广州市排水管道非开挖修复技术应用研究

 张广春

（广州市市政集团有限公司， 广东 广州  510060）

摘  要：针对广州市某片区排水管网的现状进行了详细调查，在此基础上结合现有的管道修复技术特点，提出了建议和相应的修复措施，并以广州市越秀区长堤大马路管道修复工程为例，对非开挖修复技术在广州市区的应用进行研究，研究成果将为今后广州市及其类似城市的排水管道系统的建设、运行、维护、修复等工作提供科学依据和工程参考。

关键词：排水管道；检测评估；非开挖修复

中图分类号：TU992               文献标志码：B          文章编号：1009-7767（2014）02-0113-05

 

Applied Research of Trenchless Rehabilitation Technique for

Drainage Pipeline in Guangzhou

ZhangGuangchun

 

    随着我国经济的发展，城市化规模的扩大，一方面铺设的地下排水管道越来越多，另一方面已铺设管道的剩余使用寿命也越来越短，加之城市用水量的增加，管道承受的负荷变大，造成因排水管道出现问题而发生的事故越来越多。广州市中心地下排水管道系统已建总长度达1300多km，使用年限大都为30年以上^[1]。与此同时，受不同时期管材质量、施工技术水平、道路承载过重、地面沉降及管道腐烛等诸多不利因素影响，管道腐蚀、渗漏、破坏严重，变形、不均匀沉降时有发生，引起管道结构性缺陷和功能性缺陷，致使排水管道不能发挥应有的作用。2010年5月7日、2010年5月14日广州市区连续遭遇特大暴雨袭击，发生大规模内涝灾害，经济损失巨大，突显出广州市城区排水管道排水不畅的问题。为了能够最大限度地发挥现有管道的排水能力，延长管道的使用寿命，对现有的排水管道进行定期和专门性的检测，是及时发现排水管道安全隐患的有效措施，是制定管网养护计划和修复计划的依据。同时采用合理的非开挖修复技术，提高市政排水管道的修复质量，节约成本，提高效益，避免路面沉降或大面积积水等现象的发生。

1   广州市某片区地下排水系统管道检测与评估分析

1.1   调查地区排水管道现状

    2009年以来，广州市相关部门对行政区域内的排水管道及其附属构筑物的结构和运行现状进行了调查监测。整个调查区域面积为94.845 km²，调查管道总长约356.463km。按照管径的大小采用不同的方法进行调查，管径大于800mm的管道，一般采用人员进入检测方法；管径小于800mm的管道采用各种仪器的方法（如CCTV、潜望镜、声纳等）进行排水管道检测^[2]。排水管道调查情况如表1、图1所示。

表1  所调查区域地下管道调查情况

    由表1可以看出，该区域Φ300～2400mm的地下管道中，Φ300～1000mm的管道占大多数，为广州市普遍常见的地下管道。

    由图1可以看出，该区域管道管材大部分属于钢筋混凝土管和PVC管，混凝土管材占81.61%。这是因为混凝土管道具有良好的耐腐蚀性和较强的耐久性，在排水管道建设过程中一直作为主要应用管材使用。PVC管材因为成本优势也占有相当一部分比例。钢管、铸铁管、陶瓷管、玻璃钢夹砂管等其他类型管材一般因特殊需要而采用，因此占用的比例不高。

1.2  管道损坏情况分析

    管道缺陷分为结构性缺陷和功能性缺陷两大类。结构性缺陷主要有：破裂、变形、腐蚀、错位、蛇形起伏、脱节、接口材料脱落、支管暗接、侵入、渗漏等。功能性缺陷包括沉积、污垢、障碍、树根、浮渣等^[3]。所调查区域内管道损害比例图如图2所示。

    由图2可以看出，管道直径越小，破坏程度越大。其中Φ300～600mm的管道受损比例占到73.51%，造成这种现象的原因是Φ300～600mm的管道使用普遍并且埋深较浅，受外部因素影响较大（如交通荷载），因此破坏程度也越较大。

由调查结果可知，Φ300～600mm的混凝土管道在广州市地下管道中具有代表性和普遍性，因此重点分析此类管道的结构性损坏及功能性损坏情况，如图3、4所示。

    由图3、4可知，Φ300～600mm的混凝土管道其结构性缺陷类型主要为腐蚀、错位、侵入和渗流等，功能性缺陷类型主要为沉积、障碍和污垢。根据《城镇公共排水管道检测与评估技术规程》的评估方法，计算出该类型管段修复等级为Ⅲ级，结构在短时间内可能会发生破坏，应尽快修复，以免影响管道的正常运行。

2  非开挖修复技术的选择

    所谓排水管道非开挖修复技术，是利用少开挖或不开挖的方法对地下排水管道进行修复或更换的技术^[3]。具体讲，就是通过对待修复的排水管道进行局部修补、整体修补修复，或使用专用机具破碎已损坏的管道同时拉入或顶入与待修复管管径相同或稍小的内衬管的方法，使管道恢复正常使用功能。

    非开挖修复技术按其修复的部位不同可分为整体修复法和局部修复法^[4]。常见的整体修复法又分为：原位固化法、折叠法、螺旋缠绕法、穿插法、缩径法等。常见的局部修复法分为：短管法、套环法、涂层法、注浆法等。

    由调查分析结果，广州市该调查区域的常用管道多为腐蚀、错位等结构性缺陷，该类缺陷已经影响到管道的使用寿命，需要采用整体修复的方法，才能达到较好的修复效果。表2分别从待修复管道的类型、管材、管径等相关修复条件入手，对常用的整体修复方法进行了比较。

                                                    表2  常用整体修复方法比较

    由表2可以看出，原位固化法基本上可以完成所有结构性缺陷的修复工作，只是在进行渗漏修复时，不能带水作业，要先经过处理才能施工，因此该法对清通和施工技术要求较高。折叠法修复范围较小，但可以带水作业，对清通要求较低。螺旋缠绕法可以带水作业，修复效果较好，缺点是承重能力较差。折叠法和穿插法修复的管道管径较小，施工工艺简单，在小管径修复中可以连续作业。

    在选择修复技术时，施工工艺是一方面，同时也要考虑到经济效益和社会效益。在经济效益方面，修复的费用与排水管道的损坏程度、周边环境、场地条件关系密切，随着待修复管道管径的增加，修复费用也逐渐增加。对广州市管道修复技术应用进行市场调研分析，采用原位固化法和螺旋缠绕法修复Φ300～600mm的混凝土管道成本较低。在社会效益方面原位固化法和螺旋缠绕法的修复周期短、对交通影响小、绿色环保，非常适合在广州这样交通繁忙、人口众多的商业城市中应用。

3  工程应用实例

    待修复管道位于广州市越秀区长堤大马路中段，路宽18m。该地段车流量大，交通复杂，需要采用非开挖修复技术。该管道为DN500的水泥污水管,埋深约1.5m，井距为25.1m，管道位于道路中部（水流由Y8流向Y7方向），流量中等，井口有2处支管接入（见图5）。

3.1  CCTV检测结果

    首先通过CCTV对待修复管道进行检测，了解管道的破损情况和破损位置，由图6和图7可以看出，管道内部存在多处破坏，并且内壁凹凸不平，破损严重。

 

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    图8和图9为该段管道的纵、剖面示意图，根据CCTV的检测结果将破损位置标记在图中，以便进行评估和选择修复方案。 

 

3.2  修复方案

    对待修复管道的CCTV检测结果进行评估后得出，该段管道存在多处严重破损，需要进行整体修复才能满足正常的管道运行要求。

    紫外光固化法是目前常用的整体修复技术，该技术是原位固化法中的一种，原理是将玻璃纤维编织成软管后浸渍树脂，然后将其拉入原有管道内，充气扩张后紧贴原有管道，在紫外光的作用下使树脂固化，形成具有一定强度的内衬管。图10为紫外光固化内衬修复示意图，图11为玻璃纤维编织成的软管材料，图12为固化后内衬管的结构示意图。紫外光固化整体修复距离为两检查井之间的距离，一般是30～60m，极限距离可以达到120m。

    长堤大马路段管道采用紫外光固化法的整体修复流程大致为：

    1）在Y7、Y8检查井中设置堵水气囊，暂时封堵待修复管道的上、下游水流。采用高压清洗车对待修复管道内壁进行清洗，将附着物冲走，形成较好的工作环境，清洗完毕后对管道进行检测和预处理。

    2）在清洗管道的同时，地面上进行玻璃纤维软管的制作，包括树脂、添加剂的调配以及纤维软管在树脂中的浸润，其中玻璃软管长度略大于Y7到Y8间井距。

    3）通过牵引装置将纤维玻璃软管从Y7检查井拖入到Y8检查井，在玻璃纤维软管两端设置扎头，其中一端扎头连接专用充气设备，软管充气后紧贴管道内壁，放入紫外光设备对软管进行热固化。

    4）固化完成后，切除管口扎头，并对端口处进行处理。

    5）采用CCTV检测玻璃纤维软管内部，确定达到修复效果后，将检查井恢复原样，此时修复完成。

    该工艺完整流程图如图13所示。

3.3  修复效果

    整个修复过程所用时间大概为3h，修复速度快、修复效果好。管道修复完毕后，进行了性能测试、外观检查及闭气试验，结果均满足施工要求，修复后的管道已正常投入使用。此外，在后期的管道例行检查中发现，该修复管段玻璃纤维软管与原有管道紧密贴合，内衬管表面光滑，流动性好，强度高，耐久性好，达到修复效果。 

4  结论

    笔者针对广州地区Φ300～600mm小管径排水管道存在的问题进行了初步探讨和研究，综合各种影响因素，经过多种非开挖修复技术的对比分析，得出原位固化法和螺旋缠绕法适用于此类管道修复的结论。

    目前排水管道检测与非开挖修复技术发展较快，并且得到了广泛的应用，已成为排水管道升级改造的绿色施工技术。广州市近年来结合城镇环境及发展特点，开发引进新型技术设备及先进技术，将该项技术进一步的应用于推广，并形成了广东省的两个地方标准《城镇公共排水度管道检测与评估技术规程》、《城镇公共排水度管道非开挖技术规程》，将会为广东省乃至全国城市基础设施管理带来巨大的社会效益和经济效益。

 

参考文献：

[1]广州年鉴编篡委员会.广州年鉴2010[M].广州：广州年鉴社,2010: 696.

[2] 广州市市政集团有限公司.DB44/T 1025-2012 城镇公共排水管道检测与评估技术规程[S].广东：广东省质量技术监督局，2012.

[3] 广州市市政集团有限公司.DB44/T 1026-2012 城镇公共排水管道非开挖修复技术规程[S].广东：广东省质量技术监督局，2012.

[4] 张文礼.旧管修复技术的合理选用 [J] .中国科技博览，2010（6）：305.

 

 

收稿日期：2013-12-31

基金项目：2011年广州市水务科研与技术推广项目；广东省国际合作项目（2012B050300005）

作者简介：张广春，男，高级工程师，硕士，主要从事市政工程道路、桥梁施工及管理工作。

 

注：本文刊载于《市政技术》2014年第2期，第113页至第117页。