山敏翔

（上海城投水務(wù)（集團(tuán)）有限公司供水分公司，上海 200000）

大多數(shù)城市已經(jīng)逐步形成了相對完備的給水管網(wǎng)系統(tǒng)。但是隨著服役年限逐漸增加，管道在功能性及結(jié)構(gòu)性上表現(xiàn)出的缺陷也越來越明顯。其中，管道內(nèi)襯腐蝕和接口老化是最突出的問題之一，由此引發(fā)的水體滲漏會(huì)在一定程度上加速管道底部的水土流失，使得管道周圍的土體發(fā)生變形，間接導(dǎo)致管道出現(xiàn)不均勻沉降風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)生爆管事故的可能性將會(huì)大大增加。針對該問題，實(shí)施有效的管道內(nèi)襯修復(fù)是極為必要的。就現(xiàn)階段而言，對于給水管道的更新修復(fù)大多采用傳統(tǒng)方法，即先對管道部位的土體進(jìn)行開挖處理后，通過重新埋管的方式對隱患部位進(jìn)行修復(fù)。但是隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，逐漸復(fù)雜化的管道排布方式使得這種修復(fù)方式已經(jīng)不再適用。不僅如此，傳統(tǒng)修復(fù)方式對于城市道路運(yùn)輸帶來的干擾也不容忽視。在此背景下，以非開挖為核心的給水管道修復(fù)技術(shù)開始受到越來越多的關(guān)注，其不僅可以有效降低修復(fù)工作對交通帶來的影響，同時(shí)也可以有效減少對城市居民生活的干擾，可以實(shí)現(xiàn)在環(huán)保要求下，快速修復(fù)管道的目的[1]。

針對此，為了促進(jìn)非開挖維修技術(shù)的應(yīng)用，本文提出市政地下給水管道非開挖內(nèi)襯維修技術(shù)研究，并通過在實(shí)際工程案例中進(jìn)行測試，分析了其修復(fù)效果和應(yīng)用價(jià)值。

1 地下給水管道非開挖內(nèi)襯維修技術(shù)設(shè)計(jì)

1.1 管道預(yù)處理

在對管道內(nèi)襯進(jìn)行修復(fù)前，首先需要結(jié)合管道的實(shí)際情況實(shí)施合理的預(yù)處理。這樣做的目的，一方面是為后續(xù)更加全面地對管道內(nèi)襯存在的問題進(jìn)行修復(fù)提供基礎(chǔ)，另一方面也是最大限度保障修復(fù)的質(zhì)量?？紤]到現(xiàn)階段管道內(nèi)襯的主要問題可以分為功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷2 種，因此，本文在預(yù)處理階段分別對管道內(nèi)襯進(jìn)行超高壓水清洗，同時(shí)對管道內(nèi)壁進(jìn)行噴砂處理。

在實(shí)施超高壓水清洗階段，本文綜合考慮了其在施工安全性和環(huán)境安全方面的優(yōu)勢，同時(shí)水自身的屬性特點(diǎn)也使得其可以達(dá)到去除混凝土表面附著物的效果，而且不會(huì)對管道內(nèi)襯中的鋼筋結(jié)構(gòu)造成影響[2]。在具體的實(shí)施過程中，本文首先分析了管道的材質(zhì)及管道的實(shí)際缺陷程度，清洗壓力不宜低于400 MPa，但最大強(qiáng)度應(yīng)控制在2 500 MPa 以內(nèi)。一般情況下，將超高壓設(shè)備調(diào)節(jié)至六孔自旋轉(zhuǎn)模式，實(shí)施對內(nèi)襯的清洗，采用支架方式將高壓噴頭置于管道正中心位置。這樣做的目的是確保作用于管道內(nèi)襯各個(gè)位置的水壓強(qiáng)度保持一致。對于高壓噴頭在管道內(nèi)部移動(dòng)方式的控制，本文利用卷揚(yáng)機(jī)牽引方式來實(shí)現(xiàn)。具體的施工方式如圖1 所示。

圖1 超高壓設(shè)備架設(shè)方式示意圖

在此基礎(chǔ)上，結(jié)合管道內(nèi)襯附著物的總量及附著程度，差異化地調(diào)節(jié)清洗裝置在管道內(nèi)的移動(dòng)速度。一般情況下，最小速度不宜低于1.0 m/min，否則可能會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)襯在長時(shí)間高強(qiáng)度水壓的作用下出現(xiàn)破損；最大速度不宜高于3.0 m/min，否則可能會(huì)導(dǎo)致管道內(nèi)襯的附著物無法實(shí)現(xiàn)徹底清除。通過這樣的超高壓清洗方式，有效去除管道內(nèi)所有管瘤、雜質(zhì)，使得后續(xù)的處理能夠直接作用在管道內(nèi)襯的原始表面[3]。

完成上述處理過后，本文對水洗后的內(nèi)襯進(jìn)行噴砂處理，通過這樣的方式降低殘留物對管道內(nèi)壁表面粗糙度的影響，使得母管能夠與內(nèi)襯材料之間實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的粘結(jié)。在具體的實(shí)施過程中，將噴砂設(shè)備停放在工作井一端，同樣利用清洗階段使用的控制裝置、支架將噴砂管固定在管道中心位置，按照緩慢勻速的方式回收噴砂管，速度在0.6～1.5 m/min 之間，以此實(shí)現(xiàn)對管道內(nèi)襯的完整噴砂處理。采用高質(zhì)量棕剛玉作為磨料，粒度大小控制在1.0～2.0 mm 范圍內(nèi)。除此之外，為了避免噴砂管噴出的磨料、粉塵影響后續(xù)施工人員的安全，在工作井的另一端設(shè)置抽吸車，同時(shí)減少施工對環(huán)境帶來的空氣污染。

1.2 管道內(nèi)襯修復(fù)

在完成上述的預(yù)處理后，本文將填充樹脂的纖維軟管作為管道內(nèi)襯修復(fù)材料，利用水壓將軟管翻轉(zhuǎn)至待修復(fù)的管道內(nèi)，利用軟管樹脂側(cè)的粘性，使其與待修管內(nèi)襯表面形成緊密的貼附關(guān)系。通過這樣的方式形成“管中管”結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對管道內(nèi)襯功能的修復(fù)，并且不需要進(jìn)行開挖施工[4]。

在具體的施工過程中，首先結(jié)合給水管徑的基礎(chǔ)參數(shù)信息制作纖維軟管。其次在填充樹脂階段，需要按照5%～10%的余量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施對樹脂總量的控制。在填充方式上，利用軋輥設(shè)備將樹脂均勻地填充到軟管的各個(gè)部位。施工中受軟管的屬性特征影響，對其進(jìn)行保存和運(yùn)輸?shù)倪^程中，需要保障環(huán)境溫度在5 ℃以下，同時(shí)避免長時(shí)間直接和間接日照。

在將樹脂纖維軟管翻轉(zhuǎn)到待修復(fù)管內(nèi)的過程中，以管道對應(yīng)的井口作為施工位置。由于本文主要針對給水管道的修復(fù)，因此利用不超過材料允許應(yīng)力的靜水頭壓力實(shí)現(xiàn)對軟管的翻轉(zhuǎn)，對于其他類型的管道，也可以利用空氣壓力執(zhí)行這一操作。在翻轉(zhuǎn)前，在軟管表面施涂潤滑劑，以此降低軟管翻轉(zhuǎn)置入時(shí)的摩擦力，確保軟管翻轉(zhuǎn)可以順利轉(zhuǎn)至下一個(gè)預(yù)設(shè)點(diǎn)。最后是對軟管的固化處理，考慮到市政管道修復(fù)環(huán)境的條件，本文采用常溫固化法進(jìn)行固化。在確保整個(gè)待修復(fù)區(qū)域充滿水體后，當(dāng)水體溫度達(dá)到樹脂固化溫度時(shí)，即完成了對管道內(nèi)襯的修復(fù)[5]。

2 應(yīng)用分析

2.1 工程概況

本文進(jìn)行應(yīng)用測試的管道修復(fù)工程為某市給水主干管道。對待修復(fù)管道的具體情況進(jìn)行分析，其結(jié)構(gòu)類型為DN1200鋼筋混凝土道管，管道的總長度為905 m，單段管節(jié)的長度為2.0 m，管道對應(yīng)的檢查井埋深達(dá)到了5.6 m，口徑為DN700 mm。對管道周圍的地下環(huán)境進(jìn)行分析，管頂與地下水位線之間的距離為5.5 m。對管道存在的問題進(jìn)行檢測，分析該段管道內(nèi)存在嚴(yán)重的功能性和結(jié)構(gòu)性缺陷，其中，功能性缺陷主要為沉積嚴(yán)重，厚度達(dá)到了42.0 cm。結(jié)構(gòu)性缺陷主要為接口錯(cuò)口、脫節(jié)，距離達(dá)到了20 cm，并伴隨有漏水情況。具體的指標(biāo)參數(shù)見表1。

表1 修復(fù)前管道內(nèi)襯指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

在此基礎(chǔ)上，采用本文設(shè)計(jì)的修復(fù)技術(shù)對其進(jìn)行處理，并對比處理前后管道的指標(biāo)參數(shù)信息。

2.2 應(yīng)用效果

在利用本文研究的市政地下給水管道非開挖內(nèi)襯維修技術(shù)進(jìn)行工程施工時(shí)，參與施工的工人共計(jì)11人，共計(jì)作業(yè)時(shí)間為29 h。修復(fù)前后的管道內(nèi)襯如圖2所示。

圖2 管道修復(fù)前后對比圖

根據(jù)圖2，對修復(fù)前后管道的表觀狀態(tài)進(jìn)行分析可以看出，管道內(nèi)襯整體的完整性明顯得到提升，脫節(jié)和錯(cuò)口問題也得到了有效解決，未見沉積。在此基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步對修復(fù)后管道內(nèi)襯的具體效果進(jìn)行分析，本文統(tǒng)計(jì)了詳細(xì)的指標(biāo)參數(shù)，得到的數(shù)據(jù)信息見表2。

結(jié)合表1 對表2 中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析可以看出，修復(fù)后，管道內(nèi)襯的充滿度明顯降低，這也使得其能夠承載更大的流速。對流速信息統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行比較可知，經(jīng)過修復(fù)后給水管道的整體流速提升至1.20 m/s 以上，對應(yīng)的流量也穩(wěn)定在30.0 L/s 以上，與修復(fù)前相比，有明顯的提高。不僅如此，修復(fù)后管道內(nèi)襯的粗糙度為0.008，與修復(fù)前相比，降低至原有水平的一半以下，這也大大降低了后續(xù)運(yùn)行使用過程中出現(xiàn)沉積的可能性。對管道的坡度信息進(jìn)行分析，修復(fù)前管道部分位置已經(jīng)由于漏水問題出現(xiàn)了不同程度的沉降，對應(yīng)的坡度也表現(xiàn)出了不穩(wěn)定性，但是在修復(fù)后的管道檢測結(jié)果中，整體坡度均為3.15°，具有較高的一致性和穩(wěn)定性，表明其有效解決了管道漏水問題對地質(zhì)帶來的影響，這也是管道流速和流量得到提升的關(guān)鍵原因之一。結(jié)合上述分析結(jié)果可以判斷，本文研究的市政地下給水管道非開挖內(nèi)襯維修技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對管道內(nèi)襯功能性缺陷和結(jié)構(gòu)性缺陷的有效治理，保障管道運(yùn)行的可靠性。對于實(shí)際的管道內(nèi)襯修復(fù)施工而言，具有良好的應(yīng)用價(jià)值[6]。

表2 修復(fù)后管道內(nèi)襯指標(biāo)參數(shù)統(tǒng)計(jì)表

3 結(jié)束語

作為現(xiàn)代化城市不可缺少的重要設(shè)施之一，城市的給水管網(wǎng)是關(guān)系到城市發(fā)展的基礎(chǔ)，其既具有明顯的全局性，同時(shí)也表現(xiàn)出了明顯的先導(dǎo)性。為了更好地適應(yīng)城市應(yīng)用需求，對管道進(jìn)行修復(fù)的過程中，在保證修復(fù)效果的前提下，最小化由此帶來的負(fù)面影響是極為必要的。本文提出一種以市政地下給水管道為目標(biāo)的非開挖內(nèi)襯維修技術(shù)，縮短了修復(fù)的時(shí)間成本，降低了連帶施工規(guī)模，切實(shí)實(shí)現(xiàn)了對管道的合理修復(fù)。通過本文的研究內(nèi)容，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)城市管道的維護(hù)管理工作提供借鑒價(jià)值，助力城市基礎(chǔ)建設(shè)穩(wěn)定運(yùn)行。