一、城市排水管道的現(xiàn)狀

排水管道擔負著收集、輸送城市雨水和污水的重要責任,F(xiàn)如今很多路段的排水管線已經(jīng)使用了半個世紀以上,管道老化嚴重。只要管道有一處損壞,開挖修復就得兩井位間整段更換;一些新建管道由于局部地質條件較差出現(xiàn)結構性和功能性損壞;不僅如此,在建工程對周邊已建排水管道造成影響甚至損壞的情況也時有發(fā)生。因此,掌握排水管道的運行狀況,確保城市排水安全運行,對存在缺陷的管道進行及時修復是十分必要的。

二、非開挖技術的優(yōu)越性

一方面,在管線施工時無需對路面和地表“開膛破肚”,解決了長期以來困擾城市地下管線建設工程的難題:阻斷交通、破壞環(huán)境、影響城市居民的正常生活和工作秩序。另一方面,施工速度快、綜合成本低,具有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。在相同條件下,非開挖施工法(鋪設、更換和修復)的綜合施工成本均低于開挖施工的成本,且當管徑和埋深越大時越明顯。

三、非開挖修復技術的應用

3.1 HDPE漿膜內襯非開挖修復

案例分析:某市X1路段地下雨水管道始建于2009年,管道位于快速路下方,從A井至B井總長度約31m。該管道病害主要是內壁破損嚴重,結構產(chǎn)生變化,管道漏水嚴重,極易造成地面塌陷,對交通產(chǎn)生巨大影響和隱患。

綜合考慮以上各種因素,采用HDPE漿膜內襯非開挖修復工藝技術,主要材料為歐洲進口的HDPE帶丁狀物,經(jīng)過先進設備一次復合成型,現(xiàn)場根據(jù)管道的具體直徑和長度隨機制作符合要求的新管。施工中HDPE丁狀修復材料的管線焊接使用進口專用焊機完成,特殊漿液采用大部分進口,部分國內的原料經(jīng)過科學合理的配比,注入到HDPE材料丁狀物與原管線之間間隙,固化完成。

施工步驟:

①堵水、改水,將待修復段位上游管道進行封堵,并將上游來水暫時改至其他管線;

②清理待修復管道內淤泥,用水車清洗,使用CCTV機器人對管內進行檢查,如有未清洗干凈或影響管材放人的情況則再次清理,直至管壁無泥土、無尖銳物后,進行下一步操作;

③將外側帶有釘狀的HDPE材料按照修復要求的尺寸制作成管狀,折疊成U型,從進料工作井拉入到待修管道中,將兩端封閉,充入空氣或水并保持一定的壓力;

④針對HDPE材料與原管道之間的空隙進行壓力注漿,漿液為特制的噴射混合物,這種高強度的材料可以把釘狀材料永久性牢固就位在管道內壁上,達到修復破損管道的目的;

⑤注漿完成后,進行管道內窺檢查和錄像,拆除上游氣囊,恢復通水。

在實踐使用過程中HDPE漿膜內襯技術具有施工速度快,使用材料耐腐蝕性強,內部摩擦系數(shù)低,介質輸送能力強,施工作業(yè)面小,對交通造成的影響較低,使用壽命長,可適用大曲率半徑彎管等優(yōu)點。

但是對發(fā)生管道內有鼓包、錯口、變形嚴重的情況無法使用漿膜內襯,漿膜內襯工藝會導致原有管道過流斷面縮小,造成管道流量隨之變小。

3.2 靜態(tài)破拆技術

案例分析:某市X路地下污水管道始建于2000年,污水管線由于已運行年久,水泥管受腐蝕及樹根穿插大部分管段局部嚴重損壞,局部地面塌陷,造成管道堵塞,污水排泄非常困難。通過管線評估和技術論證,本次管線的修復計劃采用丹麥非開挖靜態(tài)破拆換管法進行修復施工。

本工程將原有DN400污水管線采用靜態(tài)破拆換管法置換為DN400高密度聚乙烯PE管,總長度為85m,置換后管道保持原有坡度不變。修復后的管道使用壽命可達30年。

非開挖靜態(tài)破拆換管法是依靠液壓油缸提供拉力牽引破拆脹管頭,破拆管頭與新管線相連,當脹管頭在拉桿的驅動下破碎舊管,同時擠壓舊管碎片進入周圍土壤,新管線也隨碎管頭的前進而鋪設完成。

非開挖靜態(tài)破拆換管法施工需在舊管線兩端檢查井中施工,一端是設備井,用于放置設備主機;另一端是進管井,用于導人待更換的PE管。主機將快裝桿從設備井穿過舊管道到達進管井,然后牽引破拆頭,同時拉入PE管到達設備井,即完成了舊管道的非開挖換管施工。

施工步驟:

①施工現(xiàn)場的調查及管道上游堵水、改水;

②將待修復管道內淤泥清理,并用水車清洗,完成后使用CCTV機器人對管內情況進行檢查;

③將設備主機吊人設備井進行安裝、固定,并將快裝拉桿由設備井分節(jié)安裝送至進管井;

④將破拆設備由進管井放入并與拉桿固定,安裝管頭,由設備井控制拉桿將管道拉入舊管內,拉桿在回收過程中破拆頭將原有管道破碎并將新管拖入;

⑤管道拖至設備井后,進行管道內窺檢查和錄像,拆除上游氣囊,恢復通水。

靜態(tài)破拆技術經(jīng)過多次使用總結出以下兩點:

一方面,施工速度快,材料耐腐蝕性強,內部摩擦系數(shù)低,介質輸送能力強,使用壽命長,施工作業(yè)面小,對交通造成的影響較低,可按照原管徑恢復,對流量不造成影響;另一方面,只適用于陶瓷管道、不加筋混凝土管、石棉水泥、熟料管、鑄鐵的舊管道等,且舊管道必須為直線段管道。

四、非開挖修復技術的選擇

在選擇非開挖修復技術時,需要對原管道的設計以及存在的問題等內容進行綜合性的分析,選擇最適合管道的修復技術。

例如,如果原管道的輸水能力不足,需要增加管路的截面積,又恰好管路老化十分嚴重或是管路易碎,就可以利用成熟的爆管技術來進行管道的修復。

不同的非開挖技術都有其本身的技術局限性,在選擇過程當中必須要結合管道的材質腐蝕情況、是否存在泄露問題等內容進行綜合性的分析,另外還需要了解該施工過程是否會對該區(qū)域的正常運轉產(chǎn)生影響,這樣才能夠選擇最合適的施工技術,設計出最佳的施工方案。

五、非開挖修復技術的發(fā)展趨勢

在城市的發(fā)展過程中,隨著人民生活水平的不斷提高,對水、電、氣、信息等市政設施的需求也在不斷增加,必然要求城市管網(wǎng)輸送能力不斷提高。

由于各類公共地下管線數(shù)量和構(建)筑物的增加,可利用地下空間越來越小,新建排水管道的敷設難度越來越大,同時原有管道隨著時間的推移,管道的錯位、滲漏、腐蝕等結構性缺陷情況越發(fā)嚴重,對其進行改造將成為城市發(fā)展過程中的必然。

目前非開挖技術以其本身路面創(chuàng)傷小、占用面積少、影響小等優(yōu)勢,在管道修復工作當中得到了廣泛的應用,在未來的發(fā)展過程中,市政部門應當重視該技術的使用,并且對該技術進行不斷的研發(fā),促進該技術水平的提高,為我國公用工程建設的發(fā)展奠定良好的基礎。