鋼內襯局部修復技術在排水管道修復中的應用
劉剛，梁添
(無錫市政設計研究院有限公司，江蘇無錫214072)
摘要：首先介紹了排水管道的非開挖修復技術的主要方法，然后詳細闡述了鋼內襯局部修復技術的內容、工藝流程、技術特點與適用范圍、施工操作要求、施工質量控制等，并列舉該種非開挖修復技術的推廣與應用工程實例，分析了該技術在排水管道修復中的應用前景。
隨著城市化進程的加快，排水管道的建設逐年增加，城市地下管網的規模不斷擴大。然而從排水管道建設和運行調研結果看，除了建設時間較早、使用時間較長的管道出現損壞外，一些新建管道由于局部地質條件較差等原因而出現結構性和功能性損壞現象，同時，在建工程對周邊已建排水管道造成影響甚至損壞的情況也常常發生。特別是較大口徑地下排水管道多為分節組合鋪設，投用之后因受自然環境、水力條件以及上層壓力變化等原因，使管道接口部位出現變形產生裂縫、管接頭錯位、下沉等現象，使地下水及地下水夾帶著管道四周的土體和泥砂涌入管內，隨污水流走，長此以往造成惡性循環，最終導致地面建筑物和路面的下沉破壞。為避免危害發生,必須對出現上述問題的管道及時進行修復，以保證污水、雨水正常排放及道路交通安全。
1 排水管道非開挖修復技術種類
非開挖修復技術總體上可分為局部修復和整體修復兩大類,局部修復指只對舊管道內的局部破損、接口錯位、局部腐蝕等缺陷進行修復的方法，包括嵌補法、不銹鋼發泡筒法、點狀原位固化法等；整體修復是指對兩個檢查井之間的管段整段加固和修復，包括穿管法、原位固化法、螺旋纏繞法、管片或短管內襯法、噴涂法、薄壁不銹鋼內襯法等。
現有的管道局部修復技術中，嵌補法修復技術適用于管道錯位、脫節、滲漏，且接口錯位≤5 cm的情況，這種修復方法質量不夠穩定、不能抵抗管道繼續錯位、脫節等；不銹鋼發泡筒修復技術適用于管道脫節、滲漏的情況，不適于管道錯位、脫節的情況；點狀原位固化法修復技術適用于管道破裂、變形、錯位、脫節、滲漏，且接口錯位≤5 cm的情況。上述局部修復技術對于管道接口錯位、脫節均大于5 cm且管道明顯變形的情況并不適用，而鋼內襯局部修復正好解決了此方面的實際問題。
2 鋼內襯局部修復技術內容及工藝流程
2.1 技術內容
鋼內襯局部修復技術首先通過鉆孔注漿管由管內向外注漿，封堵漏點、加固管道外圍土體，然后在待修管道內設置鋼內襯短管，在待修管道與鋼內襯短管兩側縫隙處，用石棉油麻絲填充抹帶將接口嵌實密封，再用快干水泥倒角粉刷，并對待修管道與鋼內襯短管的間隙用聚氨酯密灌漿進行填充密實，如圖1所示。其中鋼內襯短管可采用普通鋼板卷制，亦可采用成品鋼管，考慮安裝方便，可分三塊運輸到待修管道內，通過固定螺栓進行拼裝固定。鋼內襯短管可采用普通碳鋼，亦可采用不銹鋼，當采用普通碳鋼時需做防腐處理，防腐可采用環氧鋅漆底層加環氧煤瀝青涂料面層。
圖1 鋼內襯修復剖面
2.2 工藝流程
鋼內襯局部修復技術的工藝流程如下：確定作業段→管道堵水及臨時排水→管道通風清洗→管內向管外注漿→管內CCTV內窺檢測→按預定規格加工內襯短管→清理接口→聚氨酯堵漏→鋼內襯短管安裝→短管兩端口密封→聚氨酯密灌漿填充→施工后管內CCTV檢測→閉水試驗及驗收。
3 施工技術要求及質量控制點
3.1 施工技術要求
① 施工前及施工過程中應使用強力鼓風機向井下與管道內不間斷通風，下井作業前應由專職人員使用專用測試儀器測試有毒有害氣體濃度，合格后才允許下井作業施工。清洗的方法可采用高壓水沖洗車沖洗、鋼刷、清通器及傳統人工機械清洗等。
② 對出現滲漏、錯位、脫節等問題的接口應進行清理、堵漏及注漿封堵，以確保待修之處外光內實，不滲不漏。注漿做法為在待修管道內縱向接口處兩側各40 cm處環向斷面設注漿孔，注漿孔數量應根據管道直徑大小決定；成孔后及時插入注漿管，并封堵固定注漿管四周縫隙，不讓流砂涌入；注漿加固范圍宜為待修管道管底2 m、管側1 m、管頂0.5 m；漿液宜采用水泥-水玻璃雙液，也可采用純水泥漿；注漿時采用隔點交錯分層注漿，每次提升50 cm，注漿完成確保漿液到位，不外滲后割斷注漿管，密封注漿孔，確保不滲漏。
③ 鋼內襯短管可采用普通鋼板分塊卷制，亦可采用成品鋼管切割而成，考慮安裝方便及進入檢查井的可能，可分三塊運輸到待修管道內，通過固定螺栓或焊接進行拼裝固定。具體防腐做法是先將制作成三塊弧形的半成品除銹并充分清理干凈，刷環氧鋅漆底漆二道，再刷環氧煤瀝青面漆二道，待其自然風干后運至現場。
④ 分塊制作的鋼內襯短管運至待修管道內，通過固定螺栓或焊接進行拼裝固定后，先在鋼內襯短管兩側縫隙處，用石棉油麻絲填充抹帶，再用快干水泥倒角粉刷，最后通過預埋的注漿管進行聚氨酯密灌漿，完成后切除外留注漿管，進行封閉處理。施工時石棉油麻絲抹帶應將接口嵌滿并用專門工具壓密、壓實；快干水泥倒角粉刷時粉刷砂漿必須緊實、光滑，確保密封效果；聚氨酯密灌漿時漿液必須確保飽滿，達到密水最佳效果。
3.2 施工質量控制點
① 管內淤泥清理與管壁清洗前必須保證管內強制通風后的有毒有害氣體濃度達到合格標準后，才可進行井下的施工操作。管內淤泥清理應徹底，沖洗后應使管內壁表面無污垢。
② 管道接口的漏點、裂縫應剔除接口松動雜物，將漏水部位鑿毛、沖洗干凈；注漿孔間距、深度及數量應符合設計要求，注漿壓力應與土層情況相適應，控制在0.25~0.6 MPa，注漿量可通過現場試驗、施工經驗確定；注漿完成后可通過鉆孔取芯或靜力觸探試驗檢驗。
③ 鋼內襯短管的制作應符合設計要求，保證加工精度與拼裝后的密閉性。內襯管進行防銹與防腐施工前應把氧化皮、油污等徹底清除干凈，防腐材料質量應符合設計及規范要求，防腐涂層的厚度應符合設計及規范要求。
④ 鋼內襯管的管內拼接后應保證管道的內徑尺寸，應使管道待修點位于內襯短管中部；密封用的石棉油麻絲抹帶應保證將接口嵌滿、壓實；快干水泥倒角粉刷時應使表面光潔、平整；聚氨酯漿液配比應符合相應規范要求，注漿預埋膠管直徑應大于1 cm，長度在1 m左右，接口預埋膠管必須留出進漿口和出氣口；注漿時應控制好壓力，確保灌注飽滿。
⑤ 施工完成后應通過CCTV進行檢查，以了解修復后管道內的總體狀況、管壁光滑情況，判斷修復質量是否合格，修復后是否漏水等，并把調查結果拍成錄像資料存檔。
4 工程推廣與應用
4.1 新鴻路（錫梅路~錫甘路）污水管搶修工程
無錫市新鴻路（錫梅路-錫甘路）污水總管全長為1 120 m，管徑為d1 500 mm，埋深約6.5~7.8 m，管材為鋼筋混凝土管，全線為頂管施工。在運行過程中發現管線上方綠化帶有兩段出現地面塌陷，對其進行管道清通養護時發現管道漏水嚴重，遂對全線管道進行臨時封堵抽水清淤，并拍攝CCTV影像資料。從影像資料反映出接口多處出現線漏、滲漏、脫節、開裂、錯位等現象，脫節寬度最大達5 cm，開裂處最大達3 cm，錯位最大達6.2 cm。根據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》（CJJ 181—2012）進行評估管段結構性缺陷等級為Ⅲ級，功能性缺陷為Ⅲ級，必須立即進行修復。
本工程采用了鋼內襯短管局部修復方法，對出現問題的管道接口及兩側向外延伸兩個管節的接口均進行管內修復，具體實施：首先由管內向管外注漿加固管周土體，然后對管道接口的脫節、開裂處進行了清理、堵漏；并采用壁厚為12 mm、寬為300 mm的鋼內襯進行管內安裝，鋼內襯管分三塊弧形板下管內拼裝，井上預制時進行防銹防腐處理；鋼內襯管拼裝完成后對兩側縫隙用石棉油麻絲填充并用快干水泥倒角粉刷，最后進行內襯管與待修混凝土管間隙的聚氨酯密注漿。
本段污水總管由于建設年限相對較長，同時管道又位于粉質粘土夾粉砂的不穩定土層中，通過鋼內襯局部修復，同時對管周土體進行注漿加固，不僅使管道自身結構缺陷得以修復，增強了管道的抗變形能力，而且也使得管道周圍土體相對穩定，降低了土層的滲水性，延長了管道的使用壽命，保證了管道的長期正常運行。
4.2 泰伯大道污水管搶修工程
無錫市泰伯大道（新華路~新韻北路）段現狀污水主管全長為1 600 m，管徑為d1 200 mm，管道埋深約7.0~8.9 m，管材為鋼筋混凝土管，施工工藝為頂管施工，為梅村污水處理廠進廠總管之一。在運行養護的檢查中發現其中的新友路~新錦路段路面出現2處沉降，均為檢查井位置，其路面最大沉降量約180 mm，通過對下沉的檢查井段進行臨時封堵，架設臨泵調水，并進行清淤、拍攝CCTV影像資料，發現因檢查井下沉帶動管道下沉，并引起檢查井外管道多節接口出現脫節、錯位現象。
針對本工程特點，采取了如下修復方案：①對于下沉的檢查井進行壓密注漿基礎加固。在檢查井底板打孔進行壓密注漿，注漿范圍為井底板下3 m，并向四周擴散1.5 m。由于檢查井與管道連接處脫節開裂嚴重，采用鋼內襯短管修復的方法，使管道與檢查井連接成整體。②對于管內接口出現的錯位、脫節、滲漏點采用局部修復。在管道注漿、接口處封閉清理后，對于管接口脫節、錯位的位置，采用堵漏、安裝鋼內襯短管并密封注漿方式進行修復，修復數量以待修點及兩側各一接口為一組。③對修復段管道進行管內向外注漿加固。對修復管內進行打孔并向管周進行定向壓密注漿，注漿范圍管底為2 m、管側為1 m、管頂為0.5 m。
通過對管道與檢查井連接處及管道接口處的鋼內襯局部修復，以及對檢查井井底及管周土體進行注漿加固，使檢查井與管道結構均得到加強，檢查井與管道周圍土體相對穩定，確保了管道的正常運行。
5 結語
鋼內襯局部修復技術作為排水管道非開挖修復技術的一種，特別適用于管道接口脫節、錯位較大的情況，它具有施工操作簡單、修復后的接口質量穩定可靠、環剛度高、抗變形能力強、工程造價低等優點，對城市排水管道的局部修復具有廣泛的推廣應用空間。
（本文發表于《中國給水排水》雜志2015年第22期“施工與監理”欄目）
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