摘要：城市地下管網是城市的重要基礎設施，是保證城市功能整體正常運行的“地下生命線”，是城市水污染防治、城市排澇、防洪的骨干和衡量現代化城市水平的重要標志。隨著我國城鎮(zhèn)化進程不斷加快，城市地下管線擴建、改造工程量不斷增加，早期鋪設的老舊管道功能性缺陷、結構性缺陷日漸突出，管網安全正常運行受到嚴重的影響，管道非開挖修復與更新技術以其不影響后交通，鋪管速度快、效率高，無環(huán)境破壞，不影響人們的正常工作、生活等一系列的優(yōu)點將成為城市排水系統(tǒng)維護的主要技術手段之一。

沿海地區(qū)城市地下排水管網，由于受到與內地不同地理條件以及臺風、海潮等自然環(huán)境影響，其排水管道運行狀況更不容樂觀，非開挖修復、改造更新技術難度更大，本文針對海島及沿海地區(qū)城市排水管道海沙淤積的清疏、修復案例進行論述和分析。以海南文昌市排水管道清疏、修復為例，分別介紹了管道內大量沉積沙的清淤疏通專用設備、施工方法，非開挖修復技術的應用。根據實際情況對專業(yè)設備的選用以及施工方法創(chuàng)新，與常規(guī)設備和傳統(tǒng)的施工工藝相比，不僅能夠有效解決常規(guī)設備難以解決的問題（沉積海沙），施工效率也有較為顯著的提高，為非開挖修復順利進行，創(chuàng)造了有利的條件。結果表明，此方法在類似工程項目中是可行的并值得借鑒與推廣應用。

關鍵詞：排水管道；海沙沉積；管道清疏；非開挖修復

引言

城鎮(zhèn)排水管道是市政設施的重要組成部分，是保障城鎮(zhèn)正常和高效運轉，保證社會、經濟、環(huán)境健康和可持續(xù)發(fā)展的基本條件。但由于早些年鋪設的管道，大多已達到使用年限，而逐漸老化，加之地面不均勻沉降以及其它外力的作用下，造成老舊管道出現較嚴重的結構性缺陷（破損、滲漏、脫節(jié)、錯口和變形）。排水系統(tǒng)常年疏于養(yǎng)護，形成的功能性缺陷（淤積、障礙物、結垢）等導致管道過水斷面發(fā)生變化，影響輸送暢通性能的缺陷。管道破損等結構性缺陷，會給城市的安全帶來嚴重的負面影響，如地下水進入管道增加污水處理廠的運行負擔，同時導致管道周邊土體流失形成地下空洞，進而導致地面沉降或塌陷；管道內污水滲入地下，會污染土壤和地下水以及地表水體，而管道淤積等功能性缺陷，會造成管道過水能力降低導致路面積水甚至形成城市內澇等洪澇災害。

地下管道系統(tǒng)建成后，在使用的過程中會經�；蜷g斷性地受到物理的、化學的、生物化學的以及生物力侵蝕，對投入運行的管道造成不同程度的破壞。如果管道由于損耗嚴重，或者是完好度曲線到達零點，管道即將失效，則必須使用恰當的方法盡快進行修復，以恢復正常的使用狀況，延長管道的使用壽命，提高其使用價值。

管道修復工藝，主要有開挖置換和非開挖修復兩大類，開挖修復施工社會成本高，對地面交通、環(huán)境以及周邊其他地下管線影響較大，實施難度也較大。非開挖管道修復技術具有施工速度快、對地面交通影響小，綜合成本低的特點，其經濟效益和社會效益遠高于管道開挖修復。管道非開挖修復技術起源于英國，《非開挖工程學》（2008年）中系統(tǒng)地將非開挖修復技術引入國內。該技術包括管道內窺檢測技術、管道清洗技術和管道修復技術，管道修復技術包括管道整體修復技術、局部修復技術、更新修復技術。

1 工程概況

文昌市位于海南省東北部，東、南、西三面臨海，土壤類型多樣，有6個土類即水稻土、磚紅土、潮沙泥土、濱海鹽漬沼澤土、濱海鹽土、濱海沙土等，屬于典型的酸性磚紅壤地質。

1.1. 排水現狀 文昌市過去城市排水工程雖然已有建設，但排水管網欠完善，排水系統(tǒng)陳舊，大部分是雨污合流、或排水溝內截污納管的方式（雨水），雖然有新建大型污水處理廠，但大多鄉(xiāng)鎮(zhèn)生活污水卻沒有完全納入污水管網，就地排放的現象依然存在，城市部分生活污水未經處理或簡單處理，通過雨水溝渠直接排入了文昌河，造成了很大程度的河道水體污染，隨著城市排污量的不斷增加，文昌河水質遭到了嚴重污染，同時也對當地生態(tài)環(huán)境造成極大的影響。從整個城區(qū)來看，污水管網所覆蓋的面積還不夠全面，所收集的污水量還遠遠沒有達標，截污納管、雨污分流，配套的污水次干管及支管工程還需要不斷地改造和完善。

1.1.1. 文城片區(qū)污水系統(tǒng)整體流向為自西向東，以文城東面處的污水處理廠為最終出路，共分為三個系統(tǒng)，系統(tǒng)一為文航路系統(tǒng)，系統(tǒng)二為文昌大道～文昌河系統(tǒng)、系統(tǒng)三為文濱大道系統(tǒng)。

1.1.2. 清瀾鎮(zhèn)區(qū)污水系統(tǒng)整體流向也同樣自西向東，以清瀾大橋附近污水處理廠為最終出路，共分為三個系統(tǒng)，a) 系統(tǒng)一為高隆灣至清瀾半島沿海岸線一帶，以高隆大道排水管道為主干線的排水系統(tǒng)；b) 系統(tǒng)二為以清瀾大道、疏港路與文府路、白金大道兩橫兩縱，形成的“井”字中心排水網絡系統(tǒng)；c) 系統(tǒng)三為航天大道、濱灣路~清瀾大橋范圍的排水系統(tǒng)，

1.1.3. 三大排水系統(tǒng)最終分別匯入旅游大道和漁港路，最終接入污水處理廠。污水管道為DN300 ～ DN1000，均采用高密度聚乙烯（HDPE）雙壁波紋管，環(huán)剛度 ≥8KN/m2。管道埋深2.5 ～ 6.35m.部分路段為DN800/DN1200鋼筋混凝土管道，埋深4.0 ～ 8.50m。

1.2. 工程概況

該工程為海南文昌市城區(qū)污水管道清淤、檢測、非開挖修復工程，工程范圍包括兩個鎮(zhèn)區(qū)（文城、清瀾） 75條市政道路，排水管道清淤、檢測112.3km，非開挖局部修復691處，非開挖整體內襯修復590.3m。其管道為DN300 - DN1200 HDPE/ 砼 /PE實壁管，管道埋深為3m ～ 8.5m，檢查井水深2m ～ 4m。

2 排水管網現狀及存在問題

2.1. 排水管網現狀圖

2.2 存在的主要問題

2.2.1.管道淤積由于該地區(qū)特殊的地理環(huán)境，地下土壤以磚紅土、潮沙泥土和濱海沙土成分為主，當排水管道出現破裂、滲漏等結構性缺陷時，隨地下水進入管道而形成的沉沙淤積十分嚴重，經CCTV檢測超過50%以上管道泥沙淤積量達50%，37%管道淤積量達75%以上，8.6%管道淤堵為100%。而管道泥沙淤積分析由以下3種情況所形成：

2.2.2. 初期雨水，海南省雨量充沛，年降水量在1000毫米～2600毫米之間，年平均降水量為1639毫米。每年的5～10月份是多雨季節(jié)，總降水量達1500毫米左右，占全年總降水量的70～90%，其特點是（除臺風外）降雨來得快去得也快，雨水量大、且急。初期雨水對地面沖刷將地表泥沙帶進雨水管道，街面污水通過排口就近排入河道，而沉淀的顆粒泥沙在排口前截污溢流井的作用下進入污水管道，長期沉積形成淤堵；

2.2.3. 海水潮汐，在海水潮汐的影響下，河水水位上漲，通過排口倒灌，所攜帶泥沙沉積于管底形成的淤積；

2.2.4. 管道自身結構缺陷（如破裂、滲漏、塌陷、接口材料脫落等），地下水滲入，大量的泥沙被帶進管道形成的沉積，這是管道淤積、淤堵的主要因素。

2.2.5. 由于排水管道常年疏于系統(tǒng)化專業(yè)性養(yǎng)護，管道內形成的淤積逐年增多，最終形成淤堵，改變了管道徑流量，影響管道輸水能力形成嚴重的功能性缺陷（見圖3）。另一方面，由于管道的結構性缺陷，大量的地下水進入管道，稀釋了污水濃度，從而導致污水處理廠接收不到污水的“兩低”尷尬局面（進水量低、COD濃度低 見表1、表2）。

從上邊兩個污水處理廠月污水處理量和COD濃度報表中，不難看出“兩低”現狀，文城區(qū)從7月份開始管道疏通清淤作業(yè)，隨著工程進度的進展，進水量和COD濃度值明顯遞增，而清瀾鎮(zhèn)污水處理廠月進水量有所遞增，但進水COD濃度變化不大，也驗證了管道破損嚴重，雨水、地下水、海水倒灌進入污水管道，稀釋了污水濃度的事實。

2.2.6.管道破損“管道的外部壓力超過自身的承受力所致使管子發(fā)生破裂。其形式有縱向、環(huán)向和復合3種”，包括裂痕、裂口、破碎、坍塌4個等級。

2.2.7.管道塌陷

“管道受外力擠壓造成形狀變異發(fā)生嚴重的變形、破裂”

3 管道修復措施及方法

目前常用的管道非開挖修復技術為整體修復及局部修復工藝。整體修復工藝包括原位固化法、碎管法、折疊內襯法、噴涂內襯、法螺旋內襯發(fā)、短管及管片內襯發(fā)，局部修復工藝包括套管法、點狀原位固化法及嵌補法等。管道非開挖修復前，應對原管道采取相應的措施進行預處理，預處理后的原管道內應無沉積物、垃圾及其他障礙物，不應有影響施工的積水，管道內表面應潔凈，應無影響襯入的附著物、尖銳毛刺、突起現象；當采用原位固化和點狀原位固化法進行管道整體或局部修復時，原有管道內不應有滲水現象。

3.1 管道清淤、檢測

管道疏通清淤是管道檢測、非開挖修復的基礎，是恢復管道正常運行的主要手段，與內地不同的是，管道淤積介質成分比例不同，內地排水管道淤積物多為泥土淤積，含少量的沙。而海島及沿海地區(qū)管道淤積物，沙的占比量遠遠大于內地，一般情況下沙含量約占總淤積量的75% -100%，見圖4。

沙的比重較大，且不溶于水，常規(guī)的管道清疏方法在當地很難達到清疏效果，高壓水槍射水可以將沉積的泥沙沖擊攪動起來，但很難將其隨水帶走，待高壓射水槍頭過去后，被攪動的沙又落在了管底，一槍拉回來，拉至井室內的沙量非常有限。經比選，采用14E型號的管底清洗噴頭（俗稱“船噴”）見圖5，對管道進行逐段超強水壓清疏，逐段推進的方法，一步步將淤積的沉沙拉向井室，吸污車配合吸入罐車，每段管道需反復清疏十余次，方能達到管道檢測要求。

管底清洗噴頭是清除管底堆積的垃圾、污垢、石塊、黏土、砂石的專用清疏工具，與傳統(tǒng)的清洗噴頭相比，管底清洗噴頭的清洗效果超級顯著，通過水流在噴頭之內最佳的轉向，不但沒有使水流減速，反而使全部水能毫無損失地用于清洗工作之中，噴頭后設置了12 個針對管底高壓射水噴嘴，有效地清除并拖出管底淤積物，清洗效率高達約 80 %。

1） 管道封堵

在管道清淤、修復施工前，必須對管道進行分段封堵，常用的管道封堵方法有潛水氣囊封堵和磚砌墻體封堵。氣囊封堵法安裝和拆除方便，可反復使用，被廣泛應用于中小排水管道DN300-DN1000和上游水頭不超過1米時的臨時封堵，但隨著管徑的增大，封堵氣囊所承受的水頭壓力減小，風險增大，則會采用磚砌墻體封堵，更加安全可靠。由于該工程管徑為DN300 - DN1200,因此根據管徑大小，水位高低以及水流量、流速的實際情況，分別采用氣囊封堵和墻體封堵兩種方法（本文以氣囊封堵為例）。

在作業(yè)段上游檢查井出水口處和作業(yè)段下游檢查井進水口處，分別安放一個相應管道內徑大小的氣囊進行封堵。首先，潛水員潛水進入井底，探明、核實井內管徑大小，及管口數量，并預測出管道淤積情況，將信息反饋給井上作業(yè)人員做相應準備工作；其次，潛水員在井上作業(yè)人員的配合下，將封堵氣囊安放位置“管口處2米”的管底淤積、垃圾清除并運至井上，同時確認沒有尖銳物存在（以防扎破氣囊）確保封堵效果，井上作業(yè)人員將準備好的氣囊，放入井內，潛水員將其安放到位并安裝氣囊支撐擋板后，返回地面。氣囊充氣至規(guī)定氣壓值并保壓，設專人看護，定時檢查氣囊壓力值并及時進行補氣，同時觀測井底水位變化情況。

2） 臨排導流

管段封堵完畢后，管道上游水位不斷升高，為避免上游水頭壓力過高，保障作業(yè)區(qū)域安全，根據《城鎮(zhèn)排水管渠與泵站運行、維護及安全技術規(guī)程》（GJJ 68-2016）中規(guī)定，排水管道封堵前應做好臨時排水措施。本工程多采用7.5kw污水泵，進行作業(yè)段抽降水和上游導流排水作業(yè)，同時備有備用設備，隨時可以增加和替換，確保施工作業(yè)的安全。

3.2. 管道清疏、檢測

人機配合先將井底、管口淤積泥沙吸入罐車，再用高壓清洗車，換用14E型號的管底清洗噴頭“船噴”，對管道內沉沙淤積物以3-5米為一段，在高壓反射水的作用下，回拉至室內并清出，回拉過程保持100-200mm/s勻速穩(wěn)定的運行速度，以確保被高壓反射水沖起的沉沙回拉至井室，吸污車將其吸入罐內。反復上述操作，逐步推進，直至完成該段管道清淤，徹底清洗干凈后，人工清掏井底固體垃圾，用泥桶吊至井上裝袋待運。最后，放入檢測機器人，對管道進行CCTV內窺檢測，該段管道清疏、檢測完畢，進行修復或下一管段作業(yè)。

3.3.管道修復

3.3.1修復方案的確定

本工程修復方案的確定：結合本項目CCTV檢測視頻資料核實及現場情況，對于滿足非開挖修復條件的管段，每一管段管道2級以上結構性缺陷> 3個以上時，對該段管道進行整體內襯修復，經比選決定采用紫外光固化整體內襯修復；當管道結構性缺陷在3個點以內（含3個），采用局部點狀修復，在管徑≦DN600時，使用點狀原位樹脂固化修復，當管徑≧DN800時，采用不銹鋼雙漲圈修復的施工方案。

對于無法滿足非開挖修復條件的管段，采用局部開挖修復或整管開挖修復方式進行更換管段。在實施管道非開挖修復過程中，往往會根據實際情況、使用壽命的長遠需求，采取局部修復與整體修復相結合、點狀修復與注漿修復相結合等多種手段，靈活多樣地滿足管道非開挖修復的質量要求，從而達到長久耐用的預期目的。

3.3.2 管道修復技術

1）局部樹脂固化：是近年來非開挖修復技術的一種常用方法，采用玻璃纖維織物浸潤樹脂，通過修復氣囊送至缺陷位置，充氣膨脹后使修復材料緊貼管壁，自然固化達到修復目的一種修復手段。優(yōu)點：易操作、用時短、不用人工進入管道安裝，適用于DN600及以下管道的局部修復，也常用于整體內襯修復的輔助修復方法。點狀原位固化法修復過程中氣囊壓力應控制在0.08MPa～0.20MPa，以保證內襯材料安裝到位，本工程采用局部樹脂固化修復技術共修復管道573處（圖8所示）。

2） 不銹鋼雙漲圈：同套環(huán)法相同，在管道接口處或滲漏、破損處安裝止水橡膠帶和漲圈的一種點狀修復方法，尤其適合管道有錯口的情況。目前國內比較常用，安裝方便、止水效果好，適合DN800及以上混凝土管、鋼筋混凝土管、鋼管、球墨鑄鐵管及各種合成材料管材的排水管道的局部修復，本工程采用不銹鋼雙漲圈修復方法共修復274處（圖9所示）。

3） UV-CIPP 紫外光固化內襯整體修復

（一） 施工工藝特點

1） 紫外光固化內襯修復技術，是一種排水管道非開挖現場固化內襯修理方法之一。將浸漬光固性樹脂的玻璃纖維軟管，利用卷揚機將其拖入已清洗干凈的被修管道中，連接風管向內送風并吹脹使其緊貼于管道內壁，通過專業(yè)紫外光發(fā)射與控制設備照射管道內壁，使樹脂在管道內部固化，形成高強度內襯新管。

2） 內襯管耐久實用，具有耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)點，可防地下水滲入問題。材料強度大，提高管道結構強度，使用壽命可按實際需求設計，最長可達 50 年。

3） 保護環(huán)境，節(jié)省資源：不開挖路面，不產生垃圾，不堵塞交通，施工周期短（每段修復專業(yè)部分僅需 4、5 個小時），方便地解決臨時排水問題，使管道修復施工的形象大為改觀，總體的社會效益和經濟效益好，已成為排水管道非開挖整體修復的主流。

4） 修復前需要對管道進行預處理，因紫外光固化內襯修復工藝對管道前期預處理要求高。管道預處理需要達到以下要求：管道內無水、無泥、無磚石異物（會造成修復后有鼓包或扎壞修復材料）、無尖銳物（會造成扎壞修復材料），如有滲漏處，需要先進行局部樹脂固化點狀修復進行止漏工作，保證管道內無水。

（二） 適用范圍

1）紫外光固化是后固化成型，其適用于管道幾何截面為圓形、方形、馬蹄形等，管道材質為鋼筋砼管、水泥管、鋼管以及各種塑料管的雨、污排水管道。

2）適用于管徑 150～1800mm 的排水管道。

3）適用管道結構性缺陷呈現為破裂、變形、錯位、脫節(jié)、滲漏、腐蝕，且接口錯位宜小于等于直徑的 15%，管道基礎結構基本穩(wěn)定、管道線形沒明顯變化、管道壁體堅實不酥化。但管道內部轉彎的下水道不適宜用本工藝修復。

4）適用于對管道內壁局部沙眼、露石、剝落等病害的修補，適用于管道接口處在滲漏預兆期或臨界狀態(tài)時預防性修理。

（三）技術要求

紫外光固化一般通過拉入的方式將軟管置入原有管道，軟管就位后在兩端綁扎頭，然后進行充氣膨脹使軟管緊貼原有管道，之后再放入紫外光燈架進行固化，紫外光燈發(fā)射紫外線的波段一般在200～400nm的范圍內。內襯管紫外光的吸收率決定著樹脂固化效果，內襯管管徑越大、壁厚越厚越不利于樹脂的固化，因此應通過合理控制紫外光燈前進速度以及溫度使樹脂充分固化。紫外光燈架前進速度一般可控制在0.2～1.0m/min之間。同時在固化過程中應確保一定的壓力使內襯管與原有管道緊密貼合，本工程在文城、清瀾其中的三條道路污水管道采用紫外光固化內襯修復共計590.3米（如圖9所示）。

3.3. 修復后評估

1）修復后管道通過CCTV檢測后，管道結構性缺陷點全部修復，管道內壁光滑，不存在褶皺、空鼓及泛白現象，觀感較好，內襯緊貼原管內壁。

2）管道非開挖修復后按《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》GB 50268-2008 、《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》CJJ/T210-2014相關規(guī)定，進行閉水試驗，閉水時間不小于24h，實驗結果符合規(guī)范要求。

3）管道過水能力根據修復前后管道過水能力評估，管道過水能力應不低于所服務區(qū)域內的排水要求。修復后的管道過流能力與修復前管道設計的過流能力比值計算：

4) 工程項目完工后，根據污水處理廠反饋數據信息，與施工前期相比效果顯著，達到預期目的（見表3）。

3.4 結果分析

選用14E型號的管底清洗噴頭疏通管道，對沿海地區(qū)排水管道沉沙淤積的清疏效果明顯。

通過對檢測報告管道缺陷綜合分析，“每一管段2級以上結構性缺陷 > 3個以上時，對該段管道進行整體內襯修復，當管道結構性缺陷在3個點以內（含3個），采用局部修復，在管徑≦DN600時，使用點狀原位樹脂固化修復，當管徑≧DN800時，采用不銹鋼雙漲圈修復”的施工方案對于該工程是比較適合和可行的。工程竣工后各項指標均達到預期目的，基本解決了污水處理廠“兩低”、無效運轉局面，但由于老舊小區(qū)雨污分流不徹底，雨水匯入、海水倒灌稀釋管道污水COD濃度現象依然存在。

4 結論

1.根據地區(qū)自然環(huán)境與工程特點，有針對性地選擇較適合的施工技術、專用設備和作業(yè)方法進行管道清疏、非開挖修復，解決海島及沿海地區(qū)管道沙淤積嚴重問題，會達到事半功倍的效果。該案例成功做法對沿海地區(qū)或沉沙淤積較為嚴重的類似工程的施工，具有指導性意義。

2.依據管道檢測成果資料，結合實際情況進行必要的管道非開挖修復，是恢復管道正常排水功能、延長使用壽命、確保其安全正常運行的重要手段。

3.加強并落實排水系統(tǒng)管理、監(jiān)察，制定長期有效的排水管網及其附屬設施的年度養(yǎng)護計劃，對管網進行定期檢查、清疏，是保證排水系統(tǒng)安全正常運行的有效措施；

4.應根據CCTV檢測評估報告與管網排查成果，著重針對雨污合流、混流、錯接、亂接部分進行專項設計并合理改造，結合城區(qū)道路積水以及防洪排澇，對于部分雨水管道、排口進行設計和升級改造，綜合治理，從根本上解決雨污混流、河水倒灌問題，實現截污納管、污水零直排，以確保城區(qū)市政排水管道安全正常運行，保障城鎮(zhèn)正常、高效運轉，保證社會、經濟、環(huán)境健康和可持續(xù)發(fā)展。

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