关于市政管线改造及修复的探讨

2020-11-29陈云娇

中国建筑金属结构 2020年12期

陈云娇

随着我国各城市间市政基础设施的全面发展，市政道路和管网长度逐年增加，基本满足了城市居民的出行和生活需求[1]。城市化进程到达一定程度后，城区新增的市政基础设施逐渐减少，现状道路提升改造项目越来越多，各种各样的管道病害问题涌现出来。结合众多城市的改造项目以及目前管线运行维护中存在的问题，采取合理的改造及修复技术，对提高市政道路管线运行安全性有着积极的意义。

1.市政管线现状分析

结合多年的工作经验，旧路改造的管线问题很多，主要列举以下几点情况。

1.1 管道塌陷严重

从目前的应用情况来看，许多市政道路下铺设的排水管的材料主要以钢筋混凝土管、塑料管为主，由于管道管材的质量把控、施工现场控制未达到规范要求标准，现状道路的车辆荷载超标、地基沉降等因素导致时间一久地下管道出现了各种各样的病害：渗漏、错口、破裂、脱节、变形等，造成管道渗水掏空周边土层，日积月累形成地下空洞，再加上道路面层的车辆荷载，加剧了路面的塌陷[2]，危及车辆和行人的安全。

1.2 管道淤积严重

市政道路管线在应用过程中，还存在着管线淤积严重的问题[3]。总结以往的修复处理经验，导致此类问题的主要原因有：（1）日常维护清理疏通次数较少，在生活污水、雨水携带残渣的沉淀作用下，使得管道内淤泥厚度越来越大，最终导致堵塞情况的出现。（2）管道内壁的粗糙度较大，杂质沉积，从而导致管道淤堵情况的发生。

1.3 管径基本偏小

早期的雨水管道在设计阶段所选用的重现期较小，且部分设计未将地块的雨水收集纳入市政管网内，雨水系统汇水面积设计得较实际偏小，故根据暴雨强度公式q=[167A1(1+ClgP) ]/（t+b）n计算出来的雨水管管径偏小；另一种情况则是根据现场物探结果显示，现状排水管道的管径比施工图中设计的排水管管径小，施工现场监管不到位导致。

2.造成管线破损原因分析

2.1 外力带来破坏

外力带来破坏的情况主要有以下几种：（1）为了提到道路工程的美观性，会在周围种植一些绿植，随着树木的长大，其根系也不断发达，直到接近管线埋深，树根会沿着管道缝隙深入生长，进一步加大了裂缝的宽度，从而导致了更大破损问题的出现[3]。（2）部分管道埋深较浅，且施工的管材强度不满足要求，如选用的双壁波纹管管材，质量参差不齐，在一些大型车辆的长期碾压时，会给予管线较大的外力作用，加上材料基础强度相对较差，这也导致了管线出现受损塌陷的情况，若不及时进行处理将造成破损进一步扩大，影响道路使用的安全性。

2.2 管线接口老化

管线接口老化也是造成管道线路破损的重要原因[4]，而管道老化出现的主要原因如下：（1）管道使用年限过长，且使用期间市政管理维护不到位，未进行定期的管养，管道接口处的粘合物在自然寿命的影响下也会呈现出不断老化的状态，其密封效果也会下降，此时在内外应力的作用下，也会导致管道出现破损的情况，影响材料的应用效果。（2）管道接口前期处理效果较差，所使用到的材料不合规，这也降低了初始状态下材料的综合质量，并且管线所处环境的复杂程度相对较大，这样也造成管线接口在应用中加快了腐蚀速度，导致管道接口老化速度过快的问题出现。

3.管线破损带来的危害性

管线在出现破损问题后，所带来危害性如下：（1）导致地面出现塌陷的情况，例如，2020年4月位于晋江的某一路面忽然出现了塌陷的情况，而停在上方的车辆也随着塌陷直接掉入到了坑中，所幸车辆中并没有人员。（2）影响周边范围的用水安全：2018年3月沈阳某路段出现了供水管道喷涌的问题，主要原因在于管道出现了破损，在供水压力作用下，裂隙在短时间内迅速扩大，从而导致了管道出现大规模涌水的问题，带来较大的负面影响。

4.市政道路管线改造及修复要点分析

4.1 选择开挖工艺

目前在市政管线改造方式选择中，共有两种可选方案，开挖和非开挖。

开挖工艺，其具备操作简单，容易施工，但是其作业期间需要的开挖工作面较大，大幅开挖现状路面，需要将道路段进行暂时封闭，会给周围居民的正常生活带来一定影响。尤其是一些埋深较深的管线，在开挖时还需要做好管道支护和基坑支护工作，支护时所需要消耗的费用总量较大，综合造价成本较高。另一种则是非开挖工艺，即不需要对管线进行开挖，针对管线破损位置进行修复，如CIPP局部内衬修复技术、紫外线光固化修复技术、裂管法管道更新技术。

4.2 常用修复方法分析

4.2.1 CIPP局部内衬修复技术

在目前的修复方法组成中，CIPP局部内衬修复技术属于新类型修复技术，其应用原理在于在原管道基础上增加一个加强衬管，主要是由玻璃纤维（上下层）和聚酯层（中层）构成，在实际应用中，会在现场进行衬层的切割，随后将其放入准备好的环氧树脂中进行浸渍。随后将材料放入到管道内，吸附的树脂可以将管道中的不平整或者裂隙完全填充，从而提高管道的密封性，起到管道修复加固的作用。

4.2.2 CIPP水力翻转内衬修复技术

在目前的修复方法组成中，CIPP水力翻转内衬修复技术也属于新类型修复技术，其应用原理是，在原管道基础上增加一个加强衬管，实际应用中，会在现场进行衬层的切割，随后将其放入到准备好的环氧树脂中进行浸渍。随后借助翻转的方式将浸满树脂的软管放入待修复管道内，吸附的树脂可以将管道中的不平整或者裂隙完全填充，并且采用热水加固的方法来提高管道之间的吸附性，起到管道修复加固的作用。

4.2.3 大管径管盾修复技术

该技术在应用过程中，作用原理在于利用机械设备将修复面进行预处理，将基底面进行凿平处理，随后在基础面上覆盖钢筋网，全部覆盖基底面之后，在表面进行高性能灰浆的喷涂，控制好单次喷涂厚度，直到全部覆盖钢筋网，最后对其进行抹平处理，达到修复管道的目的。

4.2.4 机械制螺旋缠绕法修复技术

该技术在应用过程中，其作用原理在于利用机械缠绕的方法，将带状型材穿过待修复管道，使其可以达到另一端，另一端会有机械对其进行牵引，最后在管道之间浇筑混凝土，将管道进行贴合，这样便形成了一条新的内衬管道，起到修复管道破损的作用。

4.2.5 裂管法管道更新技术

该技术在应用过程中，其作用原理在于利用裂管机械对于原来的管道进行割裂，随后利用膨胀头将破损的原管道碎片挤进周围的土层当中形成新的管道孔，在作业期间对于新管道进行牵引安装，以替换的方式来修复原来管道破损的问题。

4.2.6 原位热塑成型管道修复技术

该技术在应用过程中，其作用原理在于利用机械沿着管道破损的位置注入聚酯材料，随后对于材料进行加热，在热胀冷缩的作用下，材料开始膨胀，并且紧贴在管道内壁上，随后在外围浇筑上混凝土进行二次密封，起到了管道修复的作用。该技术在许多领域中都有着应用，如饮用水管道修复、天然气管道修复等。

4.2.7 紫外线光固化修复技术

该技术在应用过程中，其属于CIPP内衬技术的一种，其作用原理在于利用玻璃纤维和聚酯层构成的内衬管，将其放入到准备好的环氧树脂中进行浸渍。随后将材料放入到管道内，吸附的树脂可以将管道中的不平整或者裂隙完全填充，并且利用紫外灯对其进行照射，使其快速固化，起到管道修复加固的作用

5.未来发展趋势

在公共卫生安全需求及国家政策要求下，市政管线改造及修复工程领域的发展空间将会进一步扩大，国内市政管网改造需求也越来越大。目前国内的企业在修复技术方面发展已逐渐成熟，如管道CCTV机器人技术、管道沉降检测技术、CIPP局部内衬修复技术、紫外线光固化修复技术、淤泥的快速无害化处理等。随着航天科工等一批具有经济实力和技术优势国有大型企业的进入，修复工程相关的技术发展将继续加快，在施工效率、安全性、施工质量、智能化等方面将有更新的突破。