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市政管道修复工程中的非开挖管道修复技术

发表时间：2020/8/19 来源：《基层建设》2020年第10期作者：徐琦

[导读] 摘要：随着社会的发展，我国的市政工程的发展也日新月异。

        台州市城乡规划设计研究院浙江 318000
        摘要：随着社会的发展，我国的市政工程的发展也日新月异。在市政工程管道建设的过程中，敷设在地下水水位以下的排水管道，地下水进入污水管网，挤占了污水管网的输送容量，降低了污水处理厂的进水浓度，我国4000多座污水处理厂中约有1000座进水COD在150mg/L以下，污水处理厂设计生活污水进水COD是350mg/L，两者相比说明污水处理厂处理的并不全是污水。我国南方城市这个问题更加明显，南方污水管道地下埋深一般3m～5m，深的达到7m，低于地下水位，如果管网不防渗，地下水就会渗入管网，所以解决污水管网渗漏的问题非常关键。
        关键词：市政管道修复工程；非开挖管道；修复技术
        引言
        非开挖技术是指一种新的铺设施工技术，利用各种岩土钻探设备和技术手段（一般指进出口处的小面积开挖），对地面小部分开挖（一般指进出口小面积开挖）的各种地下管线进行更换修复，具有很高的社会效益和经济效益。
        1非开挖技术概述
        基于非开挖方式展开的管道敷设与修复作业是当前管网工程的重要技术手段，尽管我国在此方面的起步时间较晚，但由于该技术具备多项优势，在短时间内便应用于大量的市政管网工程中。施工中，以人工进管施工或定、导向钻进的方式为主，在地表处设置一个微小出入口，实现地下管道的敷设、修复等作业，该技术明显缩减了对地面的不良影响范围。在市政管道工程中，常规的非开挖修复方法主要有两种，即整体式与局部式，均具备较强的适用性，不会受到交通条件的限制。通常而言，只要设备和地质环境与工程要求相符，均可引入非开挖管道修复技术。纵观行业发展趋势，一系列新型材料与技术不断被提出，也充分说明了非开挖技术具备极为广阔的应用前景。
        2市政管道修复工程中的非开挖管道修复技术
        2.1顶管注浆减阻技术。
        用于减阻的主要材料是膨润土和水。当膨润土与水混合时，由于水与膨润土混合，膨润土在水中的溶胀量可达到膨润土原重量的600%~700%。混合和贮存后，在外力作用下凝固和流动。这种材料在管壳与土壤之间喷射，将大大降低管接头的摩擦阻力。泥浆在静止时具有良好的稳定性。为了使膨润土浆料具有良好的性能，在制浆过程中应适当添加一些辅助原料，如纯碱、纤维素、缓凝剂等。膨润土可分为钙基膨润土和钠基膨润土。吸收更多钙离子的是钙基，吸收更多钠离子的是钠基膨润土。根据不同的土壤性质选择不同的配方。触变后具有良好的流动性，静止时具有胶凝性。将混合好的泥浆放入泥浆储槽中，储存3-4h，直至膨润土颗粒充分吸水膨胀（吸水率为2h，430%）后使用。此时，浆液性能几项指标约为：静切力21mg／cm2，粘度80s，比重约为1.17，pH值0.8~10。粘稠度适中，用木锨棒插入液中能立住。顶进混凝土管上预留3~4个灌浆孔，每个灌浆孔用1英寸（0.0254m）橡胶管连接，与主灌浆管连接，用软管与灌浆泵连接，泵的一端与储浆罐连接。触变泥浆压入管道第一段灌浆孔，形成一定厚度（约15mm）的泥浆套管。每隔6~8m设置一个灌浆孔，使顶管在泥浆套管中向前滑动，减少摩擦。触变泥浆注入管道外壁，形成一定厚度的泥浆套。触变泥浆的支撑作用是防止土壤坍塌。触变泥浆的润滑作用是减少管壁与土壤之间的摩擦。

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        2.2树脂固化内衬局部修复法
        将含有促进剂的特种树脂涂抹在玻璃纤维材料上，接着将纤维材料包裹在修复气囊上，然后放入待修复的管道，定位后充气，以便含有树脂的纤维材料紧紧地贴在管壁上，最后采用常温固化方式，使得树脂发生化学反应，最终生成玻璃纤维增强塑料。（1）根据管道闭路电视（CCTV）检测的数据资料，确定所要修复的局部尺寸，把玻璃纤维材料按照修复尺寸剪切；（2）计算树脂用量，并用量具称量，按照一定的比例、时间，搅拌混合1.5min；（3）将搅拌后的混合树脂倒入玻璃纤维材料上进行碾刮，充分浸润；（4）把充分浸润树脂的玻璃纤维缠绕包在专用管道内衬修补器上；（5）管道内衬修补器把玻璃纤维材料导入需要修复的管道内位置；（6）在CCTV电视检测的监视下，修补器带着气压工作；（7）管道内衬修补器放气，撤离，固化后的玻璃纤维紧密粘贴在管道内壁上，修复工作完成。
        2.3CIPP整体修复技术
        排水管道紫外线光固化式(CIPP)修复非开挖修工艺，将旧管道作为新管的内衬通道和成型模板，从检查井口通过卷扬机设备将渗透树脂的CIPP软管拉入所要修复的管道内部，在玻璃纤维软管的一端安装好特殊的固定装置(扎头)以后，使用紫外线内衬修复设备的压缩空气将玻璃纤维软管撑开，再将紫外线灯架插入玻璃纤维软管中，烘干固化软管。全自动紫外线电缆转轮，平均以1m/min的巡航速度带着紫外线灯架行走一次即可实现软管固化，树脂变硬后形成坚硬的刚性管道，玻璃纤维软管便紧紧内覆在下水管道上，不仅具有密封功能，还具有加强作用，管子变硬后，取代旧管道或与旧管道联合承载，实现地下管道非开挖内衬修复，在原位更新，使旧管道成为新管的外保护层，新旧管道固结成一体，共同承受水压力及外部荷载，然后取下位于探井端管子头上的固定装置。整个过程仅需几个小时，排水管道就可以重新投入使用。全自动紫外线固化过程施工工艺具体流程如下:(1)堵水管道清洗:同其他CIPP一样，需将管道排水内的沙石淤泥等彻底清除至管口。采用管道高压清洗车和人工清淤相结合，清洗效果能达到修复工艺的要求。(2)管道检测:检测目的在于确认待修管道是否达到紫外线修复工艺要求，即不能有石头及大面积泥沙淤泥，外露的钢筋、尖锐突出物、树根等须用机器人切割铣刀设备去除，管道弯曲弧度应小于30°，管道接口之间若有错位，错位大小只允许在150mm以内，错口方向形状必须明确。(3)铺设塑料垫层:用绳索将塑料垫层拉入待修复的管道中，塑料垫层铺在管道底部，以保护CIPP软管材料在拉入管道过程不受损坏，垫层在管道中沿材料拉入方向固定。(4)玻纤软管放入待修管道:玻纤软管用卷扬机从井口拉入管道，拉入过程保持流畅、匀速，起重机、上井口、下井口的牵引机默契配合，随时观察物料的拉入情况。(5)连接充气设备:将紫外线固化设备车上的空气管连接在扎头装置上，各连接口密封完好，连接气管通气顺畅不漏气。气管耐压保持8kg以上，耐200℃。供气设备确保正常安全运行。(6)紫外线灯架插入玻纤软管中:比如:采用400W紫外线灯的8支灯架进行固化。在DN400紫外线灯行走速度平均为1.0m/min;长度40m固化时间需约:40min。
        结语
        非开挖管道修复技术是现代管网工程的重要支持，可避免传统方式下大范围开挖的问题，控制工程成本，可降低对周边环境的不良影响。基于聚酯纤维增强软管，有效降低管道摩阻，增强了管道排水能力，从根本上解决排水管道堵塞的问题。总体上，非开挖管道修复技术的应用效果良好，具有一定的应用价值。
        参考文献
        [1]李红，尉晓丽.分析非开挖技术在市政给水管道施工中的具体应用[J].居舍，2019（1）：47.
        [2]徐国冬.浅析非开挖技术在市政给水管道施工中的应用[J].黑龙江科技信息，2016（20）：231.
        [3]广东非开挖技术协会．广东省排水管道非开挖修复工程预算定额［Z］．2016．
        [4]江西省建设工程造价管理站．江西省市政工程及园林工程费用定额［Z］．2006．