许银，陶善勇，刘锦戍

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

0 引言

排水管道是城市建设过程中不可或缺的一部分，随着城市化的快速发展，城市建设规模也在扩大，相应的管网也在迅速发展。随着城市基础设施建设的不断扩大和人类活动的逐步增加，城市排水系统的压力也随之增加。城市基础设施建设过程中及排水管道的使用过程中都会造成排水管道的损坏，随着管网运行的时间增加，其老化程度也有相应的变化。如果有排水管道出现损坏，就需要进行修复，修复方式主要分为两大类，一是开挖修复，二是非开挖修复。开挖修复首先需要对周边管道进行开挖并取出，对相邻管道进行更换再填埋，此过程不仅费时费力，还有可能对周边其他管线造成不必要的损坏。所以，非开挖修复技术在排水管道修复中起到了举足轻重的作用，其优点主要表现在：在修复过程中不会造成二次损坏，不会破坏周边的设备设施，不会因为施工影响到城市居民的生活；最重要的是非开挖修复技术施工快，综合成本低且效益高，受到了广大修复者的青睐。在相同条件下，非开挖施工法(铺设、更换和修复)的综合施工成本均低于开挖施工法的成本，且当管径和埋深越大时越明显。

1 管道非开挖修复技术分类

管道非开挖修复技术总体分为局部修复和整体修复。局部修复主要是针对排水管道产生部分漏点或者轻微表面损坏，其修复方法主要包括嵌补法、注浆法和套管法；整体修复则为对有损坏的排水管道进行全面修复，所以也称为线状修复，主要包括PE(PE管)内衬法、CIPP法、不锈钢内衬法、碎管法、螺旋缠绕法、涂层法、短管内衬法等方法。其中PE内衬法分为直插法、U型折叠法、O型缩径法。CIPP按施工方式分为拉入法和翻转法，按固化方式分为热固化和UV光固化，具有施工时间短，施工设备占地面积小，耐磨损，耐腐蚀和对交通影响小，不受外界环境的影响等特点。其中U型折叠PE内衬技术和热固化CIPP内衬技术是当前国内应用最广泛的工艺。

2 非开挖修复技术介绍及应用

2.1 PE内衬法

PE管(聚乙烯管)的材料是惰性材料，除某些氧化剂外，可免受各种化学物质的侵害，不会引起电化学腐蚀，并且不需要腐蚀保护层。PE管道主要采用热熔和电熔两种方法施工，并仅有一个管道接口以确保接头的紧密性。它是一种高韧性管道，其断裂伸长率通常可以超过500%，在周围环境中具有很高的适应能力，并且具有出色的抗震性能。损坏的排水管修复方法主要是传统的内衬法和改进的内衬法。

传统内衬法是早期存在的一种无需挖掘即可修复旧管道功能的方法。在施工过程中，将较小直径的新管插入或拉入旧管，并且通常通过灌浆固化新旧管之间的环形空间。该方法的优点是结构简单，成本较低。但由于直径较小且管道流量较小，因此，必须使用流体摩擦系数比旧管道低的管道，如插入旧混凝土管道中的PE管道，此方法适用于没有过度损坏的管道，旧管道无障碍且其形状完好无损。此方法不需要特殊的设备，但是可能需要在新管上添加金属或塑料定位支架或集中环，以确保新管的倾斜和对中要求。PE管可以焊接到工作坑中的长管上，也可以对接连续管，该方法可广泛用于重力下水道、水管和煤气管。适用于此方法的PE管可以小到25.4mm，通常最大到1000mm。

改进的内衬法通常被称为紧密结合内衬法，主要包括冷轧法、热拔法和变形法。通过使用PE或PVC管的性能，可先将管的直径暂时减小或重塑，然后再将其插入旧管中，而后对插入的新管产生膨胀效果，紧密贴合并避免在新旧管道上结环时需要在环空中灌浆。其中，可以通过机械冷轧或在缩径模具之后进行拉伸来获得冷轧法和热拉伸法的暂时的直径减小。挤出后，管子迅速变形并折叠，缠绕在鼓上并插入旧管子中，在蒸汽的作用下膨胀，关闭旧管道的接头。该方法的优点是不需要长距离修补和注浆，施工速度快，过流截面损失小，可用于曲率半径大的弯管。

U型折叠内衬法是使用可变形的HDPE作为管道材料，施工前在工厂或施工现场先通过改变衬管的几何形状来减少其断面。变形管在旧管内就位后，利用加热或加压使其膨胀，并恢复到原来的大小和形状，以确保与旧管形成紧密的配合。有时，还可以用一个机械成形装置使其恢复到原来的形状。

2.2 螺旋缠绕法

螺旋缠绕是将具有锁扣功能的PVC、PE或UPVC条带螺旋缠绕在旧管道或检查井中，将其螺旋缠绕成管道形状，然后将浆液注入到缠绕管道和旧管道之间的环空中，以实现旧管道修复的一种方法。根据机器布局，它可以分为固定缠绕类型和活动缠绕类型。在固定缠绕方法中，将缠绕机降到人井中，在人井中进行作业以从地面降低缠绕带，并将新管直接推入旧管中；活动缠绕法是将缠绕机放入旧管内并在缠绕时向前移动，这种方法适用于修复压力和重力管道的结构性和非结构性损坏，并且一次可以修复长达200m的管道。

郑仙彪[1]将广州六二三路排水管道的改造采用无开挖管道修复技术的螺旋缠绕法进行施工，以免影响周围商业区的交通和正常运行。六二三路污水管道工程位于广州市黄沙水产批发市场主干道上，整个工程维修管线为476m，管径为800mm～1000mm。编号按原始设计图的要求，6号和3号管道的重建是通过采用大型明挖法支撑的Larson钢板桩完成的。这些需要维修的管道位于主要的交通道路下，周围是繁华的商业区，因此，开挖工程不可避免地会导致交通拥堵，破坏绿地、花园甚至管道和电缆，可能还会损坏其他地下公共设施。这将影响周围商业区的运作。为了保障道路交通和周围商业区的正常运行，通过与业主、主管设计机构和其他相关单位协商，采用非开挖管道维修技术进行管道修复。整个项目建设采用两个团队，一个是螺旋缠绕管制造小组，另一个是灌浆小组，整个项目的管道修复建设期为30d，比原计划提前30d完成。无需破坏路面，对交通、环境和周围地下管线的影响非常微弱。减少了对管道基坑的钻探和回填的支持成本，并且总体工程成本比Larsen钢板桩支持的成本低20%～30%。

2.3 涂覆法

涂覆法是指通过内部挤压涂覆技术对管道进行清洗和除垢，将管道金属主体暴露，然后使用空气作为动力推动挤压涂覆机完成涂层覆盖。经过越来越多的迭代，最终达到设计层的厚度，从而达到修复和保护旧管道的目的。该方法的优点是温度范围宽，长期使用温度为0～100℃，一次恢复距离可达到1000m以上，适用范围广，可用于污水、自来水和原油管道的修复。

2.4 不锈钢薄板内衬修复法

不锈钢薄板内衬修复法是指将薄钢板采用卷板形式在管道内部进行焊接，以达到对旧管道修复的目的。该方法可以增强管道的整体抗压性，且具有防渗效果，由于不锈钢内衬可以阻止管道内部被化学物质腐蚀，增加了管壁的光滑度，增加了过流量，可以使内衬后的管道更加安全，更加轻便，更经济，使用寿命更长。该方法主要具备耐高温，防腐蚀特性，但部分接口需要进行人工焊接，焊接质量会有所波动，从而影响工程质量。

2.5 软管内衬法

软管内衬法主要是基于不挖地面和现有的管道三通、阀门等地面开孔，利用纤维增强复合软管防渗透、防腐的方法。使用准备好的带薄膜的复合软管，浸渍了高分子树脂后，载体用特定的驱动力将软管插入表面处理管中进行修复，并在常温水、温水、水蒸气和紫外线等的作用下使树脂固化，制成坚硬而柔软的弹性体。成型衬套粘附在旧管上，形成光滑的管中管结构，填充损坏的管道，增加压力，达到降低管阻力的修复目的。

2.6 原位固化(CIPP)内衬技术

CIPP原位固化是非开挖行业的地下管道修复工艺，它是世界上使用最广泛的非开挖修复技术，始于20世纪70年代的英国。CIPP技术被广泛使用于重力流管道、供水、压力管道(如天然气)的非开挖修复。原理是具有无纺内衬的管或玻璃纤维，外层涂有聚合物涂层(PU或PE)。首先用聚酯树脂或环氧树脂浸渍，然后通过重力或压缩空气压力将其排入下水道或下水道管或UV固化玻璃纤维软管后拖动，一旦衬里完全连接到主管道上，就可以用水或蒸汽或UV加热衬里，来使树脂发生化学反应，并开始固化，时间约4h～8h。内衬固化后，就会在原来的管道里形成一个新的连续性的具有全结构性强度的管道。

2.6.1 紫外光(UV)内衬修复法

UV内衬修复方法是基于传统翻转内衬法的一项创新，主要体现了内衬材料固化性能。将固化方法改为UV灯照射固化，大大缩短了固化时间，并减少了蒸汽或热水的使用，且管道修复后，可以立即使用。薛亮[2]以北京地铁6号线为例，沿地铁6号线第一阶段平行或相交于地铁结构上方或两侧的现有下水管道的渗透保护。地铁6号线一期工程位于北京繁华的市区，交通繁忙，高峰期长，东西走向，无节流要求。排水管道上方还有其他压力或电源线，这会带来潜在的安全问题，为防止管道渗透只能使用非开挖管道修复技术。在对各种情况进行全面审查之后，项目决定使用UV衬里修复方法。UV衬里的维修过程是：拉入保护膜→拉入软管→充气软管并安装UV灯→UV固化→末端处理。市中心排水管网改造项目采用紫外线衬砌修复法修复管道，其结构和管道液压参数均符合规范。

某城市建成区兴城大道为双向四车道，交通量大，临时停放车辆多，既有排水管道为DN400混凝土管，管道埋深4.15m～4.26m，位于马路两侧人行道内或者马路边缘。其中WS055-WS054管段长41.4m，WS053-WS052段管长41.3m。QV检测成果显示管道存在淤积现象，经清淤、冲洗后进行CCTV检测，结果显示管道存在脱节、渗漏及腐蚀现象。赵志健等[3]通过对病害管网紫外光固化非开挖修复施工，施工便捷、工期短、交通影响小、对周边环境影响小，修复效果达到了预期效果。经CCTV检测显示，内衬管表面没有因施工原因造成的划伤、裂纹、磨损、褶皱等质量问题，表面质量满足规范要求。根据设计要求，全断面修复内衬管厚度为7mm，经检测全断面修复内衬管厚度为7.4mm，满足规范要求。

孙大雷等[4]通过对青龙河调查，发现河道主要污染源有沿河敷设的污水管道、私排污水入河及河底淤泥。通过采用玻纤紫外光固化法非开挖修复技术，在青龙河管网修复中取得显著成果，满足设计要求，业主方十分满意。此修复技术做到了100%非开挖内衬修复，整个修复过程快速、安全可靠，施工占地面积小，降低了对交通的影响，修复后的管道及井室密封效果好、抗腐蚀性强、结构强度高，对周围环境没有污染和损害。

2.6.2 CIPP翻转法

CIPP翻转法是一种在非开挖现场修复固化内衬的方法，主要是工期短，设备安装所需面积小，是一种耐用实用的内衬管，具有环保、节约资源等特点。

程江等[5]采用该技术对上海西北路DN1500污水管进行了预防加固。上海西北路污水管下水道部分是一条长180m的钢筋混凝土顶管，已建成使用了10多年，之后修建了北海路线高架桥和地铁2号线等城市设施。该项目使用CIPP翻转方法对其进行了修复，一次修复了DN1500污水主管180m。长度和口径在翻转法CIPP工程上属于超长超大，创下了目前国内相同管径排水管道修复加固工程的最长纪录。

阮丽峰等[6]在无锡市西城路(新丰路-新洲路)下水道主体段修复中应用了CIPP翻转法。其主管道直径为D800mm，全长为1.3km。原管道施工是顶管法，管道的埋深为5.2m～6.8m，管道的土层为粉质粘土，含粉质土。无锡市西城路是无锡新区热闹地区的一条路，CIPP内衬法修复技术应用，可在短时间内完全解决管道损坏问题，并最大程度地减少项目对道路交通等的影响。该技术将管道与检测井很好地结合起来，有效地解决了管道与检测井界面处的地下水渗漏问题，使管道内壁光滑，水流量大大改善，将有利于管道的运行和正常维护。

3 总结与展望

管道非开挖修复技术在解决现有管道修复问题中起着重要作用。随着非开挖修复技术的不断发展，其越来越受到人们的青睐，在经济成本、社会成本和环境成本等方面都有很大的优势。非开挖修复技术的特点是施工机械简单，周期短，不受外界环境的影响，对外界的影响也小。而每种方法都有其缺点但可以相互补充，因此，在使用过程中必须比较和选择修复技术的优缺点，将不同的方法组合使用，可以取得更好的应用效果。鼓励相关技术和监管机构尽快制定一些工作标准和规范，以促进该技术的成熟应用，并广泛用于城市管网的维修。