首页 > 论文范文 > 工程工业论文 > 水利工程论文 > 水利规划论文 > 城市排水管道非开挖修复技术分析

城市排水管道非开挖修复技术分析

2024-08-23 96 上传者：管理员

摘要：城市排水系统已成为解决城市黑臭水体问题并提高污水处理效率的核心要素。随着城市的快速发展，排水管网非开挖修复技术因其环境影响小、施工速度快、造价相对低廉等特点逐渐受到重视和青睐。该文通过对数种常用的排水管道非开挖修复技术原理及特点的介绍，并对经济技术和应用情况进行分析，可为相关工作提供参考。

关键词：
城市排水管道
技术分析
排水管网
污水处理
非开挖修复
加入收藏

近年来，我国城市日益增长的污水处理量与逐渐下降的污水处理厂进水浓度的矛盾愈发凸显。目前我国城市污水处理厂约有5 500多座，其中38%左右的处理厂进水口COD浓度小于150 g/L，与设计进水水质相差甚远，污染物去除率逐年下降，愈发不能满足要求。前20年间，污水处理工艺和厂区运行管理水平与排水管网建设、管理问题矛盾突出[1]。由于原始施工质量、外界荷载作用及污水的冲刷和腐蚀等原因，致使排水管道出现不同程度的破裂、脱节、变形、塌陷等缺陷（图1—图4），从而影响到管道的使用年限。

据相关专家预测[2]，我国市区内污水管网缺失严重，已建管网功能不满足使用要求的已达到30%。检测及修复难度大是缺陷排水管道的主要特点。由于城市的迅猛发展，已建地下管网错综复杂，建筑物不断涌现，交通拥堵，给城市发展带来极大的压力，而且这种开挖修复的费用也相当昂贵，限制因素较多，在市区内也无法进行大面积施工。相比之下，无需开挖的新型技术，如无人机、智能化控制、自动化控制、智能化监控、智能化控制系统，更能够满足不同的需求，也可以减少对土壤的扰动，节省大量的人力物力。因此，有必要对城市排水管道非开挖修复技术进行研究和分析，为提高城市污水处理的质量和效率提供可靠的技术参考和解决方案依据。

图1管段脱节错口

图2管段错口

图3管网破裂

图4管网变形

1、非开挖修复技术发展历程

非开挖修复技术源自美国，用于工业管道维护和修复。从20世纪50年代以来，我国的管道非开挖修复技术持续发展，从萌芽期到发展期，再到壮大期，从无到有，从弱到强，最终走向国际市场[3]，成为了国际市场不可缺少的一部分，为世界经济发展做出了重要贡献。

随着市场需求的增加，技术也不断完善，国产系列化的四新技术层出不穷，基础研究稳步推进。2012年和2014年，中国住宅和城乡建设部颁布CJJ 181—2012《城镇排水管道检测与评价技术标准》和CJJ/T 210—2014《城乡排水非挖掘整治改进工程技术规程》，这两套规范的颁布，大大推动了城镇排水系统的建设和维护，有效促进了城乡环境的可持续发展。东南沿海区域城市，特别是上海、广东两地发展速度尤为突出，制定的一系列地标或规范大大促进了其排水管道的修复工作，增强了市区内管网的排水工作，有效解决了市区内涝安全隐患，保障了人民生命财产安全，为两地建设增添了光彩。

2、修复技术

2.1技术方法分类

根据需求不同，排水管道非开挖修复技术可以划分出多种类别[4]，按照施工技术分类，根据CJJ/T210—2014《城乡排水非挖掘整治改进工程技术规程》规范中的规定共有9种方法（见表1），随着科学技术的进一步发展，各个地方对于非开挖修复的研究，也出现了一些CJJ/T210中没有提到但运用比较成熟的技术方法，譬如无机防腐砂浆喷涂法、流态聚合物模注法、注浆法、裂缝嵌补法等。此外，根据施工区域划分还可以划分为局部修复、整体修复和辅助修复，局部修复包含嵌补法、局部内衬法、套环法；整体修复包含涂层法、短管及管片内衬、螺旋管内衬、现场凝固内衬、牵引内衬等；辅助修复一般是指对地基进行加固处理即土体注浆法。

表1非开挖修复更新方法的工法特征

2.2常用技术介绍

2.2.1辅助修复

主要采用注浆法。土体注浆技术是较早应用于管道施工的一种排水管道辅助修复技术，通过对排水管道周边土体、接口部位及检查井整体进行注浆，从而形成隔水帷幕以防止渗漏，加固管道、稳定周边土体，填充管道周边因冲刷形成的空隙，提高承载力和增加变形模量，阻止地下水渗入管道及检查井的一种方法。按照注浆管的设置一般分为管内向外孔注浆和地面向下钻孔注浆两种方式。

2.2.2局部修复[4]

1）嵌补法

嵌补法是最早用在现场实际施工的一种非开挖修复技术，水泥砂浆是管道修复施工最早使用的嵌补材料。近年随着科学技术的进步，研究出较多新型化学材料，其中环氧焦油砂浆、聚氨酯具有代表性，拥有良好的柔性。嵌补法的优点与缺点都比较明显，优点是价格便宜，适用于资金匮乏地区，且不会对水流断面产生影响，缺点是质量稳定性较差易脱落、较容易受各种因素影响，且施工时间长。在一些地质条件优越但资金匮乏的地区，这种方法非常流行。

2）套环法

采取不锈钢双胀环、不锈钢发泡筒修补方法作为替代的套环法，可以显著改善接口处的结构，提高维修的质量与稳定性，并加快施工进程，同时也不会对水流及过水断面造成不利的影响。

3）局部内衬法

通过局部内衬法，可以有效地改善整体结构，并且可以应用于检查井的修复，这种技术包括人工玻璃钢接口、毡筒气囊局部成型以及其他常见的现场固化修复技术。

2.2.3整体修复[3]

1）原位固化法

即先把覆盖有热固性树脂的毡质软管以旋转、拉紧等方式插入原有的管路，并施以适当的力量，如水力、空气力，以确保它们紧密地粘附到原有的管路上，从而构建出一个全新的内衬管。该法应用广泛，既可用于管径200 mm的管道，也可用于管径2 000 mm的管道（管径小于600 mm的管道通常使用紫外光固化法），可以对管道的接口偏位和管道变形问题进行修复，尽可能减小管径损失。它的优势在于适用不同管径及形状的管道，也可以用来修复检查井。常用的原位固化法有热水固化和紫外光固化。在世界上是最普遍的一种内衬修理施工方法（图5）。

图5效果修复图

图6修复效果示意图

2）螺旋缠绕法。

采用先进的制管技术，将塑料板（PE材料或PVC材料）缠绕成螺旋状，然后不断地将其插入原有的管道，从而形成一个全新的内衬管。螺旋管分为独立结构管和复合两种管，其修复工艺分为扩张法和固定口径法。施工时不影响管道通水能力，修复后的管道内壁平滑，优点是施工迅速、高效便捷且修复效果好，通常用于管径为150～3 000 mm的长距离管道修复（图6）。

3）牵引内衬法。

通过使用牵引内衬法，可以从工作坑和检查井中提取出一根管子，并在其内部重建出一个全新的内衬管，贴合在原有管道内壁，形成完整且光滑的内衬。这种内衬管的制造可以根据不同的施工技术来实现，其中最常见的是折叠内衬法，它可以应用在管径在300～600 mm之间的管路上（图7）。

图7折叠管复原图

图8管道修复效果图

4）短管内衬法。

通过将特制的塑料短管或管片从检查井中抽取出来，并将其组装成“管中管”复合结构内衬管，然后顺着原有管道孔隙一步步地推进，最终用水泥浆将其固定，从而使得修复后的管道具有更好的结构性及稳定性，但同时管道的横截面积在一定程度上也会受到损失。通过采用短管焊接内衬修复技术，可以有效地修复管径在350～2 400 mm之间的管道，也可以用于检查井的修复。

图9修复效果示意图

5）喷涂法。

喷涂法是一种不需要开挖的非开挖整体修复技术，它通过使用特定的涂料来保护排水管道的内壁免受腐蚀和渗漏的影响。然而，由于施工环境和人为因素的影响，喷涂法的质量控制相对较差，而且对涂层的质量很难进行检查和评估。喷涂法是一种广泛应用于管道修复的方法，特别是对于800 mm以上的管道和检查井。水泥基聚合物涂层修复技术是其中一种常见的方法（图9）。

3、技术分析比较及方法选用

与大多数其他国家一样，原位固化法也是我国使用范围最广的工法，对管道进行整体或局部修复，可以在不移除污染物的情况下进行治理,因此可以减少对环境的二次污染，施工成本相对合适，施工工期较短，可以快速处理污染问题，且经济效益也可以得到保障。据相关统计[5]，目前我国超过90%的管道修复方法为热水固化CIPP和紫外光固化CIPP法。其余主要有：模具注浆占4%、螺旋缠绕法占3%、喷涂法占2%、管中管法占1%。在我国，整体经济状况越发达的地区，其管道修复技术发展越成熟，应用的也就越多。东南区域的发展速度远高于别的区域，沿海区域的管道非开挖修复工作量比例独占鳌头，占全国修复总量的90%以上，如福建、上海、江苏、广东、浙江等地区，但西北区域与沿海区域相比修复方法单调，如西安使用最多的方法是紫外光固化[6]。

不同的非开挖修复技术可以根据管道直径、埋深、地质环境、损坏程度以及经济负担等因素进行选择，以满足特定的需求。在选择非开挖修复技术时应根据现场实际情况对上述因素进行整体研究比选，同时兼顾材料设备的供应距离和便捷性、施工单位的素质和施工质量。目前来看，我国大型管道维护往往会优先选择使用点状维护方法。嵌补法在资金有限且地质条件好的环境中仍然是一种理想的选择[7]。相反，内衬法在流动的土壤中的安全性要优越一些。然而，由于牵引内衬法的成本过高，总体价格更是昂贵，经济利益无法得到保障，所以并不建议在这些环境中使用。相反，翻转法的效果和灵活性都很出色，但价格却相当昂贵。

4、结语

通过对以上各种技术方法的介绍及分析可知，非开挖修复的技术方法种类较多，其适用范围也各有不同，修复效果也有所差异，在实际施工作业过程中对于某一管段可能会选用其中几种方法合并使用才能达到最好的修复效果。

参考文献:

[1]李兰娟.城镇排水管道非开挖修复技术进展[C]//中国环境科学学会2021年科学技术年会论文集. 2021.

[2]徐祖信.我国河道污染成因及主要挑战[R].北京,2019.

[3]颜纯文.我国非开挖行业现状与展望[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2010,37(10):56-60.

[4]朱军.我国排水管道检测及非开挖修复现状和推进建议[R]. 2017.

[5]杨晓慧.城市排水管道修复技术适用性研究及工程应用[D].西安:西安工业大学,2019.

[6]唐建国,朱保罗.排水管道非开挖修理技术的分类和选择[J].给水排水,2005(6):83-90.

文章来源:武艺锋.城市排水管道非开挖修复技术分析[J].重庆建筑,2024,23(08):82-84.