非开挖管道施工在城市排水管网改造中的应用

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【摘要】：非开挖管道施工在城市排水管网改造中的应用，具有良好的经济效益等特点。本文对非开挖管道施工在城市排水管网改造中的应用进行了探讨分析，以供参考。

【关键词】：排水管网改造;管道施工;非开挖技术;

中图分类号： S276 文献标识码： A

引言

随着我国城市建设的快速发展，城市内涝问题日益严重，如北京的“7.21”特大暴雨指出排水系统的诟病，除了排水管网设计标准低以外，部分排水设施老化也是主要问题，而老化排水管道维护与修复受到各种复杂地理环境因素的影响，给修复带来了巨大的困难，导致传统的开挖修复施工的维护措施代价高昂，而非开挖管道施工对周围环境影响较小的，且造价经济，使得非开挖管道施工技术在城市排水管网改造过程中得到推广应用。

一、非开挖管道施工技术的基本特点

非开挖管道施工技术具有以下几大优点：

1、不会阻断交通，不扰民，更不会破坏各种植被。

2、当开挖工程进行到没有办法开挖的地段，例如：河流、主交通要道等，施工单位可以适当选择工程量最小的地段，然后再利用非开挖技术来铺设地下管线。

3、此技术可以有效控制地下管线的铺设深度与铺设方向，能够躲避地下障碍物。

4、此技术具有较好的经济效益与环境效益。在条件相同的前提下，非开挖技术的经济效益远远低于开挖施工技术。

二、主要非开挖管道施工技术

目前针对地下管道的修复及更新改造的方法主要有：翻转内衬法、螺旋缠绕内衬法、插管法、胀管管道替换法等施工工艺。下面就各非开挖施工工艺进行介绍：

1、非开挖胀管技术

由于旧管道大都分布于老城区，交通拥挤、道路狭窄、周围建筑物密集。采用传统的开槽施工法，受到时间和空间的约束，改造难度日渐增加。非开挖液压扩管修复技术采用液压驱动原理，由快装杆牵引破碎头和膨胀器，拖带PE管前进，从而实现胀碎旧管、换装新管的目的。工艺采用高密度聚乙烯PE管作为替换管材。该管材韧性好、粗糙系数低、排水流动性好;抗腐蚀、使用寿命长;无毒，符合环保要求;不仅方便施工，而且有效降低了管道日常维护检修频率。

(1)施工工艺：

首先在旧管线两端开挖各开挖一个工作坑。一个用于安装设备主机，一个作为进管坑。在设备坑内，安装置放胀管机，通过设备的导杆槽将柔性导向杆与快装杆连接，连续安装快装杆，同时经主机液压动力作用向进管坑方向推进。当柔性导向杆到达进管坑后，卸下导向杆，换装切割头、膨胀器。主机开始回拉快装杆，切割头或滚刀将旧管道破碎，同时膨胀器拖带新的PE管，向设备坑方向行进。当最后一根快装杆到达设备坑后，PE管被拉至预定位置。卸下破碎头和膨胀器，结束一个施工单元。

(2)技术特点：实现等径替换和扩容更新非开挖(胀管)管道替换技术，是以待修管道为导向，在对旧管道切割胀碎的同时，将一条新管道带入，以实现管道替换和更新。可以根据管道运行实际需求，选择等径替换和扩大一级更新管道。这是其它非开挖技术所不能比拟的独有特点，对管道更新级别增加了选择空间。

(3)施工特点：胀管设备体积小，工作坑占用地面空间少; 设备采用液压驱动，低噪音、环保;施工速度快，额定进管速度 120米/小时。优越性：从整体意义上施工负面影响小。具体体现在：具有显著的社会效益。施工对交通、环境、地面设施干扰和人们的正常生活秩序影响降至最低;具有较好的经济效益。在地上占压和道路资源紧缺情况下，占用道路资源少;具有较高的施工效率。一次施工距离可达100至120米。与开挖施工相比，工效提高50%，具有良好的使用效果。使用HDPE管材防腐性能好，内壁光滑流速明显提高;同时不开槽实现管道扩容，在提高排水功能上达到事半功倍效果。

2、非开挖内置套管技术

“管道内置套管施工工艺”，是以待修复管道为载体，采用高密度聚乙烯HDPE实壁管，专门加工成子母口倒榫结构，并加设密封圈的短管(长度为60至80公分)，以液压牵引、撞合连接的方式，逐步形成一条新的HDPE实壁管，并同时套入待修复管道内的工法。

(1)施工工艺：

本工艺是在完全不开挖的情况下进行，一般以一个井距为施工单元，利用两个相邻检查井作为操作空间。即：一端井室用于置放液压牵引设备;另一端井室用于下管及短管合口。通过两端配合操作，完成短管撞合、连接，并同时将连接好的管道拖动至到所需位置。在完成内置套管的连接后，对新、旧管道间的缝隙进行注浆填充，使新旧管紧密结合，形成整体强度，达到对损坏管道修复加固的目的。目前根据管材加工和设备能力，工艺适用范围D=300-700mm。

(2)设备特点：

拆装方便、操作简便、动力平稳、无噪音、无污染。PE管材加工及特点：将管材原料按现场条件和使用需求切割成600-1000mm的短截(以满足在检查井内可操作性来确定长短)，使用专用机床，按设计要求将管口切削成倒榫子母口结构。

3、翻转内衬修复技术

翻转内衬修复技术是在现存的旧管内壁衬一层热固性树脂,通过加热使其固化,形成致密的隔水层，该方法也称为现场固化法(cured in Place Pipe ,CIPP) 。CIPP 修复管道的原理:以浸透热固性树脂的纤维增强软管作为管道的衬里材料,采用气压或液压法将此软管翻转进入地下原有管道内,使浸透热固性树脂的一面贴附在管道内表面并压紧,然后采用热水或蒸汽使树脂固化,形成一层坚硬的管中管,从而使已发生破损或存在爆管隐患的管道在原位得到更新。

4、螺旋缠绕修复技术

螺旋缠绕法，采用缠绕的方法将带状型材在旧管道内形成一条新管道，并对新管道与旧管道之间的间隙进行注浆处理(或无需注浆)的管道修复方法。管内有部分水流(最高达30%)亦可继续施工 ，修复后内表面十分光滑，抗化学腐蚀能力强。

(1)施工工艺：PVC型材被不断地卷入放在井内的缠绕机，通过螺旋旋转，使型材两边的主次扣互锁，在母管内形成一条比原管道略小的衬管。终点处新管上钻洞并插入钢筋防止新管在扩张中旋转;启动拉钢线设备和缠绕机，割断在缠绕成形过程中互锁的次扣;在缠绕机的驱动下型材沿着的主锁的轨迹滑动并不断地沿径向扩张，直到新管紧紧地贴在原管道管壁。

(2)施工特点：无需开挖，只需利用现有人孔井。所需设备可固定在卡车上，便于移动，施工快，占用路面少。对交通影响非常小，适合复杂地形，可带水作业(水量不大于40%)。内表面十分光滑，曼宁系数n=0.009，新管能提高水流能力，抗腐蚀性高，使用寿命长。

5、工艺名称适用范围优点、缺点

（1）翻转内衬法管道内壁修复针对管道内壁腐蚀和渗漏修复，较方便快捷与原管壁附着洁净度需求高，易产生剥离、脱落和变形，对日后养护和运行造成影响、单位造价高等

（2）缠绕内衬法管道内壁修复针对管道内壁腐蚀和渗漏修复，较方便快捷施工条件要求标准高;后期养护损坏后修复难度大;单位造价高等

（3）胀管管道替换法管道更新替换备简单、操作简便，可等径和扩径进行管道替换，可保证和提高排水能力，适用于旧设施改造。设与原管道结构物(检查井)的处理方面存在一定难度，也受工作坑设置条件制约

（4）内置套管施工法管道加固设备简单、操作方便快捷、完全不开挖，以管材自有强度满足旧管道加固。适用于结构老化无开挖条件的管道与翻转内衬法、缠绕内衬法等同，均有一定量缩径，须考虑适用条件。

三、非开挖管道敷设的关键技术

1、顶管法

在排水工程中最早的一种非开挖施方法就是顶管法。顶管施工指的是必须事先在管道施工线路上施工一些数量的小基坑，将这些基坑作为顶管的工作井，同时也可以是某一段顶管的起点或者是终点。在工作井的某一面的侧壁上设立圆孔，并将其作为预制管节的出口或者是进口。

2、导向钻进铺管技术

此技术主要有两大技术组成，即方向可控技术与水射流破土技术，利用地表上的钻机，根据设计轨道钻出一个导孔，并且在扩孔与回拉过程中铺设地下管线。由于不同的钻机其钻孔能力不同，因此，我们需要结合钻机的能力、铺设管道的直径与地表的环境条件等，可以进行一到两次扩孔后再拉管。

3、微型隧道铺管法

目前，非开挖施工方法中微型隧道铺管法是最新的一项技术，因此，必须要有非常高的操作水平与正确的施工流程。此技术通常会应用到铺设精度非常高的非进人管道工程中。可以说，此技术能适应的地表范围比较广，既可以在软岩中使用，又可以在硬岩中使用，甚至也可以在水下进行施工，同时对于任何材质的管道铺设都轻而易举。

结束语

本人所处在沿海地区，新城区或工业区建设均在滨海回填区，管道建设不久，设计采用刚型接口的管道均出现不同程度的沉降，导致局部管道接口渗水且容易有淤泥堵塞管道，在通过CCTV等一系列手段，因地制宜的选用管道改造方案，充分利用好非开挖管道施工技术，从而获得较大的经济效益和社会效益。