钢内衬局部修复技术在排水管道修复中的应用
刘刚，梁添
(无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡214072)
摘要：首先介绍了排水管道的非开挖修复技术的主要方法，然后详细阐述了钢内衬局部修复技术的内容、工艺流程、技术特点与适用范围、施工操作要求、施工质量控制等，并列举该种非开挖修复技术的推广与应用工程实例，分析了该技术在排水管道修复中的应用前景。
随着城市化进程的加快，排水管道的建设逐年增加，城市地下管网的规模不断扩大。然而从排水管道建设和运行调研结果看，除了建设时间较早、使用时间较长的管道出现损坏外，一些新建管道由于局部地质条件较差等原因而出现结构性和功能性损坏现象，同时，在建工程对周边已建排水管道造成影响甚至损坏的情况也常常发生。特别是较大口径地下排水管道多为分节组合铺设，投用之后因受自然环境、水力条件以及上层压力变化等原因，使管道接口部位出现变形产生裂缝、管接头错位、下沉等现象，使地下水及地下水夹带着管道四周的土体和泥砂涌入管内，随污水流走，长此以往造成恶性循环，最终导致地面建筑物和路面的下沉破坏。为避免危害发生,必须对出现上述问题的管道及时进行修复，以保证污水、雨水正常排放及道路交通安全。
1 排水管道非开挖修复技术种类
非开挖修复技术总体上可分为局部修复和整体修复两大类,局部修复指只对旧管道内的局部破损、接口错位、局部腐蚀等缺陷进行修复的方法，包括嵌补法、不锈钢发泡筒法、点状原位固化法等；整体修复是指对两个检查井之间的管段整段加固和修复，包括穿管法、原位固化法、螺旋缠绕法、管片或短管内衬法、喷涂法、薄壁不锈钢内衬法等。
现有的管道局部修复技术中，嵌补法修复技术适用于管道错位、脱节、渗漏，且接口错位≤5 cm的情况，这种修复方法质量不够稳定、不能抵抗管道继续错位、脱节等；不锈钢发泡筒修复技术适用于管道脱节、渗漏的情况，不适于管道错位、脱节的情况；点状原位固化法修复技术适用于管道破裂、变形、错位、脱节、渗漏，且接口错位≤5 cm的情况。上述局部修复技术对于管道接口错位、脱节均大于5 cm且管道明显变形的情况并不适用，而钢内衬局部修复正好解决了此方面的实际问题。
2 钢内衬局部修复技术内容及工艺流程
2.1 技术内容
钢内衬局部修复技术首先通过钻孔注浆管由管内向外注浆，封堵漏点、加固管道外围土体，然后在待修管道内设置钢内衬短管，在待修管道与钢内衬短管两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带将接口嵌实密封，再用快干水泥倒角粉刷，并对待修管道与钢内衬短管的间隙用聚氨酯密灌浆进行填充密实，如图1所示。其中钢内衬短管可采用普通钢板卷制，亦可采用成品钢管，考虑安装方便，可分三块运输到待修管道内，通过固定螺栓进行拼装固定。钢内衬短管可采用普通碳钢，亦可采用不锈钢，当采用普通碳钢时需做防腐处理，防腐可采用环氧锌漆底层加环氧煤沥青涂料面层。
图1 钢内衬修复剖面
2.2 工艺流程
钢内衬局部修复技术的工艺流程如下：确定作业段→管道堵水及临时排水→管道通风清洗→管内向管外注浆→管内CCTV内窥检测→按预定规格加工内衬短管→清理接口→聚氨酯堵漏→钢内衬短管安装→短管两端口密封→聚氨酯密灌浆填充→施工后管内CCTV检测→闭水试验及验收。
3 施工技术要求及质量控制点
3.1 施工技术要求
① 施工前及施工过程中应使用强力鼓风机向井下与管道内不间断通风，下井作业前应由专职人员使用专用测试仪器测试有毒有害气体浓度，合格后才允许下井作业施工。清洗的方法可采用高压水冲洗车冲洗、钢刷、清通器及传统人工机械清洗等。
② 对出现渗漏、错位、脱节等问题的接口应进行清理、堵漏及注浆封堵，以确保待修之处外光内实，不渗不漏。注浆做法为在待修管道内纵向接口处两侧各40 cm处环向断面设注浆孔，注浆孔数量应根据管道直径大小决定；成孔后及时插入注浆管，并封堵固定注浆管四周缝隙，不让流砂涌入；注浆加固范围宜为待修管道管底2 m、管侧1 m、管顶0.5 m；浆液宜采用水泥-水玻璃双液，也可采用纯水泥浆；注浆时采用隔点交错分层注浆，每次提升50 cm，注浆完成确保浆液到位，不外渗后割断注浆管，密封注浆孔，确保不渗漏。
③ 钢内衬短管可采用普通钢板分块卷制，亦可采用成品钢管切割而成，考虑安装方便及进入检查井的可能，可分三块运输到待修管道内，通过固定螺栓或焊接进行拼装固定。具体防腐做法是先将制作成三块弧形的半成品除锈并充分清理干净，刷环氧锌漆底漆二道，再刷环氧煤沥青面漆二道，待其自然风干后运至现场。
④ 分块制作的钢内衬短管运至待修管道内，通过固定螺栓或焊接进行拼装固定后，先在钢内衬短管两侧缝隙处，用石棉油麻丝填充抹带，再用快干水泥倒角粉刷，最后通过预埋的注浆管进行聚氨酯密灌浆，完成后切除外留注浆管，进行封闭处理。施工时石棉油麻丝抹带应将接口嵌满并用专门工具压密、压实；快干水泥倒角粉刷时粉刷砂浆必须紧实、光滑，确保密封效果；聚氨酯密灌浆时浆液必须确保饱满，达到密水最佳效果。
3.2 施工质量控制点
① 管内淤泥清理与管壁清洗前必须保证管内强制通风后的有毒有害气体浓度达到合格标准后，才可进行井下的施工操作。管内淤泥清理应彻底，冲洗后应使管内壁表面无污垢。
② 管道接口的漏点、裂缝应剔除接口松动杂物，将漏水部位凿毛、冲洗干净；注浆孔间距、深度及数量应符合设计要求，注浆压力应与土层情况相适应，控制在0.25~0.6 MPa，注浆量可通过现场试验、施工经验确定；注浆完成后可通过钻孔取芯或静力触探试验检验。
③ 钢内衬短管的制作应符合设计要求，保证加工精度与拼装后的密闭性。内衬管进行防锈与防腐施工前应把氧化皮、油污等彻底清除干净，防腐材料质量应符合设计及规范要求，防腐涂层的厚度应符合设计及规范要求。
④ 钢内衬管的管内拼接后应保证管道的内径尺寸，应使管道待修点位于内衬短管中部；密封用的石棉油麻丝抹带应保证将接口嵌满、压实；快干水泥倒角粉刷时应使表面光洁、平整；聚氨酯浆液配比应符合相应规范要求，注浆预埋胶管直径应大于1 cm，长度在1 m左右，接口预埋胶管必须留出进浆口和出气口；注浆时应控制好压力，确保灌注饱满。
⑤ 施工完成后应通过CCTV进行检查，以了解修复后管道内的总体状况、管壁光滑情况，判断修复质量是否合格，修复后是否漏水等，并把调查结果拍成录像资料存档。
4 工程推广与应用
4.1 新鸿路（锡梅路~锡甘路）污水管抢修工程
无锡市新鸿路（锡梅路-锡甘路）污水总管全长为1 120 m，管径为d1 500 mm，埋深约6.5~7.8 m，管材为钢筋混凝土管，全线为顶管施工。在运行过程中发现管线上方绿化带有两段出现地面塌陷，对其进行管道清通养护时发现管道漏水严重，遂对全线管道进行临时封堵抽水清淤，并拍摄CCTV影像资料。从影像资料反映出接口多处出现线漏、渗漏、脱节、开裂、错位等现象，脱节宽度最大达5 cm，开裂处最大达3 cm，错位最大达6.2 cm。根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》（CJJ 181—2012）进行评估管段结构性缺陷等级为Ⅲ级，功能性缺陷为Ⅲ级，必须立即进行修复。
本工程采用了钢内衬短管局部修复方法，对出现问题的管道接口及两侧向外延伸两个管节的接口均进行管内修复，具体实施：首先由管内向管外注浆加固管周土体，然后对管道接口的脱节、开裂处进行了清理、堵漏；并采用壁厚为12 mm、宽为300 mm的钢内衬进行管内安装，钢内衬管分三块弧形板下管内拼装，井上预制时进行防锈防腐处理；钢内衬管拼装完成后对两侧缝隙用石棉油麻丝填充并用快干水泥倒角粉刷，最后进行内衬管与待修混凝土管间隙的聚氨酯密注浆。
本段污水总管由于建设年限相对较长，同时管道又位于粉质粘土夹粉砂的不稳定土层中，通过钢内衬局部修复，同时对管周土体进行注浆加固，不仅使管道自身结构缺陷得以修复，增强了管道的抗变形能力，而且也使得管道周围土体相对稳定，降低了土层的渗水性，延长了管道的使用寿命，保证了管道的长期正常运行。
4.2 泰伯大道污水管抢修工程
无锡市泰伯大道（新华路~新韵北路）段现状污水主管全长为1 600 m，管径为d1 200 mm，管道埋深约7.0~8.9 m，管材为钢筋混凝土管，施工工艺为顶管施工，为梅村污水处理厂进厂总管之一。在运行养护的检查中发现其中的新友路~新锦路段路面出现2处沉降，均为检查井位置，其路面最大沉降量约180 mm，通过对下沉的检查井段进行临时封堵，架设临泵调水，并进行清淤、拍摄CCTV影像资料，发现因检查井下沉带动管道下沉，并引起检查井外管道多节接口出现脱节、错位现象。
针对本工程特点，采取了如下修复方案：①对于下沉的检查井进行压密注浆基础加固。在检查井底板打孔进行压密注浆，注浆范围为井底板下3 m，并向四周扩散1.5 m。由于检查井与管道连接处脱节开裂严重，采用钢内衬短管修复的方法，使管道与检查井连接成整体。②对于管内接口出现的错位、脱节、渗漏点采用局部修复。在管道注浆、接口处封闭清理后，对于管接口脱节、错位的位置，采用堵漏、安装钢内衬短管并密封注浆方式进行修复，修复数量以待修点及两侧各一接口为一组。③对修复段管道进行管内向外注浆加固。对修复管内进行打孔并向管周进行定向压密注浆，注浆范围管底为2 m、管侧为1 m、管顶为0.5 m。
通过对管道与检查井连接处及管道接口处的钢内衬局部修复，以及对检查井井底及管周土体进行注浆加固，使检查井与管道结构均得到加强，检查井与管道周围土体相对稳定，确保了管道的正常运行。
5 结语
钢内衬局部修复技术作为排水管道非开挖修复技术的一种，特别适用于管道接口脱节、错位较大的情况，它具有施工操作简单、修复后的接口质量稳定可靠、环刚度高、抗变形能力强、工程造价低等优点，对城市排水管道的局部修复具有广泛的推广应用空间。
（本文发表于《中国给水排水》杂志2015年第22期“施工与监理”栏目）
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