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污水管网工程 | 新建污水管道修复更换对策研究
来源：www.cqzrhj.com 发布时间：2023年06月20日
摘 要：污水管道修复技术目前在大量改造的老旧排水管道上广泛使用。以某管网工程新建污水管道修复更换为例，提出非开挖紫外线原位固化修复、支护开挖管道更换 + 非开挖局部管道修复、现状钢筋混凝土管内衬钢管加固修复、管道周边注浆加固 + 管道内裂缝修复四个方案，并对该四个方案进行比选，最终推荐采用非开挖内衬钢管加固修复方案，可为类似工程提供参考借鉴。
1.概 述
某雨污分流管网工程新建污水管道，目前尚未竣工运行。根据排水管道内窥检测报告，受损管道长 163.66 m，结构性缺陷共 21 处，其中缺陷等级为 2 级的 20 处，18 处为破裂，2 处为渗漏；缺陷等级为 3 级的 1 处，为破裂缺陷，整个管段综合状况评价为结构性缺陷等级Ⅲ级，管道质量未达到工程验收质量要求。因此在该工程竣工之前需对该段管道进行修复或更换，使其达到设计要求。
2.设计方案
根据现场实际情况，对该段污水管道进行加固修复或更换提出四个方案。
2.1 非开挖紫外线原位固化修复
根据 《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T 210—2014）中 3.0.3 条，管道结构性修复更新后的使用年限不得低于 50 a，利用原有管道结构进行半结构性修复，其设计使用年限应按原有管道结构的剩余设计使用年限确定，对于混凝土管道，半结构性修复后的最长设计使用年限不宜超过 30 a。该工程为新建工程，工程尚未竣工验收，结构设计使用年限为 50 a，因此该段管道需采用结构性修复。
整体结构性修复工法有穿插法、原位固化法、折叠内衬法、管片内衬法和缩径内衬法等，内衬管材质主要有 PE、UPVC、玻璃纤维等。通过市场调查，深圳本地市场在管道修复中采用紫外线原位固化较多。紫外线原位固化法是采用拉入法把碾压好的玻璃纤维软管拉入待修复的旧管道中，采用紫外线照射的方式固化，从而达到修复破损和渗漏的效果，省去搭架、翻转、用水等环节，实现环保、节能、100%非开挖修复的优 越性。
紫外线原位修复的施工工艺流程如下：拉入衬垫→放入玻纤维→安装扎头→安装气管→压入空气→拉入内软管→紫外光固化→管端处理→检测验收。
管壁处理采用高压清洗机高压水清洗，除去结构上所有残渣或杂物。对渗漏点采用化学灌浆方式封堵处理。
该工程拟采用紫外线原位固化法修复，管道内衬材质采用玻璃，内衬管道外径为 1 000 mm，由于该段管道覆土 6.1～6.6 m，管道总的外部压力较大，内衬管道结构壁厚较厚，通过计算内衬管道壁厚取 14 mm。
原有管道为钢筋混凝土管，管径为 1 000 mm，管道粗糙系数为 0.014，采用紫外线修复后的管道内径为 970 mm，粗糙系数为 0.010，根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T 210—2014）5.3.2 条公式计算，修复后的管道过流能力为修复前的 1.29 倍，修复后的管道过流能力满足设计要求。
方案一费用估算约 196 万元。
2.2 支护开挖管道更换 + 非开挖局部管道修复
对于管道结构缺陷密集及缺陷比较严重的管道进行更换，对于缺陷比较分散的个别管道采用局部修复。根据《宝民一路（鸿景园段）排水管道内窥检测报告》结果，管道第 1～20 节和第 30～35 节结构缺陷密集，该两段采用支护开挖更换，更换管道长 65 m，占整段管道长度的 40%。对第 25、41、44、49、53、60、61 节结构缺陷分散的七节管道采用非开挖局部修复。对于缺陷位置 160 m 的渗漏点采用化学灌浆方式封堵处理。
该段管道管底高程为 -1.28～-1.11 m，自上而下，地下土层分别为素填土、粗砂及砂质黏性土，管道主要位于砂质黏性土和粗砂层。地下水位高程为 3.52～4.35 m，地下水位较高，基坑支护采用D800 钻孔灌注桩 +D600 高压旋喷桩止水，灌注桩桩长 12 m，间距 1.0 m，高压旋喷桩桩长 10 m（见图 1、图 2）。
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1.概 述
某雨污分流管网工程新建污水管道，目前尚未竣工运行。根据排水管道内窥检测报告，受损管道长 163.66 m，结构性缺陷共 21 处，其中缺陷等级为 2 级的 20 处，18 处为破裂，2 处为渗漏；缺陷等级为 3 级的 1 处，为破裂缺陷，整个管段综合状况评价为结构性缺陷等级Ⅲ级，管道质量未达到工程验收质量要求。因此在该工程竣工之前需对该段管道进行修复或更换，使其达到设计要求。
2.设计方案
根据现场实际情况，对该段污水管道进行加固修复或更换提出四个方案。
2.1 非开挖紫外线原位固化修复
根据 《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T 210—2014）中 3.0.3 条，管道结构性修复更新后的使用年限不得低于 50 a，利用原有管道结构进行半结构性修复，其设计使用年限应按原有管道结构的剩余设计使用年限确定，对于混凝土管道，半结构性修复后的最长设计使用年限不宜超过 30 a。该工程为新建工程，工程尚未竣工验收，结构设计使用年限为 50 a，因此该段管道需采用结构性修复。
整体结构性修复工法有穿插法、原位固化法、折叠内衬法、管片内衬法和缩径内衬法等，内衬管材质主要有 PE、UPVC、玻璃纤维等。通过市场调查，深圳本地市场在管道修复中采用紫外线原位固化较多。紫外线原位固化法是采用拉入法把碾压好的玻璃纤维软管拉入待修复的旧管道中，采用紫外线照射的方式固化，从而达到修复破损和渗漏的效果，省去搭架、翻转、用水等环节，实现环保、节能、100%非开挖修复的优 越性。
紫外线原位修复的施工工艺流程如下：拉入衬垫→放入玻纤维→安装扎头→安装气管→压入空气→拉入内软管→紫外光固化→管端处理→检测验收。
管壁处理采用高压清洗机高压水清洗，除去结构上所有残渣或杂物。对渗漏点采用化学灌浆方式封堵处理。
该工程拟采用紫外线原位固化法修复，管道内衬材质采用玻璃，内衬管道外径为 1 000 mm，由于该段管道覆土 6.1～6.6 m，管道总的外部压力较大，内衬管道结构壁厚较厚，通过计算内衬管道壁厚取 14 mm。
原有管道为钢筋混凝土管，管径为 1 000 mm，管道粗糙系数为 0.014，采用紫外线修复后的管道内径为 970 mm，粗糙系数为 0.010，根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T 210—2014）5.3.2 条公式计算，修复后的管道过流能力为修复前的 1.29 倍，修复后的管道过流能力满足设计要求。
方案一费用估算约 196 万元。
2.2 支护开挖管道更换 + 非开挖局部管道修复
对于管道结构缺陷密集及缺陷比较严重的管道进行更换，对于缺陷比较分散的个别管道采用局部修复。根据《宝民一路（鸿景园段）排水管道内窥检测报告》结果，管道第 1～20 节和第 30～35 节结构缺陷密集，该两段采用支护开挖更换，更换管道长 65 m，占整段管道长度的 40%。对第 25、41、44、49、53、60、61 节结构缺陷分散的七节管道采用非开挖局部修复。对于缺陷位置 160 m 的渗漏点采用化学灌浆方式封堵处理。
该段管道管底高程为 -1.28～-1.11 m，自上而下，地下土层分别为素填土、粗砂及砂质黏性土，管道主要位于砂质黏性土和粗砂层。地下水位高程为 3.52～4.35 m，地下水位较高，基坑支护采用D800 钻孔灌注桩 +D600 高压旋喷桩止水，灌注桩桩长 12 m，间距 1.0 m，高压旋喷桩桩长 10 m（见图 1、图 2）。
图1 地下土层示意图
图2 方案二管道结构示意图
非开挖局部修复采用紫外线点状原位固化法，修复法前，原有管道待修复部位及其前后 500 mm范围内管道内表面应洁净，无附着物、尖锐毛刺和凸起。
方案二费用估算约 360 万元。
2.3 现状钢筋混凝土管内衬 DN900 钢管加固修复
在现状 DN1000 钢筋混凝土管内衬 DN900 钢管，采用顶推施工，利用原有顶管工作井，钢管先在工厂做好防腐处理，管节长 3.0 m，钢管连接采用焊接，在工作井内完成，并对焊缝及因焊接破坏的防腐部位进行二次防腐处理。钢管与钢筋混凝土管之间的空隙采用注浆回填（见图 3）。
图 3 方案三加固修复断面图
对管道修复更新后的过流能力进行复核。原有管道为钢筋混凝土管，管径为 1 000 mm，管道粗糙系数为 0.014，采用内衬钢管加固修复后的管道内径为 900 mm，粗糙系数为 0.012，根据《城镇排水管道 非开 挖 修复 更 新 工程技术 规 程》（CJJ/T210—2014）5.3.2 条公式计算，修复后的管道过流能力为修复前的 0.881 倍，修复后的管道过流能力略小于原设计管道。
方案三费用估算约 85 万元。
2.4 管道周边注浆加固 + 管道内裂缝修复
在现状管道上方及两侧注水泥浆加固管道周边土体，将管道周边土体与管道形成一个整体，土体加固范围为 3.2 m×4.0 m，并对管道裂缝采用环氧树脂灌注进行修复（见图 4）。
图 4 方案四加固修复断面图（单位：mm）
该方案施工方便、工期较短、费用较低，但施工过程中对地面交通有一定影响，另外现状管道以下部分注浆效果较差，注浆效果难以控制。
方案四费用估算约 105 万元。
3.方案比选
方案一采用非开挖紫外线原位固化修复，工程投资较小、工期短、施工方便，对地面交通影响小。但内衬管道为脆性材料，适应变形能力差，一旦管道产生不均匀沉降，内衬管道可能会拉裂。但该段拟修复的管道主要位于粗砂及砂质黏性土层，地质较好，且管道采用顶管施工，工后沉降变形量小。另外经与多家管道修复厂家沟通，DN1000 管道采用紫外线原位固化修复时，内衬管道壁厚一般为 5~10 mm，14 mm 厚的内衬管道需要订做，工期 2 个月左右。
方案二支护开挖更换管道，结构安全可靠，但工程投资大、工期长、施工占地大，需重新组织交通疏解。
方案三采用非开挖内衬钢管加固修复，结构安全可靠，且工程投资小、工期短、施工方便，对地面交通影响小，但加固修复后管道过流能力略小于原设计管道，另外钢管防腐处理要求较高。
方案四采用管道周边注浆加固 + 管道内裂缝修复，施工方便、工期较短、费用较低，但施工过程中对地面交通有一定影响，另外现状管道以下部分注浆效果较差，注浆效果难以控制。
4.结 语
该工程推荐非开挖内衬钢管加固修复，能解决现场管道修复遇到的问题，且投资小，希望能对其他类似工程起到一定的参考价值。
摘自：城市道桥与防洪
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