非開挖修復更新技術(shù)在成都市的實踐應用

張翼強，丁冠喬

(1.四川大學錦城學院，四川 成都 611730；2.成都市市政工程設(shè)計研究院，四川 成都 610023)

0 前 言

隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，城市化進程加快，城鎮(zhèn)化率不斷提高，市政基礎(chǔ)設(shè)施的增容改造工程將會大量增加。我國擁有龐大的地下管網(wǎng)系統(tǒng)，有許多地下管線已使用多年，管線壽命有限，易出現(xiàn)各類問題導致排水能力下降甚至喪失。大城市排水負荷過大，管道的清理維護無法定期實施，導致管道存在一系列的結(jié)構(gòu)性及功能性缺陷，如破裂、變形、腐蝕、接口脫落、異物穿入、沉積、障礙等；中小城市缺乏專業(yè)的城市排水工程管理人員、排水設(shè)施不完善、排水管道堵塞和泄漏問題嚴重[1]。

由于非開挖修復的優(yōu)勢逐漸被人們認同，相關(guān)技術(shù)日趨成熟，施工成本逐年降低，非開挖修復的應用在逐年增長[2]。目前，在北京、上海、廣州等城市，已經(jīng)陸續(xù)開展了對老舊管道的修復工作，工程經(jīng)驗逐步成熟[3]，成都市于近年也對主城區(qū)的老舊排水管道展開檢測及修復工作，逐步探索適合當?shù)氐姆情_挖修復更新方法。

成都市紅瓦寺街D600污水管道由于建設(shè)年代久遠全線存在破損，現(xiàn)已采用紫外光固法進行修復，目前使用情況較好。

1 技術(shù)方案路線分析

1.1 非開挖技術(shù)方案的判定

根據(jù)管道結(jié)構(gòu)性缺陷評估結(jié)論，結(jié)合管道使用年齡、發(fā)生事故的幾率和事故的影響程度，判斷管道的修復必要性和優(yōu)先級別，并根據(jù)具體情況確定采取預防性修復、開挖修復還是非開挖修復。

由于非開挖修復造價相對較高，所以需經(jīng)過一定的技術(shù)經(jīng)濟比選后，確定最為合適的方式進行修復，技術(shù)判斷流程如圖1所示。

圖1 修復方式判定流程圖

1.2 非開挖修復技術(shù)的選擇

根據(jù)目前國內(nèi)外施工研究經(jīng)驗，通常情況下非開挖修復技術(shù)方案的選擇可參考以下標準：①管徑小于D800且結(jié)構(gòu)性缺陷在3級以下的管道推薦采用紫外光固化內(nèi)襯修復技術(shù)；②管徑大于D800、小于D1100的管道可視情況選取紫外光固化內(nèi)襯修復技術(shù)或機械制螺旋纏繞內(nèi)襯修復技術(shù)；③管徑大于D1100的管道推薦采用機械制螺旋纏繞內(nèi)襯修復技術(shù)；④檢查井修復推薦采用噴涂法修復技術(shù)。

如管道腐蝕嚴重，首先推薦開挖換管，在道路情況無法開挖時，采取紫外光固化內(nèi)襯前推薦采用噴涂法或裂縫嵌補法對裂口進行預處理后再進行相應的內(nèi)襯修復。對于局部存在破裂的管道，則推薦采取套環(huán)法進行修復，如若嵌補修復管道還存在腐蝕等其他問題，則在特種砂漿修復破裂或裂口后再對整體管道進行紫外光固化內(nèi)襯修復法進行處理。

2 實際工程案例應用

2.1 修復方案

根據(jù)CCTV管道評估結(jié)果，紅瓦寺街雨污水管道均有管段需進行結(jié)構(gòu)性修復。根據(jù)現(xiàn)場踏勘結(jié)果，現(xiàn)狀紅瓦寺街兩側(cè)地塊成熟，交通壓力較大，且大面積開挖的土方量與道路路面恢復所產(chǎn)生的費用較高，所以根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟比較，綜合考慮社會與經(jīng)濟成本，推薦對全線污水管采用非開挖修復的方式進行治理。

紅瓦寺街需修復管道管徑D400～D600，結(jié)構(gòu)性缺陷以腐蝕為主，級別以2級居多，經(jīng)過比選，本次修復選擇紫外光固化內(nèi)襯修復技術(shù)對腐蝕管道進行整體修復，局部破裂管段采用噴涂法或嵌補法進行點狀修復。此外，出于后期閉水試驗需求，對所有連接需修復管道的檢查井均(采用)噴涂法內(nèi)襯技術(shù)進行修復，噴涂材料可選用符合規(guī)范要求的無機防腐砂漿或多組分復合石漿等。

2.2 設(shè)計技術(shù)參數(shù)

根據(jù)本次工程具體條件，取現(xiàn)狀管道的橢圓度q=2%，安全系數(shù)N=2，土的重度γ=18(kN/m3)，活荷載Ws=0.010 18 MPa,內(nèi)襯管長期彈性模量EL=3250 MPa,管側(cè)土綜合變形模量Es'=5 MPa，鋼筋混凝土管材粗糙系數(shù)取0.013，原位固化內(nèi)襯管管材粗糙系數(shù)取0.01。

為保證修復后管道的過流能力，還應對修復后管道的過流能力進行核算。以D400污水管為例，修復前D400鋼筋混凝土管道糙率系數(shù)n=0.013，充滿度按0.7考慮，原管道計算過流能力Q=95.5 L/s。修復后由于增加了內(nèi)襯管壁厚，管徑減小為386 mm,內(nèi)襯管粗糙系數(shù)n=0.01，充滿度取0.7，修復后管道的過流能力Q=112.9 L/s，分析可得，原位固化內(nèi)襯法修復后的管道直徑略減小，但同時修復后管材的粗糙系數(shù)也減小，綜合結(jié)果使修復后的管道過流能力增大，所以原位固化內(nèi)襯法修復后管道均足以滿足本段管道原設(shè)計過流需求。

2.3 施工驗收控制

固化后內(nèi)襯管的壁厚、力學性能應符合國家現(xiàn)行標準及有關(guān)規(guī)定和設(shè)計要求。壁厚不得小于設(shè)計值，平均壁厚不得大于設(shè)計壁厚的20%。根據(jù)壁厚計算公式，內(nèi)襯管的壁厚與材料長期彈性模量成反比，隨著材料性能的增強，在規(guī)定范圍內(nèi)壁厚可以降低。檢驗時應對照設(shè)計文件按有關(guān)規(guī)定進行檢測，檢查樣品管或樣品板試驗報告、檢測記錄，現(xiàn)場用測厚儀、卡尺等量測內(nèi)襯管管壁厚度。

修復后管道線性和順，折變或錯臺處過渡平順，環(huán)向斷面圓弧飽滿。檢驗時通過全數(shù)觀察(CCTV輔助檢查)，檢查施工記錄、CCTV記錄等完成。

3 結(jié)束語

非開挖技術(shù)之所以受到越來越多的應用和重視，既有其固有的技術(shù)優(yōu)勢，又有社會發(fā)展帶來的巨大需求。受阻礙交通、污染環(huán)境、破壞植被、影響周邊建筑物、影響居民等不利影響所累，人們對于工程施工對日常生活的干擾會日益關(guān)注，傳統(tǒng)的開挖施工將越來越難以被公眾接受，一些用傳統(tǒng)方式施工的市政工程將會越來越多地尋求技術(shù)含量更高、對人們的出行、日常生活影響較小的施工方式，為非開挖技術(shù)的成長提供較好的發(fā)展機遇。隨著經(jīng)濟建設(shè)、國際交流的更加廣泛，在世界先進水平的引領(lǐng)下，我國的非開挖技術(shù)將日益成熟，迅猛發(fā)展，我國非開挖技術(shù)的前景將廣闊無限。