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城市地下管线非开挖修 复更新技术应 用浅析

时间:2020-09-27    点击: 次    来源:网络    作者:佚名 - 小 + 大

城市地下管线非开挖修 复更新技术应 用浅析
张宝军 ,袁 涛 ,王和平。
(1.江 苏建筑 职业 技术 学 院 建筑 设备 与市 政工 程学 院 ,江苏 徐州 221116;
2.徐州 市地 下水 资源 高效利 用 工程技 术研 究 中心 ,江苏 徐州 221116;
3.广 东工业 大学 土木与 交通 工程 学 院 ,广东 广 州 510006)
摘 要 :市政 管 道工程 采 用的 非开挖 修 复更 新 技 术 具 有 安 全 、适 用 、环 保 、经 济 等显 著 特 点 ,在 城
市地 下 管 网建设 中具有 良好 的竞 争优 势.作 为 旧有 管 道修 复 的 重要 手 段 ,对 较 为 适 宜 的 几种 典 型
非 开挖修 复 更新技 术进 行 了应 用分析 ,明确 了城 市地 下管道 非开挖修 复 更新技 术 应遵循 的 步骤.
关键 词 :地 下管 线 ;非开挖技 术 ;修 复更 新
中图分 类号 :TU 990.3
文献标 志码 :A
文章 编号 :2095—3550(2017)O1—0058—03
Application analysisoftrenchless repairing and
retrofitting technology forurban underground pipeline
ZH A N G Bao u?2一,YUAN Tao , ,W A N G H eping。
(1.SchoolofConstruction Equipmentand M unicipalEngineering,Jiangsu V ocationalInstitute
ofArchitecturalTechnology,Xuzhou,Jiangsu 221116,China;2.Engineering Research Centerof
H igh Efficiency U tilization of G roundwater Resources in Xuzhou City,Xuzhou,Jiangsu
221116,China;3.Schoolof Civiland Transportation Engineering,Guangdong University of
Technology,Guangzhou,Guangdong 510006,China)
Abstract: Thetrenchlesstechnologyofmunicipalpipelineengineering hasthecharacteristicsofsafety,
application, environmentalprotectionandeconomy, which hasagoodcompetitiveadvantageinthecon—
structionofurban underground pipenetwork. Asan im portantmeansoftheoldpipelinerepair, appli—
cationanalysison sometypicaltrenchlessrepairand renewaltechnologiesiscarriedoutandthestepsof
trenchlessretrofittingandrepairing technologyaredetermined.
Key words: underground pipeline; trenchlesstechnology; repairing and retrofitting
早 在 2014年 ,国务 院办 公厅 就 出 台了《关 于 加
强 城市 地 下 管 线 建 设 管 理 的 指 导 意 见 》(国 办 发
~2014327号 ).文件 指 出 ,城市 地下 管线 是保 障城 市
运 行 的重要 基础设 施 和“生命 线 ”.随着 城市 化 进 程
的不 断加快 ,不 少 城 市 建 成 区 面 积 成 倍 增 加 ,但 地
收 稿 日期 :
基 金 项 目 :
作 者 简 介 :
E — mail:
2O17 一 o1一 O5
住建部科技计划项 目 (2015一K7—004)
张宝 军,男 ,山东 泰安人 ,教授 ,博 士,主要从 事水
处理工程技术教学及相关研究工作.
zbjcumat@ 126.com
下管 网等基 础设 施建 设 却 没有 跟 上 ,排 水 管 网 系统
早 已不 堪 重 负._】]由于 地 下 管 线 建 设 资 金 投 入 不
足 ,原 有城 区规 划设 计 规模 不 足 、历 史 欠账 多 、大部
分城 市排 水建 设多 采取 标 准 规范 下 限 ,旧有 管线 老
化严 重 、运行 维护不 到 位 和管 理 水 平不 高 等 原 因造
成事 故频 发 ,“使 用 年 限 超 过 3O年 、材 质 落 后 和漏
损 严重 的老 旧地下 管 网 急需 修 复 和改 造.一 些 城 市
相 继发 生大 雨 内涝 、管 线 泄 漏爆 炸 、路 面 塌 陷等 事
件 ,严重影 响 了人 民群 众 生命 财 产 安全 和 城 市运 行
秩序”[2].为保障城市安全运行,提高城市综合承载第 1期、
张 宝军 ,等 :城 市地 下 管线非 开挖修 复 更新技 术应 用 浅析
59
能力 和城 镇化 发展 质 量 ,必须 切 实 加强 城 市 地 下管
线建 设 、修复 更新 、维护 和管 理.
1 非开挖技术及其特点
城市 地下 管 线 是 指 城 市 范 围 内供 水 、排 水 、燃
气 、热力 、电力 、通信 、广播 电视 、工业 等 管线 及 其 附
属设 施 ,[2]属 于市 政 基 础 设 施.实 施 地 下 管 道 建 设
和维 护 ,按是 否 开 挖 可 分 为 开 挖 法 和 非 开 挖 法.对
于城 市 而言 ,地 下 管 线 如 同人 体 中 的 血 管 ,要 求 通
畅不 阻塞 .在 过 去 ,人 体 血 管 出现 问 题 就 要 进 行 开
膛 破肚 实施 大手术 ,现 在 的 医疗 手 段 则 只需 通 过微
创技 术就 可 以将支 架 推送 到 血 管 阻塞 处 ,实 现 搭桥
疏通 .将 这种 先进 的 医疗 手段 移 植 到城 市 地 下 管线
的建 设 、维护 与修 复 中 ,就 是 非 开挖 技 术 ,即利 用 岩
土 钻掘 、定 向测 控 等 技 术 手 段 ,在 地 表 不 开挖 和地
层结 构破 坏极 小 的情 况 下 ,穿越 河 流 、湖 泊 、交 通 干
线 、建筑 物 ,以 实 现 对供 水 、排 水 、燃 气 、热 力 、通 信
等 地下 管线 的检测 、铺 设 、修 复 与更换 的技 术.
非 开 挖技 术 始 于 上 个 世 纪 60年 代 ,兴 于石 油
天 然 气行 业 ,以后 逐 步 应 用 于 排 水 管 道 供 水 管 道
的翻 新 改造 中 ,并 随 着 新 型 管 材 的 应 用 而 迅 速 推
广 .非开 挖 技 术具 有 安 全 、适 用 、环保 、经 济 等 显 著
特 点 .由于 不 开挖 地 面 ,地 下 管 线 的 上 部 承 受 动 静
荷 载 的土层 未 经 扰 动 ,管 道 连 接 处 不 会 产 生 段 差
形 变 ,大大 提 高 了管 道 使 用 寿命 ,保 证 了管 道 运 行
安 全 ;地 下 管 线 的敷 设 ,不 破 坏 现 状 地 面建 筑 物 而
从 其 下 部 穿过 ,甚 至穿 越 公 路 、铁 路 、河 流 ,在 现 代
城 市 建 设 中更 为 适 用.不 开 挖 地 面 ,对 道 路 及 周 边
环 境 影 响小 ,保 证 了城 市 原 有 的道 路 畅 通 和 出行
安 全 ,保 护 了 人 民正 常 的 生 活 、生 产 秩 序 ;对 地 面
的现 状 建 筑 物 、构筑 物 不 予 改 变 和 干 扰 ,省 去 了拆
迁 、大 面积 围挡 和支 护 等 大 笔 费 用 支 出 ,消 除 了 因
开挖 可 能造 成 的 近距 离 建 筑 基 础 的 沉 降 、位 移 等
不安 全 因素 .
2 非开挖 修复更 新技术应 用
2.1 非 开挖修 复更 新技 术分 类
非开 挖修 复更新 技 术 可分 为整 体 修复 、局 部 修
复和 管道 更新 .
1)整 体修 复更 新对 象 是某 一管 段 ,实 施 后可 以
达到 加 固 、防渗 、防腐要 求 .整 体 修 复工 法 包 括穿 插
法 、原 位 固化 法 、折 叠 内衬 法 、缩 径 内衬 法 、机 械 制
螺旋 缠绕 法 、管 片 内衬法 等.
2)局 部修 复更 新 对 象 是 管 道 上 的某 一 损 坏 点
或接 口,实 施 修 复 后 可 以达 到堵 漏 防渗 目的.局 部
修复工 法包 括不 锈钢 套筒法 和点 状原 位 固化 法等 .
3)管道 更新 是指 管 道原 位 替换 ,对 无 法修 复 的
管道可 以实 施碎 (裂 )管法 ,替换 出原有 损坏 管道.
2.2 几种 典型 非开挖 修复 更新 技术
2.2.1 原位 固化 法
原位 固化 法 (CIPP)又 叫做 软
衬法 ,是在 老 旧 管 道 内 壁 衬 一 层 热 固 性 树脂 ,通 过
循 环热 水 、蒸 汽 或 紫 外 线 等 方 式使 其 固化 ,形 成 与
旧管道 紧 密结合 的 内衬 管.根 据软 管 置入 原 有管 道
方式 的不 同 ,原位 固化法 分 为 翻转 式 原位 固化法 和
拉入式 原位 固化 法 ,分别 如 图 1、图 2所 示 .原 位 固
化法中采用的树脂体 系一般是热 固性或光 固性 的
树脂体 系 .
1一 翻转设 备;2一空压机 ;3一控制设备 ;4一 软管;5-
管塞 ;6一挡板
图 1 翻 转 式 原 位 固化 法 示 意
Fig.1 Schematicdiagram oftiltingCured-In-Place-Pipe
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1一 空 压机 ;2一 软 管 ;3一 管 塞
图 2 拉 入 式 原 位 固 化 法 示 意
Fig.2 Schem atic diagram ofpin Cured-In-Place-Pipe
1)翻转式 原位 固化 法 (热 水 固化 ).采 用热 固性
树脂 浸渍 在 聚脂纤 维 的 毛毡 软 管上 ,用 水作 为 翻转
动力 进入 待 修 复 管 道 ,通 过锅 炉加 热 管道 内 的水 ,
保持 一定 的温 度 和 时 间 ,使 树 脂 固化 形 成 内衬 ,牢
固贴合 在待 修复管 道 内壁上 的复合 内衬 管.
2)拉 入 式 原 位 固 化法 (UV).采 用 紫 外 线 光 固
化树 脂浸 渍在 玻璃 纤 维软 管 上 ,用机 械 牵 引进 入待
修 复管 道 ,将 软管 两 端 安装 好 特殊 的 固定 装 置 ,放
入 紫外 线灯行 走装 置 ,通 过压 缩 空气 让 玻 璃纤 维 软
管 紧贴在 待 修复 管道 内壁 上 ,牵 引 紫外 线 灯行 走装
置 ,玻璃 纤 维 软 管 上 的 树 脂 经 紫 外 线 照 射 后 固 化 ,
贴 合在 待修 复管 道 内壁 上 的复合 内衬 管.
2.2.2 机械 制螺 旋缠 绕 法 通 过螺 旋 缠绕 的方法
在 待修 复管 道 内部 将 带状 PVC型 材通 过 压制 卡 口
不 断 的前进 形成新 的管道 ,新 管 道 卷入 待 修复 管道
后 ,通过 扩 张紧贴 旧管 壁 或 以 固定 口径 在新 旧管之60
江 苏 建 筑 职 业 技 术 学 院 学 报
第 17卷
间注 浆形成 复合 新管 .
螺旋缠 绕 内衬 管 分 为 贴 合 原 有 管 壁 和 非 贴 合
原有 管壁 两种 工艺 .贴 合原 有 管 壁 工艺 称 为 可扩 充
螺旋 管 ,安 装 在井 内的 制 管机 先 将 带状 型 材 绕制 成
比原 有管 道 略小 的螺旋 管 ,推 送 到 终端 后 继 续旋 转
使其 膨胀 ,直 到 和 原 有 管 壁 贴 合 ;非 贴 合 原 有 管 壁
工 艺则需 向管 壁 之 间 的 环 状 空 隙 注 入 水 泥 浆 使 内
衬 管与原 有 管道结 合成 整体 ].
按照缠绕机的工作状态可分为固定设备内衬和
移 动设 备 内衬两种 工艺.固定设备 内衬过程 中螺旋缠
绕 机在工作井 内施 工 ,缠 绕 管沿 管道 推进 (如 图 3所
示 );移 动设备 内衬 过程 中螺 旋缠 绕机 随着螺 旋缠 绕
管 的形成沿管道 移动 ].
1一 带 状 型材 ;2
- 螺 旋 缠 绕 机 ;3一 螺 旋 缠 绕 内 衬 管 ;4一 原 有 管道
图 3 机械 制 螺 旋 缠 绕 法 示 意
Fig.3 Schematicdiagram ofmechanical
spiralwinding m ethod
2.2.3 碎 (裂)管 法 碎 (裂 )管 法 主 要 有 静 拉 碎
(裂 )管法 和气 动碎 管法 两 种工 艺 .静 拉 碎 (裂 )管法
是在 静拉 力 的 作 用 下 破 碎 原 有 管 道 或 通 过 切 割 刀
具切 开 原有 管 道 ,然 后 再 用 膨 胀 头 将 其 扩 大 ;气 动
碎管法是靠气动 冲击锤产生 的冲击力作用破碎原
有 管道 .
静 拉碎 (裂 )管法 施 工设 备 由牵 引机 、切 割 切 片
和扩 张器组 成 .施 工 时 在 强 大 的 索 引 力 作 用 下 ,切
割 切 片将 旧管材 切开 ,连 接 在切 割 切 片后 的扩 张 器
紧接着 把 旧管 道 撑 开 并 挤 入 周 围 的 土 层 ,将 新 PE
管 道拉 人 旧管道 的位 置.碎 (裂 )管 法 施 工要 考 虑 土
壤 的 可压缩 性 ,因 管 道 周 围其 它 管 道 的存 在 ,要 防
止施工期间可能造成其它管道 的损坏 ,原则上管道
置换 不得 大于 原管道 的上 一个 规格 .
2.2.4 喷涂 法
采 用 高分 子 聚合 物 乳 液 与无 机 材
料构成双组份复合型防水材料,当两个组份材料混
合后 形成 高强 韧性 的 防水 膜 ,防水膜 既具 有有 机 材
料 的高 弹性又 具有 无机 材料 的耐 久性 的双 重优点 .
2.3 非 开挖修 复 更新技 术 实施
实施 城市 地下 管道 非 开 挖修 复 更 新 技术 时 ,应
遵循 以下步骤 :管 道检测 一 管 道 评估 一 管 道 修 复方
案选 择确 定一 管道 预 处 理一 管 道 修 复 方 案 实 施 一
竣 工资料 整 理.
1)管 道 检 测.管 道 的 检 测 一 般 采 用 CCTV 方
法 ,查清 待修 复管 道 接头 错 位 、管壁 裂 缝 、坍 塌 等缺
陷和异 常情 况 ,并 详 细记 录 其 位 置 和 缺 陷 等 级 ,管
道 缺 陷和异 常 问题 .L4
2)管道 评估 .管 道检 测 中发 现 的缺 陷和 异 常情
况 应采 用标 准名 称进 行 描述 ,采 用 标 准代 码 进 行 记
录结构性缺陷、影响管道结构强度和使用寿命缺陷
(如裂 缝 、腐 蚀 )、功能 性 缺 陷 、影 响管 道 排水 功 能 的
缺 陷(如沉 积 、结 垢 、树 根 等 )、特 殊 的 管 道 构 造 (如
暗井 、变径 等 )¨4].
3)管 道修 复方案 选 择 确定 .修 复后 管 道必 须 满
足管 道 的承载 负荷要 求 ,不 依 赖 于原 有 管 道结 构 而
独立 承受 外部 静 水 压 力 、土 压 力 和动 荷 载 ,管 道 流
量应 达到 该管 道原有 设 计 流 量 ,同一 管 段 的 点状 修
复超 过 3处 的 ,宜采 用整 体修 复 ].
4)管道 预处理.运 用各 种方 法清 除管 道 内塌 陷 ,
树根 、淤 泥 、石块等 ,确保 管道修复 内衬施 工进行.
5)管道修 复方 案 实施 .将 各 种 内衬 拉 入 经 预处
理 待修 复管 道 内 ,进 行 修复.
6)竣工 资 料整 理.竣 工 图 、各 种 材料 合 格证 、材
料 试验 报告 、修复前 后 影 像 资料 、施 工 日记 、闭 气试
验 等 资料 的归档 整理 .
3 结语
非 开挖 修 复 更 新 技 术 施 工 速 度 快 、施 工 费 用
低 ,决 定 了它在城 市地 下 管 网建 设 中具 有 良好 的竞
争优势.新型城镇化建设和城市发展需求为非开挖
修 复更 新技 术应 用提 供 了巨大 市 场.随 着非 开 挖 修
复更新 技术 相关 标准 规 范 的不 断 完 善 ,这 为非 开 挖
修复更 新技 术 在城 市 地 下 管 网应 用 提供 了 技 术 支
撑.因此 ,非 开 挖 修 复 更 新 技 术 在城 市 地 下 管 网建
设 中具有 良好 的发展 前 景.
参考 文献 :
E1] 童春华.内涝频发 ,我们如何应对[N].中国勘察 设计 ,
2O1Z—O8一l5.
E2] 国务 院办公厅.关于加强城 市地下管 线建设 管理 的指
导 意见 [N].中国安全生产报 ,2014—06—17(O3).
[3] 遣 仲森 .城镇排水管道非开挖修复技术研究 [N].中国
地 质 大 学 硕 士论 文 ,2012—05—01.
E4] 中华人 民共和国住房和城 乡建设部.城镇 排水管 道非
开挖修复更 新 工程 技术 规程 (CJJ/T210-
2014)[s].
中 国建筑工业出版社 ,2014.
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