地下管道修复技术报告

传统维修地下管道的方法一般是开挖修复和更换管道，这类方法会带来众多弊端，如施工成本高，施工区周边居民生活受到严重干扰，并且很多情况下城市密集的地下基础设施、地面的绿化面积和建筑楼群，以及繁忙的交通，留给开挖施工的余地很小，根本不能实现地下管道的修复更换(图10-24)。

图10-24　开挖修复法

非开挖修复技术是指在不开挖或微开挖的情况下对现有缺陷管道进行修复和更新，以保障管道良好运行、延长管道使用寿命的施工技术及其辅助技术。其对周围交通、环境影响小，具有较低的社会成本。

管道非开挖修复技术的发展始于20 世纪60年代，目前管道非开挖修复技术种类多达几十种，主要包括穿插法、折叠内衬法、缠绕法、原位固化法、碎(裂)管法、管片内衬法和注浆法等。

1.穿插法

穿插法(slip lining)，又称传统内衬法(plain sliplining)或内插法。指在旧管道中直接拖入新管，并在新旧管的环向空隙中注浆稳固的方法。这种方法在国内外使用都较早，且是目前仍在应用的一种既方便又经济的管道修复方法。穿插法所用管材通常是PE 管，但有时也有PVC管、陶土管、混凝土管或玻璃钢管等管材。

穿插法的优点是：施工工艺简单，速度快，成本低，寿命长。一次性修复距离长，分段施工时对交通和周边环境的影响轻微，插HDPE管速度可达15～20 m/min，一次穿插距离甚至可达1～2 km。

穿插法的缺点是：过流断面损失较大，穿插入新管后，流量有明显损失；新旧管间的环形间隙要求注浆，但由于环状间隙较小，注浆较困难。

穿插法适用于排水管道、供水管道、燃气管道、化学管道及工业管道等，新插管的外径不宜大于旧管内径的90% (图10-25)。

图10-25　穿插法

2.折叠内衬法

该法使用可变形的PE 或PVC 作为管道材料，施工前将其加热并折叠成U 形、C 形甚至工字形，这样极大地减少了新管的断面面积。插入时从一个检查井进入，从另一个检查井用卷扬机等设备拉出，就位后，利用加热或加压使其恢复原来的管道形状，从而与旧管道构成紧密配合的复合管道(图10-26)。

图10-26　折叠内衬法

折叠内衬法的特点是：施工时占用场地小，可利用现有人井施工；新衬管与旧管可形成紧密配合，管道的过流断面损失小，无需对环状空间注浆；管道连续无接缝；对旧管道清洗要求低，只要达到内壁光滑无毛刺即可，施工质量容易得到保证，施工周期相应较短；折叠后断面收缩率高，断面面积可减小40%，穿插顺畅；使用寿命长；经济性好，修复成本为新建管道成本的30%～50%。该方法的缺点是：施工时可能引起结构性破坏，非圆形管道或变形管道不适用。

该方法适用于压力管道、重力管道及石油、天然气、煤气、化工管道等。修复管道直径范围：100～1 200 mm；单次修复长度：修复直径为400 mm 的管道时最大施工长度达800 m，这取决于滚筒容量、回拖机构的回拖力及材料的强度。

3.缠绕法

缠绕法主要用于修复排水管道，该技术由澳大利亚人发明。缠绕法是利用聚氯乙烯(PVC)或高密度聚乙烯(HDPE)制成的带T 形筋和边缘公母扣的板带，用安装在井内的制管机将板带卷成螺旋形圆管并送入管内，相嵌并锁结，同时用硅胶加以密封。制管完成后在螺旋管和混凝土母管之间灌注水泥浆。

缠绕法的优点有：一般情况下无须开挖，只需利用现有人井，对周边环境的影响小；所需设备可固定在卡车上，便于移动，施工速度快；占地面积少，适合复杂场地作业；可长距离施工；可以带水作业，也可进行间歇式施工。缠绕法适用于压力管道和重力流管道的结构性损坏及非结构性损坏的修复。根据机器放置位置不同，可分为固定式安装法(人井内缠绕法)和移动式缠绕法(管道内缠绕法)。移动式缠绕法是将缠绕机放在旧管道中，边缠绕边前进。固定式安装法是将缠绕机放置人井中，在人井中作业，缠绕带从地面下入，缠绕出的新管直接推入旧管道中(图10-27)。

图10-27　缠绕法

4.原位固化法

原位固化法(Cured ln-Place Pipe，ClPP)是将浸渍树脂的纤维软管通过翻转或者牵拉的方式置入原有管道中，然后在常温、蒸气、热水或紫外光作用下使树脂发生固化反应，从而在原有管道内部形成一层新的内衬的修复方法，根据施工方法的不同可以分为翻转热水固化法、翻转蒸汽固化法或者紫外光固化法，可用于修复圆形、蛋形、马蹄形或方形等各种类型的管道。

目前，在国内应用最广泛的修复工艺是翻转热水固化法和紫外光固化法。翻转热水固化法是借助于水压将浸渍树脂的内衬软管和原有管道紧密贴合，通过水温升高使树脂发生固化反应。该工艺使用的材料为热固性树脂和聚酯纤维软管，在国外报道中最大修复管径可以达到3 000 mm，在国内的管道修复的管径范围为150～1 800 mm。(https://www.xing528.com)

紫外光固化法修复工艺使用的材料热固性树脂和玻璃纤维软管，纤维软管在气压的作用下和原有管道紧密贴合，然后在紫外线的作用下使树脂发生固化反应。国外相关报道中紫外光固化工艺最大可以修复管径1 800 mm 的管道，目前在国内紫外光固化法可以修复管径范围为150～1 600 mm 的管道。

原位固化修复工艺施工后形成的内衬管可以与原有管道共同承载管道上方的载荷，也可以作为单独的管道承载管道上方的所有载荷，修复后的管道可以达到或者延长原有管道的剩余寿命，如图10-28所示。

图10-28　原位固化法

5.碎(裂)管法

碎(裂)管法工艺采用气压、液压或静拉力来破碎现存的旧管道，并将旧管道碎屑挤入周围的土层中，同时拉入新管道。该方法适用于原有管道为易脆管材(如灰口铸铁管)，或管道老化情况严重。新管道可以是HDPE 管、DH、PVC 管、即管和GRP 管等，新管管径可以比原有管道管径大。当被换旧管的分支较少、旧管道在结构上已经损坏，或需要提高其承载力时，采用碎(裂)管法工艺将获得较高的性价比，如图10-29 所示。

图10-29　碎(裂)管法

碎(裂)管法完全避免了诸如穿插法减小管道过水断面的缺点，其施工工期较短，适用于管径为40～500 mm 的管道，一次安装的长度可达几百米，在支管、检查井等处需要局部开挖。该方法存在以下技术局限：碎管设备的震动可能会影响周边其他的市政管道或结构设施；需要在支管连接处开挖；水力扩管碎管设备会使旧管不定向破碎，碎片会对衬管的长期性能造成影响；遇到一些无法预见的情况(如旧管周围包有混凝土，无记录的管道接头以及不利的土壤环境)时，开挖在所难免；衬管无法通过旧管段上的弯头。

6.管片内衬法

管片内衬法采用的主要材料为PVC 材质的管片和灌浆料，通过使用连接件将管片在管内连接拼装，然后在原有管道和拼装成的内衬管之间，填充灌浆料，使新内衬管和原有管道连成一体，达到修复破损管道的目的。管片内衬法的定义为将片状型材在原有管道内拼接成一条新管道，并对新管道与原有管道之间的间隙进行填充的管道修复方法，如图10-30 所示。

管片内衬法的优点在于：PVC 模块的体积小、重量轻、施工方便；使用透明的PVC 制品，目视控制灌浆料的填充，保证工程质量；可进行弯道施工，可从管道的中间向两端同时施工，缩短工期；不需要大型的机械设备进行安装，适用于各种施工环境，井内作业采用气压设备，保证作业面，安全施工；粗糙度系数小，能够确保保修前原有管道的流量。

图10-30　管片内衬法

7.不锈钢内衬法

不锈钢内衬法属于半结构性修复，可修复原有管道的结构性缺陷和功能性缺陷。

图10-31　不锈钢内衬法施工工艺流程

不锈钢内衬技术适用于修复管径800～2 200 mm 的混凝土管、钢管、铸铁管等管道，经修复后的管道承受工作压力为0.8～1.5 MPa。非开挖地下管道不锈钢内衬施工便捷、工艺合理；开挖破路面积小(每个工作面约20m2)，避免了对城市环境和交通的影响。

地下管道不锈钢内衬技术就是在待修复管道两端开挖工作坑，用制管设备把薄壁不锈钢制成符合尺寸要求的管坯，通过缩径设备输送到待衬管道内，通过胀管装置使内衬管与原管道贴实并用氩弧焊焊接；在管道端口采用不锈钢过渡层连接把内衬管与原管道连接为一体；将薄壁不锈钢衬到管道内壁上，形成密闭的不锈钢保护层，使原管道改造升级为内壁为不锈钢的复合管道。施工工艺流程如图10-31 所示。

由于内衬不锈钢管具有耐腐蚀、寿命长、承压高、内壁光滑、不易结垢等优点，管道内衬修复后能起到堵漏、防腐、降阻、提压的作用。工程施工主要焊接操作在管道内完成，内衬与原管道贴实好，可以随着原管道的起伏、走向和尺寸变化而贴实。施工占地面积小，施工机具少又相对简单，对于人工可进入的管道修复工程，该技术相对其他管道修复技术具有适应性和灵活性。

8.喷涂法

喷涂法是通过一个快速回转的喷涂头将浆液喷涂到管道内壁形成管道内衬的管道修复方法。喷涂法应用几乎不受管道直径和管段长度的限制，可以用于水泥管、陶土管、钢管、铸铁管、石棉管和砖砌管道中。常用的喷涂材料有水泥砂浆、环氧树脂等，由于喷涂层较薄，通常多用于管道防腐蚀加强处理。

根据喷涂材料的不同，喷涂法可分为水泥砂浆喷涂法和有机化学喷涂法。用化学类浆液喷涂的方法属于非结构性的修复；而喷涂水泥砂浆的修复方法，依据喷层厚度的不同，可认为是半结构性修复。

喷涂法具有修复速度快、管道支线对施工干扰不大等优势，同时，同一管段的砂浆喷涂厚度可以变化，管道位移、角度变化、管径和截面变化对喷涂法施工的影响不大。