梁華俊(南寧市排水有限責任公司 廣西 南寧 530000)

引言

排水管道非開挖局部修復是對舊管道內的局部破損、接口錯位、局部腐蝕等缺陷進行修復的方法。非開挖施工技術的整體優(yōu)勢在于施工負面影響小,且所占用場地比較少,對地面、交通、環(huán)境以及周圍地下管線等的影響很微弱。非開挖施工技術推廣的難度在于費用的居高不下,使得很多中小城市望而止步。其實綜合考慮交通影響、周圍管線開挖的危險、市民的生活質量等因素,非開挖修復的費用是可以接受的。隨著城市化進程的加快,市政施工設施投資建設和修復維護也與日俱增,現(xiàn)實條件使得市政施工設施建設和管理必須探索新的施工工藝和方法。

一、排水管道修復工程非開挖技術應用分析

(一)排水管道軟管內襯修復法

軟管內襯技術也被稱之為原始固化技術,即CIPP,其應用原理是在原有管道內壁上襯一層軟襯層,達到優(yōu)質的修復效果。軟管內襯技術常用軟襯層材料為浸漬液態(tài)熱固性樹脂,工程人員借助加熱作用促使其完成固化,確保形成的薄層管與原管道間存在緊密的連接關系,當然也可使用熱水、熱氣或紫外線等方式代替加熱,也能達到同樣的固化效果。這樣的內襯修復方式不會對管道斷面造成更嚴重的破壞效果,還能在此基礎上完成流動性能的提升,是一種實用性較高的非開挖技術。實際應用過程中,軟襯法的應用存在兩種形式,分別叫做翻轉浸漬樹脂軟管內襯法和CIPP拉入法樹脂內襯法,工程人員還需結合不同特征進行判斷,為后續(xù)排水管道修復工程提供更具針對性的選擇依據。

首先是翻轉浸漬樹脂軟管內襯法的應用分析(圖1),該修復技術所應用的材料為帶有防滲膜的纖維增強軟管或編織軟管,這樣的軟管由浸透熱固性樹脂構成,具有優(yōu)質的修復效果。實際應用過程中,工程人員使用夾具將浸有樹脂的軟管端固定于排水管道入口處,借助水壓或氣壓的輔助,完成內層到外層的翻轉,使其建立與原有管道的連接關系。待軟襯管到達終點后,工程人員需要迅速將熱水或蒸汽注入管中,促使樹脂完成固化,加速襯里的形成。這樣的襯里不僅具有較高的堅固性,防腐與防滲功能也能對排水管道應用做進一步優(yōu)化。翻轉浸漬樹脂軟管形成的內襯無論是柔性還是內部壓力都符合修復標準,不僅能滿足充填裂隙的要求,還能避免間隙與彎曲段造成的負面影響。樹脂固化后形成的軟襯管與原管形狀一致,僅內徑略小于原管。

圖1 翻轉浸漬樹脂軟管內襯法的應用分析

CIPP拉入法樹脂內襯法使用的材料為無紡氈軟管,這類軟管上有一層防滲薄膜,在樹脂的充分浸漬下,也能起到良好的修復效果。預處理完成后,工作人員可從檢查井處將軟管拉入原有管道,介質使用水壓或氣壓使軟管膨脹,待其完成固化后就能形成一條光滑的新管,堅固性也能滿足排水管道的標準化需求。CIPP拉入法樹脂內襯技術在國外的應用情況十分普遍,相關調查研究顯示,這一修復方式能適應大多數排水管道的修復工作,且質量方面也有所保障。施工方面真實做到“一鍬土不動”,是完全性的非開挖施工技術,是排水管道修復中的有效修復方式。

(二)U-HDPE管道內襯修復法

新時期背景下,排水管道修復工程非開發(fā)工業(yè)也在不斷更新,穿插、襯裝高密度聚乙烯的U-HDPE 管道內襯修復法(圖2)就是新時期研究出的全新型非開挖管道修復技術,一般也將其稱之為HDPE 技術。這類技術主要針對老化程度過高的管道內襯HDPE 管進行處理與修復,管道賦予其鋼管和HDPE管的綜合性能,保障后續(xù)應用效果。U-HDPE管道內襯修復法應用了牽拉原理,將原有的HDPE管變形為“U”字形,接著使用纖維膠帶進行固定,再借助牽引機的輔助將HDPE 管引入管道中。最后則是加壓流程,壓力作用下HDPE 管會膨脹到與待修復管道內壁貼合的程度,這時采取一定的固化措施,形成兼具防腐性能機械性能的復合內襯結構。U-HDPE 管道內襯修復法具有一定局限性,實際應用中也僅在結構性破壞不嚴重的直圓形排水管道修復過程中使用,且其適用的管徑范圍應控制在75～2000mm 以內,最大長度也不能超出1000m。對比分析可知,U-HDPE管道內襯修復技術的衛(wèi)生性能更高,不會造成過流斷面損失過大的問題,還能適應更大范圍的變形與距離延長情況,在排水管道修復中擁有著良好應用效果。

圖2 U-HDPE管道內襯修復法[2]

(三)不銹鋼內襯修復法

傳統(tǒng)型排水管道多使用不銹鋼為主要建設材質,但在長期以來的應用研究中發(fā)現(xiàn),即使使用不銹鋼材料也會出現(xiàn)嚴重的銹蝕情況,為解決這一問題,排水管理部門也在原有不銹鋼修復技術的基礎上創(chuàng)新出了不銹鋼內襯修復技術,采用不開挖的方式對不銹鋼管道進行內襯修復,保障排水管道的最終應用效果。進行不銹鋼內襯修復施工前,工作人員應對不銹鋼板選型進行嚴格化審查,選擇全板式不銹鋼板材。接著,工作人員還需使用焊槍對銹蝕嚴重的部分進行修復,保障排水管道正常應用效果。管道耐壓能力一直是限制不銹鋼排水管道應用發(fā)展的條件,不銹鋼內襯修復技術能進一步加強管道的耐壓效果,賦予管道內壁更高的完整性,避免排水過程中水流受到阻礙,提升排水管道應用整體安全性,避免產生額外的管道損耗,延長管道使用壽命,也降低了管道更換帶來的成本消耗。

(四)碎(裂)管法修復法

顧名思義,碎(裂)管法修復法就是利用相關設備從內部粉碎原有管道,再將管道碎片擠入周圍土體形成管孔,接著再將新管道拉入原有管道位置,完成管道更新。現(xiàn)階段所應用的碎(裂)管法修復法主要有兩種表現(xiàn)形式,一種是靜拉碎(裂)管法,另一種是氣動碎管法,兩類方法的根本性區(qū)別在于動力源不同。其中,靜拉碎(裂)管法動力源為經歷作用,以此達到破碎或切割原有管道的目的,接著使用膨脹頭對新管道進行擴張,凝固后實現(xiàn)修復排水管道的修復工作。氣動碎管法則是由氣動沖產生的沖擊力作為動力源,其他與靜拉碎(裂)管法應用流程無明顯差別。

但需明確的是,現(xiàn)階段碎(裂)管修復法僅適用于較寬的管道直徑范圍和各種地層條件下的管道修復,而在美國非開挖中心制定的碎(裂)管法技術應用相關指導文件中也明確對碎(裂)管法修復法應用問題作出了指示。當典型管道直徑超出50m 且不超過1000m 時,碎(裂)管法的最大直徑不能超過1200m。事實上,只有當排水管道需要進行等管徑管道更換或增大直徑管道更換時,才應首選段碎(裂)管法修復法,但在更換時也要對原有管道與更換管道的直徑差進行控制,當擴大原有管道直徑超出3倍范圍時,不建議使用碎(裂)管法修復法進行修復與更換。就我國目前碎(裂)管法修復法應用情況來看,大于原有管道直徑的30%左右的施工情況最為常見。但還需注意的是碎(裂)管法修復氣動碎管法可能會對鄰近的管道造成一定的破壞效果,有時還會引起地表隆起的問題,這就需要工作人員對鄰近管線距離進行檢驗,當管線距離小于0.8cm或深埋不足0.8m 時,均不能使用氣動碎管法,即使必須使用這一方法,也要在保護措施齊備的情況下進行。

(五)機械制螺紋纏繞修復法

為保障施工質量,帶狀PVC-U 型材與鋼帶通常在工廠就已預制完成,纏繞機部分也在正式施工前安裝完畢。實際修復過程中,工作人員只需將型材與鋼帶同步送至檢查井下,按照螺旋纏繞的標準推進,這時型材邊緣的公母鎖扣緊密連接在一起,在一定程度上保障了修復效果。此外,工作人員還應加大對鋼帶的壓合力度,保證其與接縫處緊密結合,直到進入下一檢查井,才能在新舊管道間展開水泥漿灌注施工,待其凝固后形成水密性與強度均符合修復標準的鋼塑加強型新管。與其他修復方式差異性最大的地方在于,螺旋纏繞修復法可帶水作業(yè),既可以滿足管道修復對柔韌度的要求,也能達到內壁光滑度的標準。此外,機械制螺紋纏繞修復法制造的加強型新管是一個獨立的結構,不僅自身輕度足以支持排水應用,環(huán)剛度也符合設計施工標準,再加上可隨時截斷與連接的應用靈活性,在地層變化中的適應力也十分強悍,簡化了預處理流程,具有良好的修復效果。

(六)紫外線光固化管道內襯修復法

嚴格意義上來說,紫外線光固化管道修復技術是基于原位固化技術演變而來的修復技術,該技術主要通過滲透樹脂玻璃纖維的應用達到修復效果。在專業(yè)人員的幫助下,滲透樹脂玻璃纖維由專用設備運送至待修復的管道區(qū)域,這是工作人員要對兩段管口進行封閉處理,之二是在玻璃纖維內襯光內壓縮進空氣。完成上述操作后,工作人員可利用紫外線車自動化設備對玻璃纖維內襯管進行照射,提高其固化效率。如無意外,3～4小時候即可達到高效的修復效果。最后,工作人員再將封閉處的玻璃纖維管封口切除,恢復管道的正常排水應用。

三、排水管道修復工程管道更新非開挖技術

在城市化進程的不斷推進下,很多城市的排水管道不能滿足日益增長的排水需求,也有排水管道在長期應用中出現(xiàn)了嚴重的破損,簡單修復已不能使其恢復原有應用效果。針對上述兩種問題,只能采用更新管道的方式解決。常態(tài)下,管道更新并不對原有管道走向進行改變,而是在保留原導向的前提下,將故障管道做破碎處理,接著拉入新型管道,使其恢復正常排水狀態(tài)。而為避免開挖施工再次帶來不必要的消耗,排水管道修復工程管道更新中也主要采取非開挖的管道更新修復方式。原理層面分析,管道更新非開挖技術即在舊管道破碎的同時,同步拉入或頂入全新管道,以此完成舊管道的更新,達到優(yōu)質的新型管道技術應用效果。這樣的方式不僅能實現(xiàn)同直徑新管與舊管之間的更換,也能使用直徑稍大的新管頂替舊管。過道更新的原理及大致流程相同,但在破碎方式層面還有較多的選擇,現(xiàn)階段使用最多的舊管破碎方式有破管外擠與破管頂進兩種方式,工作人員還需全面分析不同技術的應用特點,合理選擇最佳管道更新方式。

(一)破管外擠非開挖管道更新技術

破管外擠法即爆管法,也稱漲管法,工作人員借助相關工具對舊的排水管道進行破碎處理,在工具輔助下,舊管碎片會被擠入周邊土層匯總。這時工作人員再將全新的排水管道拉入破碎部位,使其替代舊管道進行排水工作,完成管道更新。破管外擠法能同時進行舊管破除以及新管引入工作,極大地節(jié)約了施工所用時間,且非開挖的施工方式也不會對地表造成嚴重的破壞效果。但需要明確的一點是,破管外擠非開挖管道更新技術并不適用于彎管的更換。另外,在埋設較淺或不可密壓地層中的管道也不能使用破管外擠法,否則可能會引起地面隆起的問題。此外,相鄰管線損壞也是破管外擠非開挖管道更新技術應用可能造成的施工問題。破管外擠非開挖管道更新所使用的工具根據實際施工條件也存在差異,工作人員還需合理選擇氣動、液動與切割等不同爆管技術,保障管道更新效果。

(二)破管頂進非開挖管道更新技術

我國地勢地形多樣,許多排水管道位于較為堅硬的土層中,這些區(qū)域的管道很難使用破管外擠技術破碎舊管道,工作人員可酌情選用破管頂進技術完成新舊管道的轉化。破管頂進非開挖管道更新技術主要利用了微型隧道施工設備以及水平鉆機等,依舊是以舊排水管道為導向,將舊管及其附近土層一起進行切削破碎,形成直徑相等或略大于原管道直徑的孔隙。這時再將新型管道頂入孔隙中,完成管道的轉換。破碎后的舊管道和周邊土層可使用螺旋鉆桿排出管道部位,避免造成額外影響。

適合使用破管頂進技術的管道材質多為陶土、混凝土以及鋼筋混凝土等,其直徑應控制在100～900mm 之間,長度不超過200m 且深埋不淺于4m,即可使用新型球墨鑄鐵管、玻璃鋼管、混凝土或陶土管進行替換。根據我國實際排水情況分析,我國應用鋼筋混凝土管的情況最為常見。破管頂進技術非開挖特性不會對地表土層造成破壞,即使是更為復雜的土層也能獲得良好的施工效果,這決定了破管頂進技術應用基本不受地質條件的限制,擁有更廣闊的發(fā)展空間。但需明確的一點,破管頂進技術的應用需配備兩個工作井,這也要求地表處有足夠的空間供工作井開挖施工。

結束語

隨著時代的進步與發(fā)展,環(huán)保與可持續(xù)發(fā)展理念越來越滲透到人們的日常生活。排水管道作為人民生活必不可少的基礎設施,其管道修復工程應積極采用非開挖技術,降低對地表環(huán)境的損害。非開挖技術能將施工破壞效果控制在最低范圍,同時不會影響交,再加上施工周期短、成本消耗低等優(yōu)勢,在排水管道施工中獲得了優(yōu)質應用成效。管理人員應積極對其進行開發(fā)與完善,提高管道修復質量,必要時對排水管道進行更換,保障排水管道的應用效果。