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非开挖垫衬法在市政排水管道修复施工中的应用

陈思奇

武汉市政工程设计研究院有限责任公司

摘要：市政地下排水管道作为城市建设的基础工程，对于城市居民的生活具有重要影响。排水管道建成后经过若干年的使用和管道外部环境的变化，会产生破裂或缺陷，导致雨、污水外流，影响周边环境。因此在排水管网的运行维护过程中应及时对破损的管道进行修复。非开挖修复技术具有对道路交通、周边环境影响小、施工效率高等优点，已开始广泛的应用于地下排水管道的修复。

关键词：非开挖垫衬法；市政排水管道；应用；

引言

市政排水管道是收集和输送城市雨污水的重要设施系统，其运行维护是城市管理者的重要工作，截至2018年，我国城镇排水管道长度约68.3万公里，其中有5.8万公里管道已经运行超30年[1]，管网老化引发的城市内涝、道路塌陷等事故呈高发态势，老旧管网的健康检测与修复改造工作成为我国城市建设中的中心问题。传统的管道修复施工一般应用开挖更换的方法，对周边交通、环境、构筑物及居民生活影响较大，尤其是在城市繁华路段或人流出行高峰时段进行时，特别需要优化选择修复施工方法，如果能够应用非开挖施工技术，则能在很大程度上破解出现的这些问题。

1非开挖垫衬法概述

1.1管道非开挖修复工艺

非开挖修复技术是指采用少开挖或不开挖地表的方法进行管道修复更新的工艺。目前，国内市政排水管道采用较多的非开挖修复工艺有紫外光原位固化法、机械制螺旋缠绕法、原位热塑成型法、短管置换法和垫衬法等。其中，紫外光固化原位法因施工便捷、可控性强等优点正在迅速普及。然而，由于紫外光自身穿透能力的局限性和对原管断面状态的依赖性，其在大管径、高埋深的管道结构性修复中往往难以达到设计的壁厚，垫衬法因其修复完成后内衬管为注浆体与衬砌层复合结构，更容易达到结构性修复目的，因此也逐渐在国内地下管道非开挖修复项目上开始运用。

1.2垫衬法工艺介绍

垫衬法修复技术是指将含有锚固键的垫衬型材作为修复的内衬，拖入待修复的管道中利用充气或注水的方法使其与管壁充分接触。通过灌浆将型材与管壁之间环状间隙进行填充，使型材和注浆料及原管道形成一个整体结构层，从而达到对老旧的管道维护修复处理的作用。

1.3垫衬法技术特点

非开挖垫衬法具备多方面技术特点，包括：（1）耐腐蚀性能，高分子材料的垫衬型材耐腐蚀和耐酸碱性强，能够保证管道修复后的耐久性要求；（2）高抗压性能，非开挖垫衬法利用注浆料使原管道结构与垫衬型材紧密结合形成整体复合结构，共同承担原有荷载，增强抗压能力；（3）加固性能，流动性较好的注浆料可以对管道缺陷部位及接头缝填充，达到对管道加固效果，这与注浆料本身较高的强度也有直接关系；（4）抗变形性能，由于垫衬型材具备较强的抗撕裂强度和抗拉伸性能，能够实现对市政管道二次变形的较好控制，修复结构层能够在变形情况下正常发挥作用；（5）施工便利，无需使用大型设备进行施工，对于环境复杂位置的市政管道，在较短时间内安全可靠的完成施工；（6）保证管道过流量，虽然非开挖垫衬法的应用会一定程度减小原管道内径，但接触水流面的垫衬型材因本身粗糙系数低，对于大管径钢筋混凝土管道修复后管道过流能力在一定程度会加强。

2非开挖垫衬法的应用

2.1管道清洗预处理

采用高压射水疏通冲洗管道，喷射压力15~30MPa，清除管道表面的杂质、油渍和疏松结构，稀释管内淤泥，预处理基本要求：清垢率95%以上，无块状杂物等。

2.2特殊缺陷局部修复

对于管内的特殊缺陷，包括原有管内存在的树根及较硬突起物、管道由于塌陷或周边施工造成的较大变形、管道存在的过大空洞或漏水严重等问题，需要采取相应的措施进行处理：（1）管内树根及较硬的突起物可采用铣刀机器人或人工手段进行切割或磨平；（2）管道塌陷或较大变形可采用铣刀机器人或人工手段先将变形突出部分切割磨平，然后在变形切割处采用钢圈内衬支撑；（3）管内过大空洞或漏水严重的情况，可先对漏水点或空洞处进行点修或局部注浆以起到止水或填充的目的。

2.3垫衬型材安装

根据需修复管道的内径及长度尺寸对型材进行尺寸下料，一般情况垫衬型材内径比原有管道内径小30-40mm。垫衬型材先预制好卷成圆筒状通过机械牵引和人工配合的方式拖入待修管道，采用自动焊机对进行高温热熔焊接。垫衬型材牵引置入速度控制在0.2m/s内以确保其平整进入管道，不得出现扭曲问题。铺设完成后，端口需通过螺栓和锚固板在管道壁上固定，最后安装预埋件并封堵，预埋件包括：排水排气管、回浆管、灌浆管。完成处理后，通过挡板固定气囊两端，将水注入速格垫内并对注水高度进行控制，注水高度应大于7.5m，垫衬型材支撑通过水的压力和重力实现，满足后续施工需要。

2.4灌浆施工

灌浆平台一般选择管道上游部位，待所有准备工作就绪后即可开始灌浆，注浆材料应具有抗离析、微膨胀、抗开裂等性能，需满足抗压强度等级>C30，流动度>270mm。从灌浆孔中注入浆液，使浆液填充垫衬型材与管道之间的间隙。结束灌浆后，需要开展闭浆处理，相较于上游管道口顶部，闭浆管高度需要高出1.5m，直至闭浆管出浆。完成灌浆后开展针对性养护，在将气囊拆除后，需及时开展端部处理，进而得到切口平整的排气管、灌浆管管件端部。

2.5检查验收

（1）主控项目

垫衬法修复管道的灌浆层平均壁厚不得小于设计值，采用测厚仪、卡尺等，参照设计文件进行量测，检查样品管或样品板。

（2）一般项目

管道线形应和顺，接口、接缝应平顺，新老管道过渡应平缓；管道内应无明显湿渍。确保型材内衬焊接质量采用充气加压检测双焊线接缝质量时，可向焊线之间的空腔充气，充气压力宜为0.05MPa-0.1MPa，充气后5min，焊缝不应漏气、脱开，压力应无明显下降，表明焊缝强度合格。

内衬与原有管道之间的环状间隙需进行注浆充填的，注浆固结体应充满间隙，应无松散、空洞等现象。将设计文件和施工方案记录进行对照。内衬两端与原有管道间的环状空隙密封处理应符合设计要求，且应密封良好。修复更新管道的检查井及井内施工应符合设计要求，并应无渗漏水现象。

3施工管理措施

为了确保非开挖垫衬法修复管道的施工质量，施工管理措施至关重要。这些措施涵盖了从施工前的准备工作到施工中的质量控制以及施工后的检查验收等多个方面，旨在保障整个施工过程的顺利进行和修复效果的达到设计要求。

1. 施工前准备

在施工前，必须进行详细的现场勘查和管道状况评估，了解管道的实际情况，包括管道的内径、长度、缺陷类型等。准备工作还包括：

管道清洗预处理：采用高压射水疏通冲洗管道，喷射压力应控制在15~30MPa，确保清垢率达到95%以上。

特殊缺陷修复：根据管道内的特殊缺陷，采用合适的处理方法，如铣刀机器人或人工切割树根和突起物，对塌陷或大变形区域进行支撑修复。

2. 施工过程质量控制

在施工过程中，严格控制各项工序的质量是保证修复效果的关键。具体措施包括：

垫衬型材安装：根据管道内径和长度进行尺寸下料，垫衬型材内径应比原有管道内径小30-40mm。型材通过机械牵引和人工配合拖入待修管道，使用自动焊机进行高温热熔焊接。牵引速度控制在0.2m/s以内，以确保型材平整进入管道，不出现扭曲。

灌浆施工：灌浆材料应具备抗离析、微膨胀、抗开裂等性能，且抗压强度等级不低于C30。通过灌浆孔将浆液注入垫衬型材与管道之间的间隙，确保浆液填充充分，闭浆处理后进行养护。

3. 施工后检查验收

施工完成后，需要进行严格的检查验收，以确保修复质量达到设计要求。检查验收包括：

主控项目：采用测厚仪、卡尺等工具对灌浆层平均壁厚进行量测，确保不小于设计值。

一般项目：检查管道线形、接口接缝和新老管道的过渡情况，确保无明显湿渍，内衬焊接质量通过充气加压检测，注浆固结体应充满间隙无松散空洞。

此外，还需对修复更新的管道检查井及井内施工进行检查，确保符合设计要求，无渗漏水现象。

4结束语

综上所述，为积极应对日益复杂的市政排水管道工程施工情况，全面提升工程经济、环境与社会效益，突破传统管道施工方式的局限性，可根据工程情况制定切实可行的排水管道非开挖施工技术方案。非开挖垫衬法作为成熟的非开挖修复技术，在工程中应用广泛，施工单位应提高对非开挖技术的重视程度，深入了解技术原理、工艺流程、施工方法与注意事项，充分发挥非开挖垫衬法的技术优势。

参考文献

[1]中华人民共和国统计局. 中国统计年鉴[M]. 北京：中国统计出版社,2018.

[2]张长沙,宋少杰.浅析非开挖施工技术在市政管道施工中的应用[J].科技风,2022(20):70-72.

[3]刘翔.非开挖垫衬法在市政修复施工中的应用[J].江西建材,2022(05):205-206+210.

[4]杨微.非开挖修复技术在城市排水管网改建工程中的应用[J].工程机械与维修,2022(01):156-157.

[5]邱海宇.非开挖技术在市政给排水工程中的应用[J].工程技术研究,2021,6(15):112-113.