城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践

李琰，陈雨喆，杨紫维

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司，四川成都 610000）

摘 要： 优选城市排水管道修复工艺，通过实践验证在不同工况参数下的适用性。从性价比等层面对开挖修复和非开挖修复进行优劣势分析，以非开挖修复作为首选方案。对比8种通用的非开挖修复工艺，从修复后的管道强度和口径适用性等方面优选原位固化内衬法和机械制螺旋缠绕法作为最为适合的两种工艺。在特定工况下开展实践，表明：当管径≥1 200 mm时，适宜采用机械制螺旋缠绕法；当管径＜1 200 mm时，适宜采用原位固化内衬法中的紫外光固化法。两种工艺已在上海、广州、成都等城市成功应用。

关键词： 排水管道；非开挖修复；管径；优劣势分析；原位固化内衬法；机械制螺旋缠绕法；紫外光固化法

中图分类号：U175.2 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 (2018) 02-065-05工业技术创新 URL: http: //www.china-iti.com DOI: 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.02.014

当前，我国城市排水管道根据城市规模的不

同，存在着各自的问题。中小城市缺乏专业的城市排水工程管理人员、排水设施不完善、排水管道堵塞和泄漏问题严重[1]；大城市排水负荷过大，管道的清理维护无法定期实施，导致管道存在一系列的结构性及功能性缺陷，如破裂、变形、腐蚀、接口脱落、异物穿入、沉积、障碍等[2,3]。

本文针对上述问题，开展城市排水管道修复工艺的优选方法研究，并应用于实践。首先，从经济成本、修复性能和影响性等层面对开挖修复和非开挖修复进行优劣势分析，以非开挖修复作为首选方案；其次，全面对比多种通用的非开挖修复工艺，从修复后的管道强度和口径适用性等方面优选最为适合的两种工艺；最后，在相同工况下对两种优选工艺进行对比，对比刚度系数要求和过流能力等，通过实践分析和验证了非开挖修复工艺在不同参数下的适用性。

引言

1 开挖修复和非开挖修复

1.1 优劣势分析

假定排水管道管径为最常见的DN500~DN800，埋深3~6 m。为尽量减小对周边环境和周边管线的迁改等影响，在使用传统开挖工艺更换管道时，采用沟槽开挖后支护的方式。在中心城区，该方式相比

大开挖放坡修复，能够极大减少周边管线迁改、土方堆积和外运以及路面恢复的工程量，大量减少投资。但即便如此，考虑到更换管道的工作面宽度、支撑厚度等要求，沟槽底部的开挖宽度至少为2.7~3.0 m，更换完成后恢复路面的综合单价约为3 000~3 500元/m（假设不对周边管线造成影响，不考虑对其他权属部门管线进行改迁的情况）。而在城市老城区，地下管线往往纵横交错，十分复杂，若采用开挖工艺，即使是采用影响其他管线最小的沟槽开挖后支护的方式，也会对周边管线产生影响。因周边管线属于正在使用的管线，除动迁部分产生的恢复费用外，各权属部门临时供水、供气、供电等措施也会产生大量费用。该部分费用由各权属部门报价，往往无法精准估算。

对于DN500~DN800的排水管道管径，非开挖修复的综合单价约为5 000~8 000 元/m。从经济成本的角度看，在开挖修复对周边管线及障碍物基本无影响的情况下，开挖修复有一定优势。但对于管道大面积维护与修复，存在着种种制约，如城市繁忙的交通、错综复杂的地下管线、环境保护、绿化保护、周边构（建）筑物保护等，使得传统开挖修复带来的经济成本十分高昂。随着公众对大中城市交通阻塞的关切程度不断提高，非开挖修复在社会成本及环境成本等方面的优势将越来越受到重视。地

· 65 ·工业技术创新Industrial Technology Innovation2018年第02期

下管线修复指南的编制，也将更好地指导非开挖修复方法的合理选择[4]。

1.2 工程方案判定

根据章节1.1的分析，一旦具有非开挖修复的条件，务必鼓励采用非开挖修复。工程方案判定条件如图1。

法刚度系数更好。在管径 1 200 mm时，由于缩径的影响，机械制螺旋缠绕工艺过流能力存在小于原管段过流能力的情形。考虑到大管径管道对刚度系数要求更高，在管径≥1 200 mm时，推荐采用机械制螺旋缠绕法；当管径 1 200 mm时，推荐采用原位固化内衬法中的紫外光固化法。

目前，在上海、广州、成都等城市，管径较小的排水管道已大量采用原位固化内衬法进行修复，效果良好。北京市学知桥排水干管（d1800）采用机械制螺旋缠绕法进行带水抢险修复，修复后运行良好。成都市新南门排污干管（d1600过江倒虹管）正在采用机械制螺旋缠绕法进行带水修复，目前进展较好。参考文献

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城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程: CJJ/T 210-2014 [S].

图1 管道修复方式判定图

2 非开挖修复工艺对比与优选

目前，通用的排水管道非开挖修复工艺有8类，各自的工艺方法也不同，其对比见表1[5-8]。考虑整体修复、修复后强度和口径适用性等因素，原位固化内衬法[9]和机械制螺旋缠绕法[10]最为适合。

3 应用

在相同工况下对两种优选工艺进行对比。管道为钢筋混凝土管道，埋深分别取3 m和6 m，原管道过流能力以满管计。地面下2 m有地下水，土的重度为18 kN/m2。活荷载主要为车辆荷载，按保守计算计，统一取埋深3 m时的值，即10.18 kN/m2。

在原位固化内衬法中，采用紫外光固化法，光固化玻璃纤维布增强软管材料短期弹性模量为6 500 MPa，长期弹性模量为3 250 MPa。

在机械制螺旋缠绕法中，管材短期弹性模量为3 000 MPa，长期弹性模量为1 500 MPa；钢带短期弹性模量为206 000 MPa，长期弹性模量为103 000 MPa。根据厂家提供的参数，600 mm≤管径 1 000 mm时，管材惯性矩为165 mm4/mm；1 000 mm≤管径 2 500 mm时，管材惯性矩为221 mm4/mm。钢带惯性矩均为54 mm4/mm。

两种工艺修复后的工况对比情况如表2所示。

[10] 麦蒂塑料排水管道工程技术规程: CJJ 143-2010 [S].

作者简介：

李琰（1986—），通信作者，男，重庆人，硕士，工程师。研究方向：市政工程。E-mail: 371182808@qq.com

4 讨论与结束语

在同时满足刚度系数要求和过流能力要求的前提下，原位固化内衬法过流能力更强，机械制螺旋缠绕

· 66 ·表1 非开挖修复工艺对比表不锈钢双胀环≥800 mm以及特大150~2 200 mm扩张法200~800 mm小管径350~700 mm固定口径450~3 000 中管径800~1 500 mmmm大管径1 600~2 400 mm钢筋混凝土永久√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√构筑物产生的细小裂缝。施工方便、无接缝，设备简单，价格便宜。√永久所有钢筋混凝土临时、永久所用临时、永久√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√√永久永久所有所有型管道300~600 mm≥800 mm原位固化内衬机械制螺旋缠绕短管焊接内衬折叠牵引内衬水泥基聚合物涂层修复工艺土体注浆裂缝嵌补适用管径所有≥800 mm适用管材所有钢筋混凝土适用时效临时、永久临时、永久止水√恢复强度破裂变形错位√√脱节√√渗漏√√腐蚀· 67 ·优点施工方法简嵌补密封料具施工速度快，质施工速度快，具可带水操作，施工施工速度快，内衬管强速度快，相对价格低。柔韧性好，可抵抗有耐腐蚀、耐磨速度快，施工机动度高，接口质量可靠。损。可防地下水灵活，一次性修复设备简单，价格低。渗入问题，整体距离长。耐腐蚀，修复效果很好。寿命长。材料成本较高。管道修复后断面损失比内村管对管道断面的损小管径管道无法修较大。失较大。仅适用于小管理。接口多、对管径。施工安性较差。较高较高中中道表面处理要求高，工期长。中独立承载性，使用单，止水有有较好的柔量稳定性较好。效。可填充土性、抗变形， 体空隙，增加具有较强经承载力。济性和可操作性，不影响流水和疏通。水断面有一定影响。不适用于绞车疏通。高缺点需要配合其他不适合800 mm对水流形态和过材料成本较高。工艺使用。以下管道。李琰，等：城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践

造价低低表2 修复后工况对比表原位固化内衬法修复管道规格修复管道刚度系数/(MPa·m3)修复管道过流能修复管道规格力与原管道比值de300×41.733 33E-053.385 42E-055.85E-059.289 58E-050.000 197 4380.000 360 4790.000 595 0210.000 914 0630.001 330 6040.002 166 6670.000 05850.000 1386671.97E-040.000 360 4790.000 743 1670.001 330 6040.002 166 6670.002 883 8330.003 7440.004 760 1671.185 1.188 1.194 1.199 1.202 1.182 1.177 1.179 1.166 1.166 DN300,t=8DN400,t=13DN500,t=13DN600,t=20DN800,t=20DN1000,t=20DN1200,t=25DN1400,t=25DN1600,t=25DN1800,t=251.224 DN1800,t=251.223 DN1600,t=251.227 DN1400,t=251.232 DN1200,t=250.005 809 50.005 878 50.005 878 50.005 878 50.000 039 0 0.000 142 5 0.000 142 5 0.005 809 5 0.005 809 5 0.005 809 5 0.005 893 5 0.005 878 5 0.005 878 5 0.005 878 5 1.225 DN1000,t=200.005 809 51.223 DN800,t=200.005 809 51.221 DN600,t=200.005 809 51.218 DN500,t=130.000 142 51.215 DN400,t=130.000 142 51.210 DN300,t=80.000 039 0de400×5de500×6de600×7de800×9de1000×11de1200×13de1400×15de1600×17de1800×20de300×6de400×8de500×9de600×11de800×14de1000×17de1200×20de1400×22de1600×24de1800×261.123 1.087 1.127 0.799 0.911 0.982 1.031 1.067 1.094 1.116 1.123 1.087 1.127 0.799 0.911 0.982 1.031 1.067 1.094 1.116 修复管道刚度系数/(MPa·m3)修复管道过流能力与原管道比值机械制螺旋缠绕法序号原管道修复后所需刚度管径/mm系数/(MPa·m3)埋深3 m1d3001.243 16E-052d4002.712 96E-053d5004.861 70E-054d6007.679 52E-055d8000.000 150 2226d10000.000 237 483工业技术创新Industrial Technology Innovation

7d12000.000 324 4198d14000.000 395 5199d16000.000 436 70610d18000.000 437 988· 68 ·埋深6 m1d3000.000 042 0 2d4000.000 095 9 3d5000.000 180 4 4d6000.000 299 8 5d8000.000 656 1 6d10000.001 179 2 7d12000.001 868 6 8d14000.002 710 4 9d16000.003 680 2 10d18000.004 744 3 2018年第02期

注：机械制螺旋缠绕法工艺为选取厂家样本，其管材为标准厚度，因此在埋深3 m和6 m时所选取管材一致，计算数据一致。李琰，等：城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践

Optimization and Practice on Non-excavation Rehabilitation Process

for Urban Drainage Pipelines

LI Yan, CHEN Yu-zhe, YANG Zi-wei

(Southwest Municipal Engineering Design & Research Institute of China, Chengdu 610000, China)

Abstract: To optimize the rehabilitation process for urban drainage pipelines and demonstrate their

applicability under different working conditions through practice. The advantages and disadvantages of the excavation and the non-excavation rehabilitations are analyzed from the economic cost, and the non-excavation rehabilitation is treated as the first choice. By comparing 8 non-excavation rehabilitation processes, the in-situ curing lining method and the mechanical spiral winding method are selected as the two most suitable processes from aspects including strength of repaired pipelines and caliber applicability. Practice in specific conditions shows that, when the caliber is greater than 1 200 mm, the mechanical spiral winding method is more suitable; when the caliber is less than 1 200 mm, the UV curing method from in-situ curing lining method is more suitable. The two processed have been successfully applied in cities including Shanghai, Guangzhou and Chengdu.

Key words: Drainage Pipeline; Non-excavation Rehabilitation; Caliper; Advantage and Disadvantage Analysis; In-situ Curing Lining Method; Mechanical Spiral Winding Method; UV Curing Method

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