过程中，依据施工方法特性，在实际道路及农田环境中，能够确保实际交通体系不会受到影响，并且也不会破坏地貌植被，在整体生活环境体系内部工作过程中，更不会造成较大干扰。此种施工优势是开挖工作所无法具备的，同样在实际环境营造方面，开挖工作也难以保证整体工程环境保持系统性，以至于后续工作延伸难以有较好进展条件。其次，在建筑物环境和交通干线地段内，利用非开挖技术能够确保地下环境稳定性，针对相应管线条件能够有效避让，对整体功能环境而言又具备有效空间在地下环境统筹优势，从而确保了整体工程质量条件完善，并为后续施工成本提供良好协调平台。但若出现大范围地质阻碍情况，针对非开挖施工技术便会造成难以处理的情况，同样这也是当前市政给排水工程非开挖技术有效开展的核心技术难题。

2非开挖技术种类及特点分析

2.1不锈钢双胀环修复技术

此项非开挖技术通过在管道局部损坏部位安装环状橡胶止水密封带和不锈钢套环以达到止水目的。(1)适用范围。此技术适用于钢筋混凝土管材、球墨铸铁管材等超大管径排水管道修复。当排水管道出现错位、脱节、变形等结构性缺陷，以及管道内壁出现露石、沙眼、剥落等病害时，可以采用不锈钢双胀环修复技术。(2)优点。施工便捷、修复速度快，修复后质量稳定性较高，止水套环具备良好抗内压效果，与管道开挖技术相比，此项技术可节省路面开挖与修复产生的费用，减少对周围建筑物和正常道路交通影响。(3)缺点。造成排水管道断面一定损失，影响后续管道养护疏通作业。

2.2不锈钢发泡筒修复技术

此技术通过在排水管道局部损坏部位安装不锈钢薄板和泡沫塑料板以达到修复目的，在安装泡沫塑料板时需要将其卷成桶状，喷涂发泡胶，借助膨胀气囊使泡沫塑料板紧贴管口，起到止水作用。(1)适用范围。适用于塑料管材、钢筋混凝土材质的排水管道局部修复，要求所修复管道不存在明显线形变化，管道壁体结构较为稳定。(2)优点。施工速度快，可带水作业，修复效果好，基本不会引起水流变化。此项技术施工成本较低，无需开挖路面，对道路交通影响小。(3)缺点。此项技术要配合使用土体注浆技术，造成管道断面出现损失，不利于后续养护疏通设备维护。

2.3现场固化修复技术

此项技术主要借助气囊成型技术促使涂灌树脂的毡筒紧密贴合需要修复部位，再用紫外线固化此处，达到修复目的。(1)适用范围。适用于钢筋混凝土材质排水管道局部和整体修理，对管径超过800mm的管道需要施工人员下井管修理，对管径800mm以下管道用电视监测车自动探测修复位置，放入气囊固定后进行修复。不适用于管道基础断裂、连接口错位、坍塌变形等损坏修复。(2)优点。施工时间短，可多点位同时修复，提高施工效率。施工成本低，无需开挖路面，不会产生施工垃圾。(3)缺点。需要联合使用土体注浆技术。

2.4机械制螺旋管内衬修复技术

此技术通过在旧管道内部不断前进使带状型材形成新管道，并在新旧管道之间注浆，促使新管道紧密贴合旧管道，形成新的管道整体结构。(1)适用范围。适用于大型矩形箱涵和不规则排水管道修复，固定口径技术可修复450mm～3000mm管径排水管道，扩张法可修复150mm～800mm管径排水管道。此项技术不适用于发生严重沉降、管道接口错位的窖井修复。(2)优点。此项技术可在保持水流30%情况下完成修复作业。新管道口径与原管道相比会缩小5%左右，因新管道内壁粗糙系数较低，使其整体水流输送能力不会发生较大变化。(3)缺点。此技术需要联合使用土体注浆技术，在下放新管材后注浆，用于新管材固定。

3地下给水管道非开挖内衬维修技术设计

3.1管道预处理

在对管道内衬进行修复前，首先需要结合管道的实际情况实施合理的预处理。这样做的目的，一方面是为后续更加全面地对管道内衬存在的问题进行修复提供基础，另一方面也是最大限度保障修复的质量。考虑到现阶段管道内衬的主要问题可以分为功能性缺陷和结构性缺陷2种，因此，本文在预处理阶段分别对管道内衬进行超高压水清洗，同时对管道内壁进行喷砂处理。在实施超高压水清洗阶段，本文综合考虑了其在施工安全性和环境安全方面的优势，同时水自身的属性特点也使得其可以达到去除混凝土表面附着物的效果，而且不会对管道内衬中的钢筋结构造成影响。在具体的实施过程中，本文首先分析了管道的材质及管道的实际缺陷程度，清洗压力不宜低于400MPa，但最大强度应控制在2500MPa以内。一般情况下，将超高压设备调节至六孔自旋转模式，实施对内衬的清洗，采用支架方式将高压喷头置于管道正中心位置。这样做的目的是确保作用于管道内衬各个位置的水压强度保持一致。对于高压喷头在管道内部移动方式的控制，本文利用卷扬机牵引方式来实现。具体的施工方式如图1所示。

图1超高压设备架设方式示意图

在此基础上，结合管道内衬附着物的总量及附着程度，差异化地调节清洗装置在管道内的移动速度。一般情况下，最小速度不宜低于1.0m/min，否则可能会导致管道内衬在长时间高强度水压的作用下出现破损；最大速度不宜高于3.0m/min，否则可能会导致管道内衬的附着物无法实现彻底清除。通过这样的超高压清洗方式，有效去除管道内所有管瘤、杂质，使得后续的处理能够直接作用在管道内衬的原始表面。完成上述处理过后，本文对水洗后的内衬进行喷砂处理，通过这样的方式降低残留物对管道内壁表面粗糙度的影响，使得母管能够与内衬材料之间实现较强的粘结。在具体的实施过程中，将喷砂设备停放在工作井一端，同样利用清洗阶段使用的控制装置、支架将喷砂管固定在管道中心位置，按照缓慢匀速的方式回收喷砂管，速度在0.6~1.5m/min之间，以此实现对管道内衬的完整喷砂处理。采用高质量棕刚玉作为磨料，粒度大小控制在1.0~2.0mm范围内。除此之外，为了避免喷砂管喷出的磨料、粉尘影响后续施工人员的安全，在工作井的另一端设置抽吸车，同时减少施工对环境带来的空气污染。

3.2管道内衬修复

在完成上述的预处理后，本文将填充树脂的纤维软管作为管道内衬修复材料，利用水压将软管翻转至待修复的管道内，利用软管树脂侧的粘性，使其与待修管内衬表面形成紧密的贴附关系。通过这样的方式形成“管中管”结构，实现对管道内衬功能的修复，并且不需要进行开挖施工。在具体的施工过程中，首先结合给水管径的基础参数信息制作纤维软管。其次在填充树脂阶段，需要按照5％~10％的余量标准实施对树脂总量的控制。在填充方式上，利用轧辊设备将树脂均匀地填充到软管的各个部位。施工中受软管的属性特征影响，对其进行保存和运输的过程中，需要保障环境温度在5℃以下，同时避免长时间直接和间接日照。在将树脂纤维软管翻转到待修复管内的过程中，以管道对应的井口作为施工位置。由于本文主要针对给水管道的修复，因此利用不超过材料允许应力的静水头压力实现对软管的翻转，对于其他类型的管道，也可以利用空气压力执行这一操作。在翻转前，在软管表面施涂润滑剂，以此降低软管翻转置入时的摩擦力，确保软管翻转可以顺利转至下一个预设点。最后是对软管的固化处理，考虑到市政管道修复环境的条件，本文采用常温固化法进行固化。在确保整个待修复区域充满水体后，当水体温度达到树脂固化温度时，即完成了对管道内衬的修复。

4应用分析

4.1工程概况

本文进行应用测试的管道修复工程为某市给水主干管道。对待修复管道的具体情况进行分析，其结构类型为DN1200钢筋混凝土道管，管道的总长度为905m，单段管节的长度为2.0m，管道对应的检查井埋深达到了5.6m，口径为DN700mm。对管道周围的地下环境进行分析，管顶与地下水位线之间的距离为5.5m。对管道存在的问题进行检测，分析该段管道内存在严重的功能性和结构性缺陷，其中，功能性缺陷主要为沉积严重，厚度达到了42.0cm。结构性缺陷主要为接口错口、脱节，距离达到了20cm，并伴随有漏水情况。具体的指标参数见表1。

表1修复前管道内衬指标参数统计表

在此基础上，采用本文设计的修复技术对其进行处理，并对比处理前后管道的指标参数信息。

4.2应用效果

在利用本文研究的市政地下给水管道非开挖内衬维修技术进行工程施工时，参与施工的工人共计11人，共计作业时间为29h。修复前后的管道内衬如图2所示。

图2管道修复前后对比图

根据图2，对修复前后管道的表观状态进行分析可以看出，管道内衬整体的完整性明显得到提升，脱节和错口问题也得到了有效解决，未见沉积。在此基础上，为了进一步对修复后管道内衬的具体效果进行分析，本文统计了详细的指标参数，得到的数据信息见表2。结合表1对表2中的数据进行分析可以看出，修复后，管道内衬的充满度明显降低，这也使得其能够承载更大的流速。对流速信息统计结果进行比较可知，经过修复后给水管道的整体流速提升至1.20m/s以上，对应的流量也稳定在30.0L/s以上，与修复前相比，有明显的提高。不仅如此，修复后管道内衬的粗糙度为0.008，与修复前相比，降低至原有水平的一半以下，这也大大降低了后续运行使用过程中出现沉积的可能性。对管道的坡度信息进行分析，修复前管道部分位置已经由于漏水问题出现了不同程度的沉降，对应的坡度也表现出了不稳定性，但是在修复后的管道检测结果中，整体坡度均为3.15°，具有较高的一致性和稳定性，表明其有效解决了管道漏水问题对地质带来的影响，这也是管道流速和流量得到提升的关键原因之一。结合上述分析结果可以判断，本文研究的市政地下给水管道非开挖内衬维修技术可以实现对管道内衬功能性缺陷和结构性缺陷的有效治理，保障管道运行的可靠性。对于实际的管道内衬修复施工而言，具有良好的应用价值。

5结语

大多数城市已经逐步形成了相对完备的给水管网系统。但是随着服役年限逐渐增加，管道在功能性及结构性上表现出的缺陷也越来越明显。其中，管道内衬腐蚀和接口老化是最突出的问题之一，由此引发的水体渗漏会在一定程度上加速管道底部的水土流失，使得管道周围的土体发生变形，间接导致管道出现不均匀沉降风险，产生爆管事故的可能性将会大大增加。

参考文献

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