上海地区排水管道非开挖修复设计要点分析

袁红丹（上海友为工程设计有限公司，上海 200093）

0 引 言

上海市现状排水管道总长度约2.9万km，其中大部分管道建于20世纪七八十年代，部分管段现状存在着结构性或功能性缺陷，影响排水系统的功能，并存在安全隐患。随着《上海市城镇排水管道非开挖修复技术实施指南(试行）》、CJJ/T 210－2014《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》、DG/TJ 08－2354－2021《城镇排水管道非开挖修复技术标准》等的实施，上海市正逐步开展排水管道检测评估与修复工作。相较于采用传统的开挖翻排原管道，管道原位非开挖修复的优势逐渐显现[1]。

排水管道非开挖修复分为局部修复、整体修复和辅助修复。局部修复方式主要包括点状原位固化法、管片拼装内衬法、套环法和嵌补法等；整体修复方式主要包括原位固化法、螺旋管内衬修复法、牵引内衬修复法、涂层内衬修复法等；常用的辅助修复为地基加固防渗处理技术，即土体注浆法，主要包括管道预处理、地基加固防渗等[2]。本文就目前上海地区常用的排水管道非开挖修复技术的特点、适用范围等方面进行论述的同时，结合上海市浦东新区某区域排水管道修复工程实例，对排水管道非开挖修复工艺的选择等设计要点进行分析，以期为类似区域排水管道修复工程设计提供参考。

1 非开挖修复技术分析

1.1 局部修复

（1）嵌补法。嵌补法是一种局部嵌补修理方法，应用较多的为聚氨酯、聚硫密封胶、环氧焦油砂浆等柔性材料。嵌补法抗变形能力较强，堵漏密封效果较好，具有较强的经济性和可操作性；但施工周期较长，不适合DN800 mm以下管道。该技术适用于排水管道的接口堵漏修理、检查井维修。

（2）套环法。套环法是在局部损坏部位安装止水套环的局部修理方法。常用的套环法有不锈钢双胀环、不锈钢快速锁等。套环法施工速度较快，无须固化，质量稳定性较好，修复过程可带水作业；但对管道内水流形态和过水断面有一定影响，不适用于绞车疏通。该技术适用于≥DN800 mm及特大型管道局部损坏修复。

（3）点状原位固化法。点状原位固化法是将整体修复法用于局部修理的方法，是指利用毡筒气囊局部成型技术，用气囊将涂灌树脂的毡筒与管道贴紧，然后用紫外光照射等方法将其加热固化。点状原位固化修复施工速度快，修复后的管道具有耐腐蚀、耐磨损的特点，使用寿命长；但材料成本较高，大口径管道修复成本较高。该技术适用于排水管道局部维修，也适用于检查井维修。

（4）管片拼装内衬法。管片拼装内衬法又称管片模块内衬法，是一种可承载式复合管构筑技术。依据老旧下水管道的形状和尺寸，将透明、轻量的聚氯乙烯（PVC）塑料管片模块从检查井置入，使用特制螺栓、螺帽进行拼装，随后在现状管道和管片模块之间填充专用填充料，使其连成一体。管片拼装内衬法可在管道运行中施工，操作灵活，设备占地面积小，修复后管道强度增大。该技术适用于非开挖修复DN1 000～DN3 000 mm的大口径污水管道。

1.2 整体修复

（1）原位固化修复技术。原位固化修复是一种原理同点状原位固化、最终制成内衬树脂新管的方法。原位固化修复技术施工速度快，且整体修复效果好，修复后的管道具有耐腐蚀、耐磨损的特点；但材料成本较高。常用的紫外光原位固化技术可修复的管径范围为DN150～DN1 600 mm，水翻原位固化技术可修复的管道管径范围为DN150～DN2 200 mm[3]。

（2）螺旋管内衬修复技术。螺旋管内衬修复技术利用制管机将塑料板带绕制成螺旋状管，不断向旧管道内推进，在现状管道内形成新的内衬管。常用的机械制螺旋管内衬修复技术可带水操作，施工速度快，修复后的管道内壁光滑，耐腐蚀；但材料成本较高。该技术可修复的管道管径范围：扩张法为DN150～DN800 mm，固定口径法为DN450～DN3 000 mm[4]。

（3）牵引内衬修复技术。牵引内衬修复是将整条塑料管通过牵引机由检查井牵引进入现状管道内，并对内衬管和现状管道间隙进行填充处理，形成新的内衬管。牵引内衬修复对管道进行整体修复，加强结构型复合管结构，其速度快、相对价格低；但对于有一定变形和错位的管道修复难度较大。常用的折叠管牵引内衬修复技术可修复的管道管径范围为DN300～DN600 mm。

（4）涂层内衬修复技术。涂层内衬修复是将砂浆类、环氧树脂类、聚脲脂类等防水或防腐材料置于管道或整个内表面，实现管道表面防腐，并增加管道强度。涂层内衬修复主要应用于防腐处理，设备简单，施工方便，涂层内衬柔韧性好、无接缝；但对管道表面处理要求高，工期长。常用的水泥基聚合物涂层内衬修复技术适用的管道管径范围为≥DN800 mm。

1.3 辅助修复

常用的辅助修复方式为地基加固防渗处理技术，即土体注浆法。通过对排水管道周围土体和接口、检查井底板、四周井壁等部位进行注浆，形成隔水帷幕防止渗漏，同时固化周围土体，填充土体空洞，增加地基承载力、变形模量。

地基加固防渗处理是排水管道非开挖修复的基础，可提高管道的稳定性，并防止道路路面沉降，是管道非开挖修复的前期处理工艺。

2 工程案例

2.1 工程概况

案例工程为上海市浦东新区某区域50 km排水管道修复工程，范围涉及7个镇，共60个路段，路段总长约77.6 km。根据闭路电视（CCTV）检测报告和视频资料，工程涉及的60条路段排水管道中，管径≥DN800 mm的主支管多为钢筋混凝土管，管径≤DN600 mm的主支管多为高密度聚乙烯（HDPE）管或玻璃钢夹砂管，雨水口连管多为硬聚氯乙烯（PVC-U）管。每条路段均存在三级及以上结构性缺陷，钢筋混凝土管普遍问题为渗漏、破裂和脱节，塑料管普遍问题为破裂、渗漏、脱节和变形，检查井主要存在渗漏、破裂等结构性缺陷。排水管道和检查井内部的腐蚀现象导致管道和检查井的承载能力降低，而破裂、渗漏等问题会造成地下水土流失，进而导致路面沉陷和管道彻底被破坏或坍塌。

本工程范围属于城市建成区，道路两侧涉及住宅、医院、酒店、办公楼等公共建筑，白天交通流量较大。地下公用管线均已建成，大多数路段尤其是路口，地下管线较为密集。若采用开挖翻排施工，一方面对市民交通出行和周边环境影响较大，另一方面也会给周边地下管线造成一定的安全隐患。因此，排水主支管优先采用非开挖修复的方式，非开挖技术难以解决的结构性缺陷局部采用开挖翻排管道的方式予以更新。

2.2 修复设计原则

（1）本工程仅修复存在结构性缺陷的管段，功能性缺陷不列入工程内容。结构性缺陷的修复范围包括二级及以上等级的缺陷，原则上一级结构性缺陷（一级破裂、一级渗漏、一级树根除外）不修，对于二级及以上结构性缺陷同时采用土体注浆加固。

（2）原则上优先选择非开挖修复方式，以减少施工对交通的影响，缩短周期。特别是管道沿线地下管线较密集的路段，采用非开挖修复。

（3）雨水连管的修复设计。同一管段的结构性缺陷≤2处时，以局部修复为主，维持现状管径不变；同一管段的结构性缺陷≥3处时，开槽翻排。

（4）主支管的修复设计。同一管段结构性缺陷＜3处且缺陷等级＜三级时，采用局部修复。同一管段结构性缺陷≥3处时：塑料类管如高密度聚乙烯（HDPE）管、硬聚氯乙烯（PVC-U）管、聚氯乙烯（PVC）管、玻璃钢管等，采用整体修复；钢筋混凝土雨水管道（含混凝土管等）采用局部修复为主。对管径＜800 mm且存在三级及以上破裂或错位的塑料管、管径＜800 mm且存在四级错位的混凝土管，采用开槽翻排。

（5）预处理。对采用原位固化法整体修复的管段增加以下预处理：若管径＜800 mm的塑料管存在渗漏或四级脱节，管径＜800 mm的非塑料管存在三级及以上的破裂、渗漏或四级脱节，以及管径≥800 mm的塑料管、铸铁管存在三级及以上的破裂或四级脱节时，增加不锈钢快速锁预处理；若管径≥800 mm的塑料管及铸铁管存在渗漏、错位时，增加不锈钢双胀环预处理。

2.3 修复方案制定

结合管道缺陷、管径及管材等因素，本工程存在管道缺陷的排水管道修复拟采用非开挖修复与翻排改造2种形式。项目中某典型管道非开挖修复路段CCTV检测结果和修复方案，如表1所示。

表1 污水管道非开挖修复方案表

对同一管段结构性缺陷≥3处的管段或修复指数RI≥3的管段W3—W2、W6—W5、W15—W14和W26—W25进行分析，4个管段中均不存在多处严重结构性缺陷，可采用非开挖整体修复。结合项目实际情况选用原位固化修复技术。上海地区原位固化修复技术主要有热水原位固化法和紫外光原位固化法，2种方法各有优势，具体对比如表2所示。考虑到路段车流量较大，交通繁忙，相比热水原位固化法，紫外光原位固化法具有施工速度快、断面损失小、修复后的管道使用寿命长等特点，确定整体修复为紫外光原位固化技术[5]。同时，采用原位固化整体修复的管道，管径＜800 mm的塑料管存在渗漏或四级脱节，管径＜800 mm的非塑料管存在三级及以上的破裂、渗漏或四级脱节时，增加不锈钢快速锁预处理。

表2 热水原位固化法和紫外光原位固化法对比表

该道路上污水管道其他管段采用非开挖局部修复，考虑污水管道管径为DN400 mm、DN800 mm，局部修复工艺采用紫外光点状原位固化。工程范围内现状检查井为砖砌窨井，检查井存在井壁破裂和粉刷层脱落等缺陷问题的部位，采用裂缝嵌补技术进行修复。

另外，工程区域地质条件较差，考虑对二级及以上结构性缺陷部位同时采用土体注浆加固。

管道修复完成后通过闭水试验进行功能性验收，结果显示修复后的管道密闭性良好，无渗漏水等问题；同时，通过CCTV检测管道的外观，结果表明管道内无划伤、裂纹、褶皱等影响管道使用的问题。

2.4 工程效益

本工程是为解决排水管道存在的结构性缺陷问题而实施的管道修复工程，以服务社会为主要目的。本工程的实施消除了本工程所在区域60条道路排水管道存在的结构性缺陷问题，保障了排水管网的安全运行，更好地发挥了排水设施的作用。同时，项目的实施能避免因排水管道存在结构性缺陷导致管道承载力不足，进而出现路面塌陷及阻塞交通等情况而造成经济损失。

3 结 语

本文对常用非开挖修复技术的优缺点和适用范围进行综合分析，结合上海市浦东新区某区域排水管道修复工程案例，阐述排水管道非开挖修复的设计要点，以期为类似工程提供参考。上海地区市政排水管道修复建议以非开挖修复为主，管道非开挖工艺的选择应结合现状管线埋设情况、交通状况、周边环境、施工成本、管道缺陷、管径及管材等因素，制定修复方案。