排水管道非开挖修复技术综述

２０１２年８月第８期　城市道桥与防洪　管理施工２６７　排水管道非开挖修复技术综述　吴Ｉ圣蘸　Ｉ（上海市城市建设设计研究总院，上海２００１２５）　摘要：城市发展逐渐从建设时代进入维护管理时代，排水管道维护与修复应受到各种复杂地理环境因素的影响，导致传统的开　挖修复施工的维护措施代价高昂，使得对周围环境影响较小的非开挖修复技术获得广泛应用，正成为排水管道养护维修的一个新　手段。该文对排水管道非开挖修复技术的意义、分类，以及发展趋势的阐述，可供同行参考。　关键词：排水管道；非开挖修复技术意义；分类；发展趋势　中图分类号：ＴＵ９９２．２３　文献标识码：Ｂ　文章编号：１ｏｏ９—７７１６（２０１２）０８—０２６７—０３　１排水管道非开挖修复的意义　随着城市建设的飞速发展，排水管道的建设　也逐年增加，城市地下管网的规模正在不断扩大。　然而，从上海排水管道建设和运行调研结果看，除　建国初期开始建设的、使用已达半个世纪以上的　管道出现损坏外，一些新建管道也由于局部地质　条件较差等原因而出现结构性和功能性损坏现　象。与此同时，在建工程对周边已建排水管道造成　影响甚至损坏的情况也时有发生，这些情况严重　影响了城市排水的安全运行。因此，掌握排水管道　的运行状况，确保城市排水安全运行，对存在缺陷　的管道进行及时修复是十分必要的。　目前我国城市发展已从建设时代逐渐进入维　护管理时代，但管道维护与修复往往受到繁忙的　城市交通、地下管线、环境保护、古迹维护、农作物　和绿化保护、构（建）筑物、高速公路、铁路及河流　等各种复杂地理环境因素的影响，导致传统的开　挖修复施工维护措施代价高昂，迫使对周围环境　影响较小的非开挖修复技术获得广泛应用，以提　年提高，技术水平和发达国家的差距在不断缩小，　正成为排水管道养护维修的一个新手段。　从经济效益和社会效益的角度对管道非开挖　修复技术进行分类归纳，将更有利于非开挖修复　技术的认识和推广，从而有助于延长城市基础设　施的使用寿命，节约基础设施投资，达到节能减排　的目的，提高城市建设管理的技术水平。　从上海市排水管网系统运行案例来看，合流污　水一期工程自１９９３年底建成运行以来，服务范围　内的排水系统已有部分管道出现严重的地下水渗　漏等结构性损坏现象。根据上海市城市排水有限　公司等单位的调研结果，其渗漏量已经达到了　２７％，渗漏引起大量地下水渗入管道，使得污水输　送和污水处理的成本大幅上升。　近期，我国有多个城市相继因暴雨引发严重内　涝，除了加强对城市排水系统的建设力度外，更须　对现有排水管道加强维护管理，因此，对排水管道　非开挖修复技术的归纳总结、推广运用，保障城市　排水系统的安全运行具有十分重要的意义。　高社会效益。　管道非开挖修复技术于２Ｏ世纪７Ｏ年代在发　达国家兴起，之后逐渐形成产业。该技术具有独到　的技术特征，在保障工程周围管线、构（建）筑物安　全，保障交通畅通方面与传统的管道修复技术相　比，具有显著的优越性，正日益受到各国的重视。　我国的管道非开挖技术最初主要用于新建工　程，随后在结构性缺陷管道的修复工程中逐渐得　到应用和推广。目前，包括从国外引进及自主开发　用于排水管道修复的非开挖技术种类繁多，其中　不乏先进技术。　近年来，我国各地在排水管道非开挖修复技　术的研究和应用方面取得了较大进步，已引起各　方面的广泛关注，采用非开挖修复技术的比例逐　收稿日期：２０１２—０５—２４　作者简介：吴坚慧（１９５９一），女，上海人，高级工程师，综合分院副　总工程师，从事给水与排水工程设计研究工作。　２非开挖修复技术分类　排水管道非开挖修复的基本目的是采用少开　挖或不开挖地表的修复技术对损坏的排水管道进　行局部或整体修复，使其恢复原有功能。　由于非开挖修复技术的局限性，排水管道能否　采用非开挖修复技术修复应对需修复管道损坏情　况、所处环境和修复后能达到的功能等进行综合　考虑，修复前需进行管道信息收集、损坏检测和评　估、修复技术选择等程序。　排水管道非开挖修复方法很多，随着科学技术　的进一步发展，以后也会有更多的技术被采用，目　前，上海市常用排水管道非开挖修复按技术可分　为土体注浆法、嵌补法、套环法、局部内衬、现场固　化内衬、螺旋管内衬、短管及管片内衬、牵引内衬、　涂层法和裂管法等；按修复目的可分为防渗漏型、　防腐蚀型和加强结构型三类；按修复范围可分为　局部修复和整体修复两个大类。图１为排水管道　非开挖修复技术分类图。　２６８管理施工　城市道桥与防洪　２０１２年８月第８期　一　法　硒部修复———————０——一Ｌ—一套环法　硒揶内衬　堵漏效果更好，适用于接口或裂缝嵌补，效果比刚　性效果好。　常用的嵌补法有裂缝嵌补修复技术（聚氨酯　材料），该技术不仅适用于排水管道的接口堵漏修　理，也适用于检查井修理。　嵌补法存在着质量不够稳定，且工期较长，有　着重复修理的可能，但设备简单，在某些地质条件　较好而经费又不足的地区来说仍然是可考虑的一　阔１排水管道非开挖修复技术分类图　３非开挖修复技术介绍　３．１辅助修复　地基加固防渗处理技术（土体注浆法）。　土体注浆法是较早应用的一种排水管道防渗　堵漏和填充方法，通过管内向外或地面向下对排　水管道周围土体和接口部位、检查井底板和四周　井壁注浆，形成隔水帷幕防止渗漏，固化管道和检　查井周围土体，填充因水土流失造成的空洞，增加　地基承载力和变形模量，隔断地下水渗入管道及　窨井的途径的一种堵漏、填充方法。是排水管道非　开挖修复的基础，其对修复管道的稳定和防道路　路面的沉降作用较大，且为各种非开挖修复的前　期处理工艺，通常被作为一种辅助修复方法被应　用，一般与其他修理技术配合使用。　注浆分为土体注浆和裂缝注浆；注浆材料土　体注浆可选用水泥注浆和化学注浆两种，裂缝注　浆选用化学注浆。　土体注浆有渗透注浆、压密注浆、劈裂注浆，　但在实际注浆中浆液往往是以多种形式灌人地基　中，单一的流动方式是难以实现的，只是以某一种　形式为主而已。　３．２局部修复　局部修复是对旧管道内的局部破损、接口错　位、局部腐蚀等缺陷进行修复的方法。如果管道本　身质量较好，仅出现少量局部缺陷，采用局部修复　比较经济。　常用的局部修复技术有以下几种。　３．２．１嵌补法　嵌补法是一种排水管道非开挖局部嵌补修理　Ｔ法，嵌补材料可分为刚性和柔性两种，　常用的刚性材料有石棉水泥或双Ａ水泥砂浆　等；常用的柔性材料有沥青麻丝、环氧焦油砂浆、　聚流密封胶、聚氨酯等。　最早的嵌补材料为石棉水泥或双Ａ水泥沙　浆，凿除旧的接缝后，用速干水泥或石棉膨胀水泥　进行手工嵌补。随着化学材料的研发，环氧焦油砂　浆、聚硫密封胶、聚氨酯等开始取代水泥砂浆。化　学密封料具有较好的柔性，抗变形比水泥砂浆好，　种选择。　３．２．２套环法　套环法是在接口部位或局部损坏部位安装止　水套环，绝大多数套环法的质量稳定性较好，而且施　工速度快，但对水流形态和过水断面有一定影响。　套环法可分为以下几种：　按套环支架材料分：不锈钢套环、普通钢套　环、ＰＶＣ套环、ＮＰＣ胶带双胀环法等。　按密封形式分：橡胶止水带、圈密封、ＰＥ止水　带密封、聚氨酯灌浆等。　常用的套环法有不锈钢双胀环、不锈钢发泡　筒修复技术等。　３．２．３局部内衬法　局部内衬法是将整体内衬用于局部修理。利　用毡筒气囊局部成型技术，将涂灌树脂的毡筒用气　囊使之紧贴母管，然后用紫外线等方法加热固化。　一般可分：毡筒气囊局部成型、人工玻璃钢接　口等。　常用的有局部现场固化（毡筒气囊局部成型）　修复技术，该技术适用于检查井修理。　３．３整体修复　整体修复是对两个检查井之间的管段整段加　固修复。对管道内部严重腐蚀、接口渗漏点较多，　以及管道的结构遭到多处损坏或经济比较不宜采　用局部修复的管道采用整体修复就可以达到修旧　如新的效果。　这种修复可分为两大类：一类是内衬法，另一　类是涂层法。　内衬法修复的管道不仅可以防腐、防渗，而且　可按需要增加内衬管管壁厚度，达到增加管道总　体结构强度的目的。内衬法施工速度快，可靠性强，　因此已经成为排水管道非开挖整体修理的主流。　涂层法修复的管道是以防腐、防渗为修理目的。　常用的整体修复技术有以下几种。　３．３．１现场固化内衬　现场固化内衬是一种全新的排水管道非开挖　整体修理工法。将浸满热固性树脂的毡制软管通　过翻转或牵引等方法将其送人已清洗干净的需要　修理的管道中，并通过水压或气压使其紧贴于管　道内壁，然后进行加热固化，形成内衬树脂新管。　按加热方法可分为：热水、蒸汽、喷淋或紫外　２０１２年８月第８期　城市道桥与防洪　管理施工２６９　线加热固化。　按内衬材料置人管内的办法可分为：水翻，气　翻与拉人。　常用的现场固化内衬修复技术，采用水压进行　翻转，热水固化技术，该技术还适用于检查井修理。　紫外线加热固化具有固化时间短、节约能源　的优点，但同时也有穿透能力弱，安全性差等缺　点，目前适用于６００　ｍｍ以下管道。　３．３．２螺旋管内衬　螺旋管内衬是对排水管道非开挖整体内衬修　理技术，通过安放在井内的制管机将塑料板带绕　制成螺旋状管不断向旧管道内推进，在管内形成　新的内衬管。修复后的管道内壁光滑，输送能力比　修复前的混凝土管要好，适合长距离的管道修复。　按螺旋缠绕工艺分为：固定口径法和扩张工　法两种。　机械制螺旋管内衬修复技术主要有结构　管和复合结构管两种，新管道与原有管道之间可　注浆或不注浆。　３．３．３短管及管片内衬　短管及管片内衬既可以对排水管道进行非开　挖整体修理，也可以进行局部修理的方法。将特制　的塑料短管或管片由检查井进入管内，组装成衬　管，然后逐节向旧管内推进，最后在新旧管道的空　隙问注入水泥浆固定，这种复合结构内衬管是在　旧的管道中形成“管中管”，使修复后的管道具备　结构性能加强，延长了使用寿命，但该方法的管道　横截面面积损失较大。　该修复技术可分短管及管片内衬注浆法和贴　壁内衬法；又可分小口径管道修复技术和中、大管　道修复技术。　常用的短管及管片内衬法有短管焊接内衬修　复技术，该技术适用于检查井修理。　３．３．４牵引内衬　牵引内衬是对排水管道非开挖整体内衬修理，　采用牵引机将整条塑料管由工作坑或检查井牵引　拉人旧管内，然后进行形状复原形成新的内衬管。　按施工技术分：折叠牵引法、缩径牵引法、滑　衬法、裂管法，裂管法在上海地区未使用过。　常用的有折叠管牵引内衬修复技术。　３．３．５涂层内衬　涂层内衬是一种不增强结构强度的排水管道　非开挖整体修理工法，主要用于防腐处理，对轻微　渗漏也有一定预防作用。涂层内衬对施工前的堵　漏和管道表面处理有较严格的要求，施工质量受　操作环境和人为因素较大，稳定性和可靠性比较　差，检查和评定涂层质量也比较困难。　按修理技术分为：水泥基聚合物涂层、玻璃钢　涂层内衬、水泥砂浆喷涂法和聚脲喷涂法等。　常用的涂层内衬法有水泥基聚合物涂层修复　技术，该技术适用于检查井修理。　管径对各种非开挖修复技术的应用有很大的　，表１为常用非开挖修复技术适用的管径表。　表１　常用非开挖修复技术适用管径表（单位：ｍｍ）　嵌补　裂缝嵌　一　●　法　●　●　补修复　技术　不锈钢双　●　●　一　胀环修复　技术　局部　套环　修复　法　不锈钢发　●　●　泡筒修复　技术　局部现场　一　・　●　●　固化修复　技术　现场　现场固化　固化　●　●　●　●　内衬修复　内衬　技术　螺旋　机械制螺　管　●　●　●　一　旋管内衬　内衬　修复技术　短管　整体及管　●　●　短管焊接　修复　片　●　●　内衬修复　内衬　技术　折叠管　雩？内衬　　Ｄ　６００　一　牵引内　衬修复　技术　水泥基　涂层　聚合物　●　内衬　涂层修　复技术　注：表中“●”表示适用。　４非开挖修复技术的发展趋势　在城市的发展过程中，随着人民生活水平的不　断提高，对水、电、气、信息等市政设施的需求也在　不断增加，必然要求城市管网输送能力不断提高。　由于各类公共地下管线数量和构（建）筑物的　（下转第２７３页）　２０１２年８月第８期　城市道桥与防洪　管ｉｌ，ｌ￣Ｔ　２７３　表３模拟夜间视觉条件下的驾驶行为数据　５存在的问题与展望　本次模拟实验尽管是基于三维仿真驾驶平　台，较一般宏微观软件更能反映驾驶员在道路施　工区的实际驾驶行为，但由于实验的规模，未　与其他数据采集系统结合，仍具有一定的局限性，　例如三维仿真驾驶平台与驾驶员视线、表情同步　采集及分析系统的结合，与驾驶员生理采集及分　析系统的结合等。另外由于软件自身的条件，　后视镜及视觉真实效果等方面还有待完善。以期　更逼真的模拟出驾驶员的驾驶行为，为施工区交　通组织提供更为详实可靠的数据。　参考文献　［１】李永义．高速公路施工路段交通组织方案设计ｆＤ］．南京：东南大　学，２００６．　［２］城市道路养护维修作业安全技术规程【ｓ］．上海，２００６．　【３】天津市经济技术开发区市政设施养护文明施工手册【ｓ］．天津：　开发区公用事业局，２００９．　［４】ＧＢ５７６８—１９９９，道路交通标志和标线［ｓ１．北京：人民交通出版社，　１９９９．　［５】ＳｔａｍｍｅｒＲ．Ｈｉｇｈｗａｙｓａｆｅｔｙ：ａｔ　ｔｈｅ　ｃｒｏｓｓｒｏａｄｓ［Ｃ］．Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ　ｏｆ　ＡＳＣＥ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｓａｎ　Ａｎｔｏｎｉｏ，ＴＸ．１９８８．　【６］刘东波．驾驶行为研究仿真实验平台构建及应用［Ｄ］．长春：吉林　大学，２００９．　（上接第２６９页）　增加，可利用地下空间越来越小，新建排水管道的　敷设难度越来越大，同时原有管道随着时间的推移，　管道的错位、渗漏、腐蚀等结构性缺陷情况越发严　重，对其进行改造将成为城市发展过程中的必然。　使得修复成本大大提高，目前这种情况也有了改　善，国产化率提高，以及修复规模的增大，修复成　本会有下降。　非开挖管道修复技术整体优势在于修复的负　面影响小，对地面、交通、环境，以及周围地下管线　等的影响弱。是在不开挖或少开挖路面的情况下，　利用原管位资源，采取相关非开挖修复技术使管　道获得修复，可以重新获得３Ｏ一５０　ａ的使用寿命。　伴随着非开挖修复技术的不断发展，一些原本需　要进行开挖施工的管道可以采取非开挖修复技术　解决，使得管道非开挖修复技术越来越多地被运　用。因此推广非开挖修复技术在排水管道修复领　域的运用意义重大。　非开挖管道修复技术推广的难度在于修复费　用较高，很多中小城市望而止步，其实综合考虑交　通、构（建）筑保护、周围管线开挖的危险、市民生　活环境的影响等因素，开挖修复的综合造价，以及　对社会造成的影响越来越大，而非开挖修复的费　用却可以控制。费用高的主要原因在于有些修复　技术材料和设备完全依赖进口，以及修复规模小，　５结语　尽管我国排水管道非开挖修复技术的发展还　不能满足巨大的市场需求，但随着从事这项研究　的工作人员及施工单位越来越多，非开挖修复技　术在我国将不断成熟发展，修复材料和设备将逐　步国产化，修复费用会相应降低。这样，非开挖修　复技术将成为排水和市政行业建设的重要组成部　分，并且广泛的应用于城市管网的修复。　参考文献　［１】ＧＪＪ６８—２００７，城镇排水管渠与泵站维护技术规程［ｓ］．　『２１　ＡＳＴＭ　Ｆ　１２１６—２００９，采用翻转内衬技术修复旧管道和沟渠的　标准方法［Ｓ］．　［３］ＡＳＴＭ　Ｆ１７４１—２００８，采用机械螺旋缠绕聚氯乙烯（ＰＶＣ）内衬技　术修复旧管和沟渠的标准方法［ｓ］．　［４］ＡＳＴＭ　Ｆ１６０６—２００５，采用聚乙烯（ＰＥ）内衬技术修复旧管和沟渠　的标准方法［ｓ］．　注：ＡＳＴＭ是美国材料和实验协会的标准。