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污水管網(wǎng)工程 | 新建污水管道修復(fù)更換對策研究
來源：h078.cn 發(fā)布時間：2023年06月20日
摘 要：污水管道修復(fù)技術(shù)目前在大量改造的老舊排水管道上廣泛使用。以某管網(wǎng)工程新建污水管道修復(fù)更換為例，提出非開挖紫外線原位固化修復(fù)、支護開挖管道更換 + 非開挖局部管道修復(fù)、現(xiàn)狀鋼筋混凝土管內(nèi)襯鋼管加固修復(fù)、管道周邊注漿加固 + 管道內(nèi)裂縫修復(fù)四個方案，并對該四個方案進行比選，最終推薦采用非開挖內(nèi)襯鋼管加固修復(fù)方案，可為類似工程提供參考借鑒。
1.概 述
某雨污分流管網(wǎng)工程新建污水管道，目前尚未竣工運行。根據(jù)排水管道內(nèi)窺檢測報告，受損管道長 163.66 m，結(jié)構(gòu)性缺陷共 21 處，其中缺陷等級為 2 級的 20 處，18 處為破裂，2 處為滲漏；缺陷等級為 3 級的 1 處，為破裂缺陷，整個管段綜合狀況評價為結(jié)構(gòu)性缺陷等級Ⅲ級，管道質(zhì)量未達到工程驗收質(zhì)量要求。因此在該工程竣工之前需對該段管道進行修復(fù)或更換，使其達到設(shè)計要求。
2.設(shè)計方案
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對該段污水管道進行加固修復(fù)或更換提出四個方案。
2.1 非開挖紫外線原位固化修復(fù)
根據(jù) 《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 210—2014）中 3.0.3 條，管道結(jié)構(gòu)性修復(fù)更新后的使用年限不得低于 50 a，利用原有管道結(jié)構(gòu)進行半結(jié)構(gòu)性修復(fù)，其設(shè)計使用年限應(yīng)按原有管道結(jié)構(gòu)的剩余設(shè)計使用年限確定，對于混凝土管道，半結(jié)構(gòu)性修復(fù)后的最長設(shè)計使用年限不宜超過 30 a。該工程為新建工程，工程尚未竣工驗收，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為 50 a，因此該段管道需采用結(jié)構(gòu)性修復(fù)。
整體結(jié)構(gòu)性修復(fù)工法有穿插法、原位固化法、折疊內(nèi)襯法、管片內(nèi)襯法和縮徑內(nèi)襯法等，內(nèi)襯管材質(zhì)主要有 PE、UPVC、玻璃纖維等。通過市場調(diào)查，深圳本地市場在管道修復(fù)中采用紫外線原位固化較多。紫外線原位固化法是采用拉入法把碾壓好的玻璃纖維軟管拉入待修復(fù)的舊管道中，采用紫外線照射的方式固化，從而達到修復(fù)破損和滲漏的效果，省去搭架、翻轉(zhuǎn)、用水等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、100%非開挖修復(fù)的優(yōu) 越性。
紫外線原位修復(fù)的施工工藝流程如下：拉入襯墊→放入玻纖維→安裝扎頭→安裝氣管→壓入空氣→拉入內(nèi)軟管→紫外光固化→管端處理→檢測驗收。
管壁處理采用高壓清洗機高壓水清洗，除去結(jié)構(gòu)上所有殘渣或雜物。對滲漏點采用化學(xué)灌漿方式封堵處理。
該工程擬采用紫外線原位固化法修復(fù)，管道內(nèi)襯材質(zhì)采用玻璃，內(nèi)襯管道外徑為 1 000 mm，由于該段管道覆土 6.1～6.6 m，管道總的外部壓力較大，內(nèi)襯管道結(jié)構(gòu)壁厚較厚，通過計算內(nèi)襯管道壁厚取 14 mm。
原有管道為鋼筋混凝土管，管徑為 1 000 mm，管道粗糙系數(shù)為 0.014，采用紫外線修復(fù)后的管道內(nèi)徑為 970 mm，粗糙系數(shù)為 0.010，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 210—2014）5.3.2 條公式計算，修復(fù)后的管道過流能力為修復(fù)前的 1.29 倍，修復(fù)后的管道過流能力滿足設(shè)計要求。
方案一費用估算約 196 萬元。
2.2 支護開挖管道更換 + 非開挖局部管道修復(fù)
對于管道結(jié)構(gòu)缺陷密集及缺陷比較嚴重的管道進行更換，對于缺陷比較分散的個別管道采用局部修復(fù)。根據(jù)《寶民一路（鴻景園段）排水管道內(nèi)窺檢測報告》結(jié)果，管道第 1～20 節(jié)和第 30～35 節(jié)結(jié)構(gòu)缺陷密集，該兩段采用支護開挖更換，更換管道長 65 m，占整段管道長度的 40%。對第 25、41、44、49、53、60、61 節(jié)結(jié)構(gòu)缺陷分散的七節(jié)管道采用非開挖局部修復(fù)。對于缺陷位置 160 m 的滲漏點采用化學(xué)灌漿方式封堵處理。
該段管道管底高程為 -1.28～-1.11 m，自上而下，地下土層分別為素填土、粗砂及砂質(zhì)黏性土，管道主要位于砂質(zhì)黏性土和粗砂層。地下水位高程為 3.52～4.35 m，地下水位較高，基坑支護采用D800 鉆孔灌注樁 +D600 高壓旋噴樁止水，灌注樁樁長 12 m，間距 1.0 m，高壓旋噴樁樁長 10 m（見圖 1、圖 2）。
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1.概 述
某雨污分流管網(wǎng)工程新建污水管道，目前尚未竣工運行。根據(jù)排水管道內(nèi)窺檢測報告，受損管道長 163.66 m，結(jié)構(gòu)性缺陷共 21 處，其中缺陷等級為 2 級的 20 處，18 處為破裂，2 處為滲漏；缺陷等級為 3 級的 1 處，為破裂缺陷，整個管段綜合狀況評價為結(jié)構(gòu)性缺陷等級Ⅲ級，管道質(zhì)量未達到工程驗收質(zhì)量要求。因此在該工程竣工之前需對該段管道進行修復(fù)或更換，使其達到設(shè)計要求。
2.設(shè)計方案
根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對該段污水管道進行加固修復(fù)或更換提出四個方案。
2.1 非開挖紫外線原位固化修復(fù)
根據(jù) 《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 210—2014）中 3.0.3 條，管道結(jié)構(gòu)性修復(fù)更新后的使用年限不得低于 50 a，利用原有管道結(jié)構(gòu)進行半結(jié)構(gòu)性修復(fù)，其設(shè)計使用年限應(yīng)按原有管道結(jié)構(gòu)的剩余設(shè)計使用年限確定，對于混凝土管道，半結(jié)構(gòu)性修復(fù)后的最長設(shè)計使用年限不宜超過 30 a。該工程為新建工程，工程尚未竣工驗收，結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限為 50 a，因此該段管道需采用結(jié)構(gòu)性修復(fù)。
整體結(jié)構(gòu)性修復(fù)工法有穿插法、原位固化法、折疊內(nèi)襯法、管片內(nèi)襯法和縮徑內(nèi)襯法等，內(nèi)襯管材質(zhì)主要有 PE、UPVC、玻璃纖維等。通過市場調(diào)查，深圳本地市場在管道修復(fù)中采用紫外線原位固化較多。紫外線原位固化法是采用拉入法把碾壓好的玻璃纖維軟管拉入待修復(fù)的舊管道中，采用紫外線照射的方式固化，從而達到修復(fù)破損和滲漏的效果，省去搭架、翻轉(zhuǎn)、用水等環(huán)節(jié)，實現(xiàn)環(huán)保、節(jié)能、100%非開挖修復(fù)的優(yōu) 越性。
紫外線原位修復(fù)的施工工藝流程如下：拉入襯墊→放入玻纖維→安裝扎頭→安裝氣管→壓入空氣→拉入內(nèi)軟管→紫外光固化→管端處理→檢測驗收。
管壁處理采用高壓清洗機高壓水清洗，除去結(jié)構(gòu)上所有殘渣或雜物。對滲漏點采用化學(xué)灌漿方式封堵處理。
該工程擬采用紫外線原位固化法修復(fù)，管道內(nèi)襯材質(zhì)采用玻璃，內(nèi)襯管道外徑為 1 000 mm，由于該段管道覆土 6.1～6.6 m，管道總的外部壓力較大，內(nèi)襯管道結(jié)構(gòu)壁厚較厚，通過計算內(nèi)襯管道壁厚取 14 mm。
原有管道為鋼筋混凝土管，管徑為 1 000 mm，管道粗糙系數(shù)為 0.014，采用紫外線修復(fù)后的管道內(nèi)徑為 970 mm，粗糙系數(shù)為 0.010，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 210—2014）5.3.2 條公式計算，修復(fù)后的管道過流能力為修復(fù)前的 1.29 倍，修復(fù)后的管道過流能力滿足設(shè)計要求。
方案一費用估算約 196 萬元。
2.2 支護開挖管道更換 + 非開挖局部管道修復(fù)
對于管道結(jié)構(gòu)缺陷密集及缺陷比較嚴重的管道進行更換，對于缺陷比較分散的個別管道采用局部修復(fù)。根據(jù)《寶民一路（鴻景園段）排水管道內(nèi)窺檢測報告》結(jié)果，管道第 1～20 節(jié)和第 30～35 節(jié)結(jié)構(gòu)缺陷密集，該兩段采用支護開挖更換，更換管道長 65 m，占整段管道長度的 40%。對第 25、41、44、49、53、60、61 節(jié)結(jié)構(gòu)缺陷分散的七節(jié)管道采用非開挖局部修復(fù)。對于缺陷位置 160 m 的滲漏點采用化學(xué)灌漿方式封堵處理。
該段管道管底高程為 -1.28～-1.11 m，自上而下，地下土層分別為素填土、粗砂及砂質(zhì)黏性土，管道主要位于砂質(zhì)黏性土和粗砂層。地下水位高程為 3.52～4.35 m，地下水位較高，基坑支護采用D800 鉆孔灌注樁 +D600 高壓旋噴樁止水，灌注樁樁長 12 m，間距 1.0 m，高壓旋噴樁樁長 10 m（見圖 1、圖 2）。
圖1 地下土層示意圖
圖2 方案二管道結(jié)構(gòu)示意圖
非開挖局部修復(fù)采用紫外線點狀原位固化法，修復(fù)法前，原有管道待修復(fù)部位及其前后 500 mm范圍內(nèi)管道內(nèi)表面應(yīng)潔凈，無附著物、尖銳毛刺和凸起。
方案二費用估算約 360 萬元。
2.3 現(xiàn)狀鋼筋混凝土管內(nèi)襯 DN900 鋼管加固修復(fù)
在現(xiàn)狀 DN1000 鋼筋混凝土管內(nèi)襯 DN900 鋼管，采用頂推施工，利用原有頂管工作井，鋼管先在工廠做好防腐處理，管節(jié)長 3.0 m，鋼管連接采用焊接，在工作井內(nèi)完成，并對焊縫及因焊接破壞的防腐部位進行二次防腐處理。鋼管與鋼筋混凝土管之間的空隙采用注漿回填（見圖 3）。
圖 3 方案三加固修復(fù)斷面圖
對管道修復(fù)更新后的過流能力進行復(fù)核。原有管道為鋼筋混凝土管，管徑為 1 000 mm，管道粗糙系數(shù)為 0.014，采用內(nèi)襯鋼管加固修復(fù)后的管道內(nèi)徑為 900 mm，粗糙系數(shù)為 0.012，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道 非開 挖 修復(fù) 更 新 工程技術(shù) 規(guī) 程》（CJJ/T210—2014）5.3.2 條公式計算，修復(fù)后的管道過流能力為修復(fù)前的 0.881 倍，修復(fù)后的管道過流能力略小于原設(shè)計管道。
方案三費用估算約 85 萬元。
2.4 管道周邊注漿加固 + 管道內(nèi)裂縫修復(fù)
在現(xiàn)狀管道上方及兩側(cè)注水泥漿加固管道周邊土體，將管道周邊土體與管道形成一個整體，土體加固范圍為 3.2 m×4.0 m，并對管道裂縫采用環(huán)氧樹脂灌注進行修復(fù)（見圖 4）。
圖 4 方案四加固修復(fù)斷面圖（單位：mm）
該方案施工方便、工期較短、費用較低，但施工過程中對地面交通有一定影響，另外現(xiàn)狀管道以下部分注漿效果較差，注漿效果難以控制。
方案四費用估算約 105 萬元。
3.方案比選
方案一采用非開挖紫外線原位固化修復(fù)，工程投資較小、工期短、施工方便，對地面交通影響小。但內(nèi)襯管道為脆性材料，適應(yīng)變形能力差，一旦管道產(chǎn)生不均勻沉降，內(nèi)襯管道可能會拉裂。但該段擬修復(fù)的管道主要位于粗砂及砂質(zhì)黏性土層，地質(zhì)較好，且管道采用頂管施工，工后沉降變形量小。另外經(jīng)與多家管道修復(fù)廠家溝通，DN1000 管道采用紫外線原位固化修復(fù)時，內(nèi)襯管道壁厚一般為 5~10 mm，14 mm 厚的內(nèi)襯管道需要訂做，工期 2 個月左右。
方案二支護開挖更換管道，結(jié)構(gòu)安全可靠，但工程投資大、工期長、施工占地大，需重新組織交通疏解。
方案三采用非開挖內(nèi)襯鋼管加固修復(fù)，結(jié)構(gòu)安全可靠，且工程投資小、工期短、施工方便，對地面交通影響小，但加固修復(fù)后管道過流能力略小于原設(shè)計管道，另外鋼管防腐處理要求較高。
方案四采用管道周邊注漿加固 + 管道內(nèi)裂縫修復(fù)，施工方便、工期較短、費用較低，但施工過程中對地面交通有一定影響，另外現(xiàn)狀管道以下部分注漿效果較差，注漿效果難以控制。
4.結(jié) 語
該工程推薦非開挖內(nèi)襯鋼管加固修復(fù)，能解決現(xiàn)場管道修復(fù)遇到的問題，且投資小，希望能對其他類似工程起到一定的參考價值。
摘自：城市道橋與防洪
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