中国水利水电第十四工程局有限公司 云南昆明 650041
摘要：城市污水管网是城市基础工程设施一个重要组成部分，因此，及时对存在缺陷的管道进行修复，变得格外重要，分析了非开挖修复技术的优缺点、技术原则及技术工艺，总结了非开挖修复技术的发展前景。
关键词：非开挖修复技术；市政管网；修复；工艺；发展
一、城市污水管道非开挖修复技术的意义
当前，我国城市化建设不断加快，随着市政的道路、公共照明、桥梁、地下排水管网等设施的不断健全，让当地的经济得到快速发展，推动了城市化的进展。而城市污水管网是城市基础工程设施一个重要组成部分，承担着收集城市生活和工业生产等污水的功能。城市污水管网的运行情况，将直接影响到城市发展，因此，掌握城市污水管道的运行情况及管道自身状态，及时对存在缺陷的管道进行修复，确保城市污水管网正常运行。
随着城市的全面发展建设、完善、扩张，地面设施的不断增加，地下排水管、光纤、燃气、电缆等管线的不断建设，造成城市原有道路负荷越来越重。而直接使用开挖修复施工对地上交通的影响极大，给居民生活及商业生产都将带来不便；使道路质量变差；污染环境；当管线建设于复杂的地址情况下，开挖施工将会造价较高，工期较长。面对开挖施工的众多缺点下，非开挖修复技术以不影响道路交通、不影响企业生产及居民生活、无环境破坏等诸多优点，使得成为复杂的城市污水管道修复的经济、便捷、可行的施工方法。
非开挖修复技术是利用不开挖或极少开挖量的技术对地下管线进行修复的技术，近年来，随着HDPE双壁波纹管、玻璃钢夹砂管、塑料缠绕管、HDPE中空壁缠绕管等新型管材的应用，非开挖修复技术被大量使用及推广，有效解决了“马路拉链”问题，被很多人比喻成管网微创手术，因此，对污水管道非开挖修复技术的归纳总结、推广运用，保障我国城市生活污水系统的安全生产运行发展具有一个十分重要的意义。
二、非开挖修复技术的优缺点
2.1非开挖修复技术的优点
对周边环境、周边居民生活区、商业区、地面交通干扰小；按照其旧管埋设位置进行修复，无需大型设备进场，即可恢复管道原有功能；工期短，无需管道停产等待；无需大面积开挖，以减少路面的破坏；局部修复造价低，施工效率高，为市政管网运维节约了成本。
2.2非开挖修复技术的缺点
需要的专业能力较强，技术要求高，需有专业的技术人员实施；需专业的设备、机具；地质条件差、周边环境复杂等情况整管修复的造价较高；一般只适用于圆形断面的管道。
三、非开挖修复技术原则
3.1 非开挖修复管道适用性
非开挖修复技术适用于渗漏，破裂、腐蚀、材料脱落等缺陷的管道，不适用如错口过大、管道变形量过大，塌陷严重等缺陷的管道。
3.2非开挖修复技术选择原则
各类非开挖修复技术要结合现场施工条件等情况考虑不同的修复方式，同时根据修复后管道的流量、强度及现状管道的损坏情况进行选择，一般大型管道内适用点状或局部缺陷，相对经济合理：嵌补法尽管在质量管理控制进行比较经济困难，施工建设周期长，但具有造价低，对地质环境条件要求较好，在地质不好的地区主要采用一个整体内衬安全性更好；现场固化内衬法修复质量较好，但是相对造价较高。
四、非开挖修复技术工艺
4.1非开挖修复技术分类
目前，通常污水管道非开挖修复按技术可分为土体固化法、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；按修复范围可分为辅助修复、局部修复和整体修复三个大类。
4.2辅助修复
土体固化法是联合其他污水管道修复方法，对管周围土体进行注浆加固，管道口径小于800mm时宜采用地面向下钻孔注浆法，管道口径大于等于800mm时宜采用管内向外钻孔注浆法。通过注浆机把水泥浆或其化学浆液由钻孔（锌管、袖阀管）注入不同地层结构内部（空隙、间隙、裂隙或空洞等），达到降低涂层渗水性，提高土壤强度和变形模量，填补土壤空隙，补偿土壤流失，封堵和应急目的，确保排水管道长期正常使用。适用于管道结构性缺陷，如错口、脱节、渗漏等缺陷较小的位置，主要用于管道的预防性处理，放置缺陷的进一步加剧。
主要施工步骤为：钻孔-下袖阀管（套壳料、袖阀管、封口）-下锌管（注浆头、管道连接）-浆液拌制（水泥、水、缓凝剂）-开注浆机-喷浆（混合）-按步距提管-结束、清洗。
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图1 管道两侧压密注浆示意图
4.3局部修复
非开挖局部修复，当管道结构完好，仅有局部缺陷（呈现点状或纵向渗漏裂缝等）时，结合缺陷部位的特点，经修复技术分析方法可以采用局部修补的方法，更为科学合理和经济。
4.3.1局部树脂修复：管道修复树脂是一种适用于管道点位CIPP内衬修复，常温固化的树脂。该树脂有很强的温度适应性，防水抗渗性好，强度高，耐腐蚀、收缩率低，可以很好的修复裂痕和管接头渗漏。
选择软质玻璃纤维或聚酯纤维毡作为内衬原料，在其绒面均匀涂抹合成树脂浆，通过专业修补器具，将修补原料送入管道内部，利用CCTV摄像系统进行定位，在修补器具到达管道破损位置后利用气囊压力将合成树脂与管道内壁贴合，待聚酯纤维毡固化后即完成管道修复。
4.3.2不锈钢内衬修复：不锈钢内衬法，是在旧管道内部将不锈钢套管在管道内部通过预留螺栓卡扣，螺栓孔进行连接，整体成型。
在管内用小型专用千斤顶支撑后，单个钢套管的钢板采用螺栓进行固定，如需采用多个套钢管，套管之间也采用螺栓固定，通过预留注浆孔在钢套管与现状管壁之间填充水泥砂浆，钢套管伸展、固定好后，表面进行聚氨酯喷涂处理，其修复好的不锈钢内衬层具有耐腐蚀、强度高、耐压力强等优点，管道作为内衬可以修复后能起到进行堵漏、提压、防腐、降阻的作用。
4.3.3修复不锈钢双膨胀环：不锈钢双膨胀环主要用于固定衬大直径管道接口泄漏（不小于800MM的直径）。依据不同管道的内径，首先在工厂提供定制不锈钢压条和橡胶条，然后由专业人员进入系统管道设备安装，先手工管理固定橡胶条，接着可以通过扩张器，用不锈钢条压住橡胶条，从而能够完成一个管道局部防渗修复，确认漏水点全部止水，必要时还可以对管道渗漏处进行分析注浆方法处理。
4.4整体修复
4.4.1原位热塑固化法修复：CIPP（CURED IN PLACE PIPE）简称现场固化法，是将浸满热固性树脂的毡制软管用注水翻转的方法将其送入旧管内后再加热固化，在管内形成新的内衬管的种非开挖管道修复方法。原位热塑固化修复技术的最大特点是高度的工厂预制生产，和传统通过开挖方式埋设的管道相似，衬管的各项性能，包括材料力学参数，化学抗腐蚀参数，管壁厚度等都是在严格控制的工程流水线上决定，现场安装只是通过热量和压力对生产出的管材进行形状上的改变（使其紧贴于待修管道的内壁），而不改变管材的力学参数，从而大大提高非开挖管道的修复质量。
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图2 原位热塑固化法原理示意图
4.4.2紫外光原位固化修复：利用CCTV机器人对地下管道缺陷进行检测，用机器人对缺陷位置进行预处理，利用牵引绳将底膜拉入管道进行铺设垫层，然后利用牵引绳和卷扬机将玻璃纤维软管拉入待修复管道，玻璃纤维软管端口安装固定装置（扎头）连接气管到固化作业车尾部，通过固化作业车向软管充气，软管逐渐膨胀并最终和管壁贴合，再将紫外线灯架放入玻纤软管中，支起灯架，点亮紫外灯管，以平均1米每分钟的速度进行固化，然后取出灯架，对多出部分管材及新旧管接头处进行切割处理，最终形成一种坚硬的“管中管”结构的硬质层，从而达到修复破损和失去传输功能的管道的效果，省去了搭架、翻转、用水等环节，实现环保、节约、低成本、绝对的非开挖进行修复的完美性。
主要施工工艺流程：拉衬里-放入玻璃纤维软管-安装固定装置（扎头）-安装气管-压在空气中-拉衬里软管-紫外线固化-管段处理-检查验收。
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图3 紫外光固化法原理示意图
4.4.3短管内衬修复：短管内衬修复方法是将短管当场焊接，拖入旧管内，形成“大管套小管”结构，最后通过注浆填补新老管之间的空隙，这种修复方法通常适用于低水流量情况。由于管道修复部分损失是比较大的，目前正逐渐被新的技术所取代。
4.4.4 HDPE穿插内衬修复法：通过对与修复管道同径或略小一点的HDPE的缩径、穿插、胀管等主要工序，实现修复管道内形成与原管道内壁紧密贴合的复合管。聚乙烯管道之间采用电热熔方式连接，接头的强度高于管道本体强度，聚乙烯管与其它管道之间采用法兰连接，方便快捷。HDPE具有低的缺口敏感性、高的剪切强度和优异的抗刮痕能力，耐环境应力开裂性能非常突出，耐化学腐蚀性好。耐老化、使用寿命长，具有光滑的内表面和粘附特性，降低了管路的压力损失和输水能耗。
4.4.5缠绕法修复：缠绕法是将带锁扣的PVC，PE或UPVC条带在旧管道内部或检查井中螺旋地缠绕成管道形状，随后在缠绕管与旧管之间的环形间隙注浆，从而实现旧管道修复目的的方法。
四、非开挖修复技术的发展前景
随着国内外非开挖修复技术的发展，管道修复市场正在日益成熟。应大力发展非开挖修复技术的研究，培养大量的技术人员，储备丰富的人力资源，并做好非开挖修复技术相对应的配套设施，保证非开挖修复技术的研究与推广。
总之，随着国内经济的快速发展，城市化建设不断加快，道路交通设施的不断完善，国内非开挖修复市场将会越来越大。有需求就会有市场，有市场就会有竞争，有竞争就会有进步，相信在市场的带动下及从业人员的共同努力下，非开挖修复的市场将会越来越大，技术水平将会越来越高。
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