文／韓寧寧 中國水利水電第十一工程局有限公司 河南鄭州 450000

引言：

在我國的大部分城市中，傳統(tǒng)的排水管道修復(fù)方式是在挖掘后重新進行管道埋置。隨著城市的不斷演進和完善，其面貌也愈加多姿多彩，相較于明挖修復(fù)管的方法，非開挖鋪管、修管和換管技術(shù)不僅不會對交通和人們的正常工作和生活造成任何負面影響，而且能夠顯著提升施工效率和質(zhì)量，具有諸多優(yōu)點。因此，為保證缺陷管道修復(fù)施工安全，通過等徑壓縮的方法進行管線分段穿插，通過緩慢牽引HDPE 管徑縮徑機放入管道之中，后襯管脹貼在管道內(nèi)壁上，形成性能優(yōu)良的襯里來進行管道修復(fù)，具有對周圍環(huán)境影響小、鋪管速度快、效率高，環(huán)境破壞小、安全可靠度高及經(jīng)濟效益顯著的特點[1]。

1.工法特點

1.1 修復(fù)施工的重點

在于對舊管道進行徹底的清洗，這一步驟占據(jù)了整個施工周期的2/3，然而，對于穿插修復(fù)工藝而言，其對清洗質(zhì)量的要求并不苛刻，只需確保內(nèi)壁表面光滑無毛刺即可滿足要求。采用穿插法進行管道維修時，首先將需要更換部分的新管道從管壁上拆下來，然后把已被污染的管段用清洗液沖洗干凈后再安裝起來。這樣一來，舊管道的清洗成本和時間將得到有效降低，同時整個施工周期也將被壓縮。

1.2 適用范圍

由于施工現(xiàn)場位于城市中心，通過采用非開挖施工的工法，避免了在管道周圍進行大規(guī)模的挖掘，從而有效減少了塵土對市區(qū)環(huán)境造成的污染。此外，它并未對城市交通造成任何妨礙，且對市區(qū)設(shè)施的破壞程度相對較低。因此，這種工法尤其適用于那些無法進行挖掘的區(qū)域。

1.3 施工方法

施工方法為PE 短管現(xiàn)場焊接，PE 管材耐腐蝕性高，使用壽命長，且重量輕，人工即可搬運至工作面，大大提高了工作效率。

1.4 主要優(yōu)勢

非開挖技術(shù)降低各類土地費用，同時施工過程中不對周圍土體進行擾動，減少了對周圍建筑物的房屋鑒定費用，可以有效降低工程成本。

2.工藝原理

在插入待修管道之前，利用HDPE 材料的形狀記憶特性，可以實現(xiàn)對HDPE 襯管橫截面積的有效壓縮。如果要進行長距離的管道連接，則必須對現(xiàn)有的襯管加以改造以滿足新要求。一旦襯管穿過管道，HDPE 的形狀記憶可以被激活，這可以通過加熱或加壓的方式實現(xiàn)，從而使襯管恢復(fù)到其原始直徑。當(dāng)需要更換新管時，只需將原內(nèi)襯重新鋪設(shè)即可。圖1 所示的方法不僅可以增加穿管距離和減少接頭數(shù)量，還可以有效降低HDPE 襯管在管道運動時的磨損。由于襯管是由高密度聚乙烯制成，因此它比普通塑料具有更高的強度和更好的韌性。為了確保HDPE 襯管與管道的緊密結(jié)合，我們選擇了略大于管道內(nèi)徑的直徑作為襯管直徑，以便在形狀恢復(fù)后將襯管緊密貼附在管道內(nèi)壁上，從而形成具有卓越性能的襯里。為確保HDPE 襯管不受外界物體的壓扁或刺破，同時防止輸送介質(zhì)從管道內(nèi)部撐破，待修管道的鋼管起到了保護作用。HDPE 襯管具有隔離輸送介質(zhì)和待修管道的功能，從而有效地防止介質(zhì)對管道的腐蝕。

圖1 短管內(nèi)襯施工示意圖

3.工序流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖2。

圖2 施工工藝流程圖

3.2 操作要點

3.2.1 施工準備

施工前準備的主要內(nèi)容包含：圍擋及標識標牌的設(shè)立、防汛應(yīng)急物資的準備等。（1）圍擋及標識標牌的設(shè)立。圍擋及標識標牌的設(shè)立按標準化施工要求設(shè)立。（2）應(yīng)急物資的配備。開工前，除了準備好下井作業(yè)人員的氧氣瓶、面罩、防護服等防護用具外，還需準備好應(yīng)急救援人員，應(yīng)急氧氣瓶、藥品等物品。

3.2.2 污水導(dǎo)流

首先，為了確保安全，對施工段的上下游進行圍堵截水處理。為了封堵施工區(qū)域，采用了上下游各一處氣囊封堵的方法。然而，由于管線目前正在運營階段，封堵后會增加上游的水壓力。因此，必須使用潛水封堵的方式來處理主管線，以避免封堵破裂，給施工人員的生命安全帶來隱患。其次，封堵井段的抽排水。在確認管道封堵好后，使用污水泵將檢查井內(nèi)污水抽排至井底淤泥位置。將井段內(nèi)的污水排至下游檢查井內(nèi)。位于市政道路路口的檢查井無法采用泥漿泵抽排的采用吸污車直接抽取運走。第三，封堵井段上游導(dǎo)排水。因管道封堵造成上游水位增高的，采取導(dǎo)排措施，將上游污水排至下游檢查井內(nèi)。導(dǎo)排水現(xiàn)場配備（80WQ40-15-4）型和（100WQ100-15-7.5）型污水泵各2 臺，配備45KW 發(fā)電機一臺，根據(jù)上游來水量選擇污水泵規(guī)格和數(shù)量。

3.2.3 管道清疏

為了實現(xiàn)管道的暢通，高壓清洗車是一種可行的選擇。其工作原理與人工打撈不同。進行操作時，需將高壓清洗車帶伸入上游，仔細檢查井底部，并將噴水口精準對準管道流水方向，以噴水方式對管道進行徹底清洗。由于沖洗時水流沖擊管壁表面，會使管內(nèi)產(chǎn)生一定壓力和沖擊力，因此要注意保持水管暢通。在污水管道下游的檢查井中，對沖出的淤泥進行了有效的吸附處理，以清除其污染。

其次，可將圓形鋼絲繩固定于鋼絲刷上，其直徑可達管道內(nèi)徑的1 至2cm。用鋼繩將鋼絲拉緊成一個圓環(huán)。通過利用卷揚機的牽引力，將鋼絲刷在管道內(nèi)反復(fù)拖動，直至觀察管道內(nèi)壁無異物為止。這一項技術(shù)能夠高效地消除管道內(nèi)的阻塞現(xiàn)象。

3.2.4 CCTV 檢測

在施工過程中，借助管道內(nèi)窺檢測系統(tǒng)對管道內(nèi)壁進行監(jiān)測，可為制定修復(fù)方案提供可靠依據(jù)。該技術(shù)是以圖像分析技術(shù)作為基礎(chǔ)，通過對被檢對象表面缺陷特征的觀察、測量與計算來確定其是否存在潛在危害或破壞隱患。對于管道內(nèi)壁的結(jié)垢和腐蝕情況，我們可以進行直觀的檢查、比較和記錄，以便進行清洗和修復(fù)前后的比較。同時還可根據(jù)需要對管壁上存在的缺陷部位實施標記，以方便后續(xù)作業(yè)人員觀察并處理。為管道施工的質(zhì)量評估提供可靠的依據(jù)，以確保施工過程的高質(zhì)量。

3.2.5 PE 管的焊接工藝

（1）對于聚乙烯管道的連接，有三種常見的方式可供選擇，包括熱熔對接、電熔和機械連接。本項目所采用的連接方式為熱熔技術(shù)，以實現(xiàn)對接。

（2）為方便管道長度控制、運輸、施工等因素考慮，采用1m 長Φ500PE 短管。

（3）采用 630 型熱熔對接焊機進行PE 管道連接，設(shè)定加熱板溫度至200～220℃。

（4）為確保焊接管材與機架中心線處于同一高度且便于移動，需備足足夠的支撐材料。

（5）將銑刀置于容器中，啟動銑刀電源開關(guān)，隨后將管材兩端合并，施加適宜的壓力，直至兩端連續(xù)產(chǎn)生切屑，最后松開壓力。此時在銑出的表面上有許多明顯的小溝槽。稍等片刻，將活動架移開，同時切斷銑刀的電源。切屑厚度要在0.5mm 左右，切屑厚度可以通過銑刀片高度的調(diào)整來進行調(diào)整。

（6）將銑刀取出，將兩個管端合攏，仔細檢查它們的對齊情況。在加工完成后，將其與銑頭連接固定好，并使兩管件處于同一平面上。管材兩端錯位量不能大于壁厚的10%.如果大于，可以通過管材直線度調(diào)整及松緊卡瓦等手段進行改進；管材兩端之間的間隙也不能大于壁厚10%，否則應(yīng)再銑削一次，直到達到以上要求。

（7）在進行焊接之前，務(wù)必對加熱板的溫度進行仔細檢查，以確保其已達到預(yù)設(shè)值。一旦溫度達到設(shè)定值，將其置于機架內(nèi)，施加規(guī)定的壓力，直至兩側(cè)最小卷邊達到規(guī)定值（0.1×管材壁厚+0.5）mm，方可使用。

（8）將物體所受的壓力降至與接觸物體接觸的程度，并在規(guī)定時間內(nèi)持續(xù)進行加熱。如果要進行下一次工作，則需要在退壓之后再對其重新加壓。當(dāng)時間到達時，請將活動架移開，迅速取出加熱板，并將兩管端合攏。在合攏兩個管端的過程中，應(yīng)盡可能縮短時間間隔，同時確保切換時間不會超過最大限度。

（9）將壓力提升至規(guī)定的熔接壓力，并維持一定的保壓時間，等待自然冷卻后，進行卸壓操作并松開卡瓦，最終將連接完成的管材取出。

3.2.6 將管道進行分段穿插

首先，運用等徑壓縮技術(shù)，將高密度聚乙烯管道緩慢地通過縮徑裝置拖入管道內(nèi)?？s徑機的進給速率略低于其牽引速率。其次，根據(jù)不同規(guī)格的管材，選擇合適的牽引機型號。機械式牽引機的每分鐘牽引速度應(yīng)控制在5 米至10 米之間，以確保操作效率；對于液壓式牽引機而言，其每分鐘的牽引速度應(yīng)當(dāng)控制在3 至8 米之間。由于機械結(jié)構(gòu)和液壓系統(tǒng)復(fù)雜多樣，所以選擇合適的驅(qū)動方式是非常關(guān)鍵的。其次，需運用堅固、簡練、便捷的固定方式，將牽引機與管線緊密相連。

3.2.7 進行水泥砂漿的灌注處理

為了增強HDPE 管內(nèi)襯的強度，填充內(nèi)襯與原管之間的空隙時采用了水泥砂漿灌注技術(shù)。該工藝可以使管道保持較高的剛性和抗彎拉能力。根據(jù)工程管線的實際長度，自管線末端起，每隔約20 米開設(shè)一處小孔，以供加料或排氣孔之用。將需要進行灌漿處理的管材放入到鋼管和水泥砂漿管內(nèi)，然后用螺旋輸送機將混凝土灌入其中。在進行HDPE 管道灌注之前，需要施加壓力至0.2Mpa，以確保施工段管道不會因外力影響而發(fā)生塌陷。將注入管道內(nèi)且固化后的水泥砂漿通過鋼管上的孔灌入管壁內(nèi)部，使之密實。所用水泥標號425，配比1:1。通過對水泥漿性能和施工工藝研究后，選擇了合適的攪拌設(shè)備和工藝參數(shù)。根據(jù)管道長度的不同，推算出水泥砂漿的用量，并進行比例調(diào)整。通過對現(xiàn)場環(huán)境和設(shè)備條件的分析，確定了水泥漿的最佳配合比。將經(jīng)過精心配比的水泥砂漿注入專用的“砂漿泵-UB3”灌注設(shè)備中，并與加料口緊密相連。通過控制砂漿泵的壓力來改變砂漿注入量。在施加0.2Mpa的砂漿泵壓力后，將水泥砂漿注入管道的縫隙之中。當(dāng)水泥漿液從進料口向出料口處流動時，會出現(xiàn)排氣口處無砂漿流出或流完了卻又流不出去的情況。當(dāng)排氣孔出現(xiàn)砂漿溢出時，表明該段管的縫隙已經(jīng)被充分填充完畢。此時用工具刮除管內(nèi)殘留的砂漿及多余混凝土。經(jīng)過48 小時的縫隙凝固，水泥砂漿即將進入下一個工序。

3.2.8 進行閉水實驗以驗證管道的穩(wěn)定性

管道閉水試驗將在施工完畢后展開。在相鄰兩管之間放置一個隔板，把兩個管段夾在中間。首先把管段隔開的長度通常不超過1km。在試驗裝置上設(shè)置壓力表和溫度計，記錄每一段管道的壓力值、溫度值以及滲漏點位置。接下來，對每個分段的管道進行分段實驗。在每一測試周期內(nèi)測得每根試管中水流速度和壓力變化曲線。需要對試驗管段的兩端實施封閉措施，并向管道內(nèi)注入足量的水，待水充滿后，需進行至少24 小時的浸泡處理。當(dāng)管道處于完全密閉狀態(tài)時，可以通過測量管內(nèi)壓力來判斷是否達到了設(shè)計要求。在確定水頭后，開始進行計時和觀測，觀測時間應(yīng)不少于30 分鐘。在進行管道閉水試驗時，必須對管道進行全面檢查，以確保不存在任何漏水現(xiàn)象[2]。

3.2.9 現(xiàn)場清理

施工完成后，清理現(xiàn)場，拆除施工圍擋恢復(fù)道路通行。

4.環(huán)保措施

（1）垃圾處理：施工現(xiàn)場會產(chǎn)生大量的廢棄材料和垃圾。為確保環(huán)境干凈整潔，我們將配備足夠的垃圾箱，并定期清理施工現(xiàn)場的廢棄物。我們會嚴格執(zhí)行垃圾分類政策，將可回收物和有害物質(zhì)進行正確的處理和處置。

（2）水資源保護：施工期間會有一定數(shù)量的廢水產(chǎn)生，為了減少對周圍水源的污染，我們將采取有效的措施來處理廢水。我們將使用合格的過濾系統(tǒng)和凈化設(shè)備對廢水進行處理，確保排放的廢水符合環(huán)保標準。

（3）空氣污染控制：施工過程中可能會產(chǎn)生粉塵和有害氣體。為了減少對空氣質(zhì)量的影響，我們將采取措施來控制粉塵的產(chǎn)生和擴散。例如，使用噴灑水霧來減少揚塵，使用工地隔離簾來限制粉塵向周圍環(huán)境擴散。

（4）噪音控制：施工現(xiàn)場常常會產(chǎn)生噪音，為了減少對周圍居民的影響，我們將采取噪音控制措施。例如，在施工現(xiàn)場周圍設(shè)置圍擋和隔音墻，使用低噪音設(shè)備進行施工作業(yè)，以減少噪音的產(chǎn)生和傳播。

（5）合理安排施工，盡可能使用低 噪音設(shè)備，對特殊設(shè)備采取降噪消音措施[3]。

5.效益分析

（1）廣州市白云區(qū)同德圍片區(qū)配套公共管網(wǎng)工程施工過程中，采用原有老舊管道PE 管內(nèi)襯施工工法代替設(shè)計開挖原狀替換施工工法，安全有效的完成了市政管道修復(fù)的施工任務(wù)，減少了土方工程的工程量，大大提高了施工效率，節(jié)省了施工成本，縮短了施工工期，共節(jié)省成本：

①土方開挖回填施工：

開挖：1.5＊3＊200＊11.8/10000=1.06 萬元。

回填石屑1.5＊3＊200＊246/10000=22.14 萬元。

節(jié)省費用1.06+22.14=23.20 萬元。

②排水管管材節(jié)省20 萬元。

③基坑支護：

型鋼支護48.131＊5＊3.125＊200＊2＊0.63/10000=18.95 萬元

節(jié)省費用18.95 萬元。

綜上對比可知：PE 管內(nèi)襯施工工法可節(jié)約23.20+20+18.95=62.15 萬元，節(jié)約了施工成本。同時比原狀管道施工提前7 天施工完成，大大提高施工效率，為市政老舊排水管道修復(fù)施工提供了寶貴的經(jīng)驗，具有推廣應(yīng)用價值。

（2）廣州市白云區(qū)沙龍村、朗頭村、大石崗村污水管網(wǎng)工程施工過程中，采用原有老舊管道PE 管內(nèi)襯施工工法代替設(shè)計開挖原狀替換施工工法，安全有效的完成了市政管道修復(fù)的施工任務(wù)，減少了土方工程的工程量，大大提高了施工效率，節(jié)省了施工成本，縮短了施工工期，共節(jié)省成本：

①土方開挖回填施工：

開挖：1.5＊3＊100＊11.8/10000=0.53 萬元。

回填石屑1.5＊3＊100＊246/10000=11.07 萬元。

節(jié)省費用0.53+11.07=11.6 萬元。

②排水管管材節(jié)省10 萬元。

③基坑支護：

型鋼支護48.131＊5＊3.125＊100＊2＊0.63/10000=9.4 75 萬元

節(jié)省費用9.475 萬元。

綜上對比可知：PE 管內(nèi)襯施工工法可節(jié)約11.6+10+9.475=31.075 萬元，節(jié)約了施工成本。同時比原狀管道施工提前7 天施工完成，大大提高施工效率，為市政老舊排水管道修復(fù)施工提供了寶貴的經(jīng)驗，具有推廣應(yīng)用價值。

結(jié)語：

綜上所述，隨著城市化建設(shè)進程的加快，地面以上各種建筑物的大規(guī)模建設(shè)，各種地下管線的交錯建設(shè)，城市地下排水管線老化、破損問題日益明顯，更新修復(fù)需求越來越大，開挖替管施工過程中造成的其他管線破損、交通堵塞、揚塵等社會問題深受周圍居民的反感。通過工程實踐證明，采用PE 內(nèi)襯施工工法的實踐，可以高效、綠色、環(huán)保的完成地下管線的修復(fù)，減少對周邊環(huán)境的影響，維護了城市的美好形象。