董飞
上海城建水务工程有限公司 200082
摘要：通过工程实施案例对供水非开挖修复技术进行介绍，分析其优缺点，最后依据目前现状，提出该技术未来发展方向。
关键词：非开挖、供水管道、全结构、半结构、非结构
1、背景
城市供水管网是现代化城市运维中不可缺少的重要基础设施，是维系城市运营安全有序和可持续发展的重要支撑，是衡量现代化城市水平的重要标志。目前，我国大多数城市供水管道的更新修复都是采取对路面进行开挖，成槽后重新埋管的方法，然而上海作为国际化大都市，在加快“五个中心”建设过程中，供水管网的新建、拆除、改建面临着城市交通压力大、环保要求严格、道路施工手续难办、市民生活品质要求高等诸多困难和挑战。
上述问题的出现，使得如何低成本、有效地修复管道同时减少对社会的影响是目前市政工程供水领域建设中亟需考虑的内容。随着科学技术的进步，近几年来非开挖修复技术应运而生。非开挖修复技术不仅要对管道进行有效地修复，还要延长管道的使用寿命。对该技术进行应用分析研究，对城市供水管道的修复工作发展具有非常重要的意义。
2、管道缺陷
在详细介绍供水领域非开挖修复技术之前，首先要了解非开挖修复的使用修复功能，非开挖修复技术要解决病害管道哪些问题。在地下长久运行的供水管道由于管道沉降、安装方式不规范、地下运行状态发生改变等因素往往会产生以下两种缺陷：管道结构性缺陷和管道功能性缺陷。管道结构性缺陷主要是由于管道的结构功能缺失导致的，一般包括：管道沉降变形、管壁内腐蚀、管道接口密封不严、管道偏离错位、管道接口脱节和管道成型裂缝等六种缺陷；管道一旦产生结构性缺陷，往往会导致管道因无法正常承压造成突然爆管、地下水侵入管道造成对管内自来水水质的污染以及管内水源渗出管道造成渗漏水量等事故。管道功能性缺陷主要是由管道的结构功能缺失以及管道长久淤积腐蚀造成的功能受损，一般包括：上游水源浮渣堆积、管道内障碍物、管道漏失和管道沉积物等4种缺陷；管道内出现了功能性缺陷往往会导致供水管道里由于水质浑浊、地下水污染、微生物聚集等状况造成的水质不达标以及渗漏水量造成的水压下降等不利危害。
在供水领域里，不管是开挖废除病害管网，还是使用管道非开挖修复技术对管道进行修复，目的都在于弥补管道出现的缺陷，恢复管道的使用功能。对于城市运营者来说，采用管道非开挖修复技术的意义就在于能够该技术能够在非开挖、少开挖的条件下完成管道更新修复这一目的。
3、非开挖修复技术介绍
非开挖技术是指在地面不开挖成槽的情况下探测、检查、铺设、更换、或修复各种地下管线的技术或科学。给水管道非开挖修复技术是非开挖技术领域中的一部分，即在地表不开挖或地表极小部分开挖(一般指入口和出口小面积开挖)的情况下，对地下给水管道进行修复的技术【1】。
给水管道的非开挖修复技术发展到现在，种类繁多。根据管道的结构特征，基本上可以将非开挖修复技术分为以下3类，分别是：非结构性修复技术、半结构性修复技术以及结构性修复技术。
3.1结构性修复
结构性非开挖修复技术，本质上是一种用新管道去代替旧管道的修复技术。在供水领域里，结构性非开挖修复技术修复主要利用玻纤材料一定情况下固化的特性，结合PE软管对管道进行修复。修复后的管道中，新的内衬层能够独立承压，实现输水功能。结构性非开挖修复技术基本能够解决原有管道的结构性缺陷以及功能性缺陷。
以下工程为例，某公司承接了上海城投水务（集团）有限公司供水分公司的龙吴路（景联-双柏）非开挖修复工程为闵行区高危管线改造工程采用的时全结构非开挖修复技术。该工程基本信息如下：待修复DN800管材为灰口铸铁管，长度约1130米，埋设于上世纪90年代，多次发生渗漏。此路段地处闵行区，交通十分繁忙且管道位于绿化景观带，传统开槽排管将大面积毁坏绿化林木，同时也会破坏部分新修道路，故采取了全结构非开挖修复技术 ——蒸汽紫外二元固化修复技术施工。
龙吴路工程采用的结构性非开挖修复技术——双元固化系统结合紫外固化工艺+蒸汽固化两种工艺，采用两种不同特性材料在老管道内部形成新的一体化复合管。新的复合管外层材料为纯玻璃纤维，通过紫外光光固化形成，具有极高环刚度，能够独立承压；内层材料为致密耐磨的PE材料，通过蒸汽固化方式与玻璃纤维管内壁紧密粘连，承担输水作用。
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以工程实施来看，全结构非开挖修复技术可以实现管道完全的结构修复以及完全的功能修复。
3.2半结构性修复
半结构性非开挖修复技术是指将待修复管道通过机械刮管、高压水冲洗或高速喷砂等工艺将管道进行预处理之后，使用胶凝材料将内衬软管紧紧贴于管道内壁，利用原有管道的结构性能实现管道的功能性修复。
以下工程为例，某公司实施的鲁班路DN300非开挖修复工程采用了半结构性非开挖修复技术——CIPP常温固化反转内衬技术。该工程基本信息如下：鲁班路处于上海市中心地段，周边基本为居民区，开挖施工难度较大；待修复给水管管龄50余年，管材为DN300 灰口铸铁管，工程全长150米，整段相较于常规全路段开槽施工，仅仅只需要开挖两个工作井。
常温固化非开挖修复技术的主要原理为：完成超高压水清洗以及管道内壁喷砂等管道预处理工作之后，使用粘合剂将内衬材料与原先的母管紧密贴合，通过稳压方式进行常温固化。
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鲁班路采用的半结构非开挖修复技术的主要特点：与待修复母管紧密贴合，修复后的管道宛如一体，旧管承压，内衬新管过水流动，管道的使用寿命得以延长。与传统方式相比施工速度快、开挖面积小、环境环保影响小、安全性高。
以工程实施来看，半结构非开挖修复技术可以实现管道一定程度的结构修复以及完全的功能修复。
3.3非结构性修复
非结构性修复技术可以简单理解为将待修复管道通过机械刮管、高压水冲洗或高速喷砂等工艺将管道进行预处理之后，将清理好的管道重新喷涂水泥砂浆等内衬材料，形成一层新的内衬层。适合状况较好，没有结构性缺陷的病害管道，主要解决一些功能性缺陷。
以下工程为例，双阳路给水管道修复工程为周家嘴路以南至顺平路以北总长约130 m，口径为DN300，管龄为30年，采取非结构性修复技术——原位内壁喷涂工艺对给水管道进行非开挖修复。对管道进行预处理之后，即进行喷涂内衬材料，使得管道内壁形成一层光滑无缝隙的内衬防腐保护层【2】。
以工程实施来看，非结构非开挖修复技术可以实现管道一定程度的功能修复。
4、非开挖修复的优缺点
以上的三个案例基本说明了目前供水领域管道非开挖修复技术的主要类型。供水领域的非开挖技术具备路面开挖少、影响小等非开挖技术的特有优点，有效延长了管道的使用寿命，还能一定程度上改善管道的输水性能。
另一方面，从工程实施来看，目前供水非开挖修复技术也存在着一定的问题。在实际的工程实施过程中，目前的供水管道非开挖修复技术也存在以下缺陷：
目前供水管道非开挖管道修复技术成本较高。费用高的主要原因在于目前国内非开挖修复技术材料和设备基本完全依赖进口，修复规模小，使得修复成本较高。
目前供水行业使用的非开挖修复技术对管道进行更新修复后，由于材料的限制以及供水管道对水质的要求高，修复后的管道若进行分支开梯，难以保证输水健康安全，制约了非开挖修复技术进一步的应用发展。
③由于地下供水管网不可见的特性，目前供水管网选择修复技术时并没有根据管道状况去选择技术。管道存在的是结构性还是功能性缺陷，要采用全结构还是半结构技术等，问题与方案没有经过科学匹配。
5、建议
目前非开挖工程方兴未艾，非开挖修复技术不能仅仅跟着国外技术走，使得技术工艺以及成本控制受制于人。国内厂家需开发自己的非开挖技术，只有拥有核心非开挖技术才能够提高企业在非开挖领域的核心竞争力，才能够掌握话语权。
其次，目前几乎所有的修复技术都面临改接分支难以保证输水健康安全的问题。非开挖技术大规模发展的前提就是要解决这一问题，研发分支开梯技术，不仅可以使企业拥有了核心工艺，还能获得非常广阔的分支开梯市场。
最后，建立起管道状况评估标准，根据管道实际状况，是结构性缺陷还是功能性缺陷，选择适用、有效的技术，做到施工方案有据可依，节约资源，提高工程的技术竞争力。
6、结语
非开挖修复技术虽然目前也存在着这样的一些缺陷，然而非开挖技术自身具有着不可替代的优势。况且随着技术的进步，这些缺陷总能够被克服，非开挖技术将会在未来占据越来越高的地位。
对于我国城市化建设而言，地下供水管网的建设是一项非常重要的工作。城市发展不断加快，地下供水管网建设不断更新，工程项目也不断改造。在实际改造过程当中，有必要根据不同的工程状况，采取针对性的非开挖技术，因地制宜地提高整体的改造质量，有效发挥出该技术的作用，促进我国城市化建设的发展。
参考文献：
【1】熊露, 排水管道非开挖修复技术经济评价指标体系的研究
【2】廖军，刘辛悦，韩冰，等．给水管道非开挖内壁喷涂修复工艺在上海的工程应用【J】．净水技术，2018．,37（s1）:178—180，189．