《广州市排水管道的非开挖修复适用技术分析.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《广州市排水管道的非开挖修复适用技术分析.doc（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、广州市排水管道的非开挖修复适用技术分析赵巨尧1,2 周律2 安关峰3 杨纪伟1 刘添俊3 李思敏1 梁欢4 邓光艺4（1 河北工程大学水电学院，邯郸，056038；2 清华大学环境学院，北京，100084；3 广州市市政集团有限公司，广州，510060；4 广州市市政工程机械施工有限公司，广州，510060）摘要：本文针对广州市的城市特征及排水管道的损坏情况，对目前常见的几种非开挖修复技术进行比选，并从物理条件因素、施工条件因素、费用因素和效益因素等方面着手进行分析，认为螺旋缠绕法（Spiral wound Lining）、原位固化法(Cured in place pipe, CIPP)是适合
2、在广州市排水管道修复中应用的适用修复技术。关键词：排水管道，费用效益，螺旋缠绕法，原位固化法1 技术应用背景广州市中心排水管道系统已建管道总长度可达1300km，受不同时期管材质量、施工技术水平、道路承载超重、地面沉降及管道腐蚀等诸多不利因素影响，排水管道裂缝、错位、脱节乃至坍塌等现象时有发生。然而，广州市建筑密度大、交通繁忙，尤其老城区，管道交错复杂，很多管线位置不明，易引发各种施工问题，进行开挖铺设基本不可能，提升城市排水系统的目标受到现实的严重威胁。排水管道非开挖修复技术作为近年来发展的高新技术，可以有效的节约成本，减小环境影响，提高效益，避免类似路面沉降或大面积积水的现象发生。非开挖修
3、复技术的技术种类较多，如何合理的选择广州市排水管道适用的非开挖修复技术，对于广州市的城市建设管理具有实用价值。2 非开挖修复适用性研究2.1 广州市排水管道现状2009年以来广州市地下排水管道进行了整体排查。检测分六大片区进行，对其中的一个已检测完整的片区进行现状统计分析，调查内容排水管道情况如图1、2所示。从图1、2中可以看出，混凝土材的排水管道和300mm600mm的管道占绝大部分比例。混凝土管道具有较好的耐荷载能力和耐腐蚀能力，因此在建设过程中一直作为主要应用管材使用。300mm600mm的管径，大多是支管或干管，较于主干管数量多、质量差，小于600mm的管道人员无法进入，对于机械技能要
4、求较高；埋深较浅，易受交通荷载的变化的影响；无大量排水混合，局部地区腐蚀程度也较为严重。 图1 排水管道管材使用比例图2 调查管径比例借鉴国内英国、美国、日本等评估经验，参照国内上海，广州市编制的相关评估规范，对已调查区域进行评估1分析，如图3所示。经调查统计数据，发现目前300mm600mm的缺陷排水管道约占65.55%。管道直径越大，破坏程度越小，300mm600mm的管道埋深较浅，受各种因素的影响较为严重因此破坏程度也较为严重。（a）300600mm混凝土管道结构性缺陷（b）300600mm混凝土管道非结构性缺陷图3 排水管道缺陷分析由图3得知，300mm600mm的混凝土管道结构性损坏
5、类型主要是腐蚀、错位、破裂、侵入等，非结构性类型主要是沉积和障碍，据分析腐蚀二级以上管道占18.3%，错位二级以上的管道占26.6%，综合缺陷二级以上的管道占29.4%，二级以上的管道属于中等损坏严重损坏的管道1, 2应考虑维护和修复的实施计划，防止管道进一步的破坏，造成严重后果。2.2 修复技术初步比较目前常用的非开挖修复技术大致可分为三类：即点（局部）修复、整体内衬修复、整体更换修复。在广州市，仅为树根、接口处渗漏的结构完整的管道，采用点状修复即可，该方法无法延长原管道的使用寿命，只可保证在使用寿命期间的正常使用，成本耗费较低；管道受到完全或部分结构性的破坏，采用点状修复效果则不佳，需考虑
6、采用整体修复的方法，选择材料的阻力系数小的管材，抵消内衬管道壁厚对水力条件的影响，并进行腐蚀性保护及结构性恢复；更换修复技术可延长待修复管道的使用寿命，但结合材料性能分析，容易造成功能性浪费，成本耗费高。从图3中可以看出，目前点状修复技术和整体内衬修复技术运用的机会较多。管道缺陷程度较轻，受环境因素的限制，更换修复技术不作为第一考虑实施技术。点状修复费用低，随机性较大，需根据具体缺陷情况具体实施。整体内衬修复技术工艺设备多样，受制因素较为明显。表1汇总了几种常见的整体内衬修复工艺及实施条件比较。表1 修复技术使用比较条件因素原位固化法螺旋缠绕法内插法折叠法物理条件管材混凝土、铸铁、聚氯乙烯（P
7、VC）管、玻璃钢夹砂管混凝土、铸铁、玻璃钢夹砂管、聚氯乙烯（PVC）管混凝土、铸铁、聚氯乙烯（PVC）管、陶瓷、钢管混凝土、铸铁、聚氯乙烯（PVC）管、陶瓷、钢管直径范围（mm）2002400200300020010002001600缺陷类别破裂、变形、腐蚀、错位、起伏、脱节、脱落、暗接、侵入破裂、腐蚀、脱节、脱落、渗漏破裂、暗接、腐蚀、脱节、小程度的起伏、脱落、渗漏、侵入破裂、暗接、腐蚀、脱节、小程度的起伏、脱落、渗漏衬管型材玻璃纤维、针状毛毡、树脂等聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）带有锁扣的条带聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、玻璃钢、金属管等高密度聚乙烯（HDPE）/中密度聚乙烯（M
8、DPE）衬管直径外径大小匹配待修复管内径不小于待修复管直径的80%90%不小于待修复管直径的60%70%不小于待修复管直径的80%90%衬管壁厚（mm）大于6.0大于6.0大于8.0大于8.0摩阻系数0.0090.0120.0090.0120.0090.0120.0090.011施工条件工艺分类翻转/牵入蒸汽/热水/紫外线固化固定口径/扩张/自行式锁扣组合式/连续连续交通无影响无影响连续内插有影响、组合内插无影响有影响敏感区域积水段变形段错位段错位段注浆不需要按要求需要不需要技术难度高中低低清通待修复管道内壁干燥、清洁清除管道内的沉积、结垢和障碍物无影响衬入的沉积、结垢及障碍物，无尖锐凸起物无
9、影响衬入的沉积、结垢及障碍物，无尖锐凸起物开挖不需要管径大于800mm的待修复管道需少量开挖工作井连续穿插需需开挖导向沟不需要或少量开挖导向沟旁通需要充满度大于0.3或流速大于2.0m/s时需要不需要根据施工条件设置表1分别从待修复管的管材、直径、长度、缺陷和修复衬管的型材、管径、壁厚、摩阻系数等物理条件，以及工艺设备要求、交通、敏感区域、注浆、技术熟练程度、清通、开挖、旁通等施工条件入手，对整体修复内衬技术原位固化法(Cured in place pipe, CIPP)、螺旋缠绕法(spiral wound lining)、内插法(Sliplining)、缩径法(Close fit lini
10、ng)和折叠法(Fold and formed pipeliners)进行比较。由于广州市排水管道的服务面积与人口持续增多，修复后的管道必须大于或等于待修复管道的排水能力，为了弥补衬管壁厚和环状间隙对水力条件的影响，采用摩阻系数较小的管材进行修复。CIPP摩阻系数与其作业水平有很大关联，固化后内衬管道越光滑系数值越小，因此对技术的要求也越高；组合式穿插法（锁扣对接）比连续式摩阻系数大，连续式穿插光滑无接口，组合式是几个带有环扣的塑料短管在待修复管中的撞击组合的方法，局部阻力较大；螺旋缠绕法采用的带锁扣的塑料条带，条带连接处增加阻力，较于折叠法、穿插法系数值偏大，但壁厚较薄，其扩张工艺与待修复管
11、道的贴合度很高。CIPP无环状间隙，则可与衬管壁厚紧密粘合。因此采用螺旋缠绕法的扩张工艺和CIPP法较之其他修复方法更适合与增加待修复管道的排水能力。CIPP可以完成所有结构性缺陷的修复工作，但是对于渗漏修复时，需先经过处理方可开工，不能带水作业。广州市地下水位较高，施工前进行管道积水的排除或渗漏水的封堵比较困难。排水管道一般被地下水位浸没，CIPP法采用蒸汽或热水固化，易使得衬管外表面受热不均，导致固化失败，紫外线固化相对效果较好，因此技术要求较高。螺旋缠绕法对于修复破裂、腐蚀、脱节、脱落、渗漏等缺陷的修复效果较好，并可以带水作业，但承重能力较差。穿插法和折叠法操作较为简单，连续施工需要开挖
12、导向沟，在广州市老城区进行施工建设，对社会影响较大，组合式安装可以使用，但断面损失严重，且需增加在环状间隙的注浆操作，相对施工周期较长。3 讨论修复技术的选择与修复效果、成本密切相关。修复费用成本一般包括直接成本、间接成本、社会成本。对广州市修复技术应用市场进行咨询和调查，得出300mm600mm的混凝土管道修复的直接成本费用，如图4所示。原位固化法的修复技术根据现场条件的不同，有很大的变化。图4 2011年300mm600mm管道修复费用比较修复的费用与排水管道损害情况、周围环境条件、一次性安装长度、技术条件等因素有关，随直径尺寸的增加，修复费用也逐渐增大。图4中可以看出在广州市场上，原位固
13、化法和螺旋缠绕法的直接修复成本较低。间接成本和社会成本主要从效益方面体现。效益可分为经济效益、环境效益和社会效益三个方面。经济效益主要是延长排水管道的使用周期费用、改进排水管道使用能力、减少道路维护和其他设施的影响等。管道寿命周期取决于修复前后管道材料性能，大多数排水管道的材料的寿命周期为1050年3，如表1中所示，原位固化法的衬材主要是玻璃纤维、针状毛毡、树脂等，螺旋缠绕的型材主要是聚氯乙烯（PVC）、聚乙烯（PE）等带有锁扣的条带，穿插和折叠主要也是塑料管道，都是整体衬入待修复管道，因此可以延长管道的寿命周期4。原位固化法相对于其他几种方法，对排水管道使用能力的增加更好一些，但由于技术能力
14、要求较高，需要更多的施工经验的积累。螺旋缠绕法无论从技能还是与管道的贴合程度都优于穿插和折叠，是经济收益的首选技术；环境效益包括灰尘、噪音、污染等，影响较小。施工一般在夜间进行，严格对噪音进行控制，螺旋缠绕的主要设备在检查井中，对产生的噪音具有一定抵消，相对较小；社会效益包括对交通的影响、商业贸易的影响、居民生活的影响等。广州市交通繁忙，人口密集、商业贸易旺盛，因此社会效益占选择技术的很大比重，原位固化和螺旋缠绕的对社会的影响几乎为零，施工周期短、不需开挖5。4 结语排水管道修复的主要就是恢复排水管道运行的基本性能，减少渗漏、减少雨污溢流，确定结构完整，使得附属设施如检查井可以长时间正常使用。
15、修复技术的选择主要依靠修复目的去进行。综合各个方面考虑因素，螺旋缠绕法、原位固化法是广州市排水管道修复的最佳使用技术。具体采用螺旋缠绕法还是原位固化法进行，还需要考虑施工单位的技术水平以及项目要求等条件。5 参考文献1 王和平. 排水管道健康状况评估方法的研究J. 给水排水. 2011(8): 112-116.2 彭震宇. 闭路电视检测技术在公共排水管道检测评估中的应用J. 建筑监督检测与造价. 2009(8): 28-33.3 Der Y M, Ching S T, Ping C Y. Priority evaluation of sewerage rehabilitation by AHPJ. pipelines2005. 2005: 523-537.4 Shahata K, Zayed T. Life-cycle cost based rehabilitation plan for water mainsC. World Environmental and Water Resources Congress 200
