上海市《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》DG/TJ 08-2354—2021（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）于2021年11月1日起正式實施。本文重點闡述了《標(biāo)準(zhǔn)》編制的“難”與“異”，對其中涉及的技術(shù)體系、整體修復(fù)內(nèi)襯分級、設(shè)計計算、材料與施工過程控制、質(zhì)量驗收等主要內(nèi)容進(jìn)行了解釋說明，從而有助于對該標(biāo)準(zhǔn)的理解。
1 編制背景
“十三五”期間，國家在水環(huán)境治理方面持續(xù)加大投入，開展了黑臭水體治理、海綿城市建設(shè)， 然而“黑臭在水里，根源在岸上，關(guān)鍵是排口，核心是管網(wǎng)”，管道問題未能有效解決，制約了河道整治成果的鞏固和進(jìn)一步提升。近年來國家相關(guān)文件多次強調(diào)了城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)的重要性，2019年5月住建部等三部委聯(lián)合發(fā)布《城鎮(zhèn)污水處理提質(zhì)增效三年行動方案》，2021年6月國家發(fā)改委、住建部等部門聯(lián)合發(fā)布《“十四五”城鎮(zhèn)污水處理及資源化利用發(fā)展規(guī)劃》提出“補齊短板，提高效能”，推進(jìn)管網(wǎng)病害診斷與修復(fù)。
上海作為國際化大都市，是我國最早建設(shè)排水管道的城市之一。經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，中心城區(qū)的排水系統(tǒng)已趨于完善，基本實現(xiàn)了管道全覆蓋。據(jù)國家統(tǒng)計局統(tǒng)計，截至2020年底上海市排水管道總長度2.9萬km。當(dāng)前，上海市排水管道中90%以上主管管齡已超過10年，其中大部分管道建于20世紀(jì)70-80年代。部分排水管道由于建設(shè)年代較早，結(jié)構(gòu)損壞問題較嚴(yán)重，外部及地下水滲入問題突出，影響了排水系統(tǒng)功能的發(fā)揮。上海市中心交通繁忙、地下管線錯綜復(fù)雜，管道采用開挖改造成本大，還會對周邊交通和環(huán)境造成巨大影響。因此，亟需利用非開挖技術(shù)對管道進(jìn)行修復(fù)，以恢復(fù)管道功能，延長管道壽命。
2012年，上海市排水管理事務(wù)中心會同上海市城市建設(shè)設(shè)計研究院組織有關(guān)單位共同編制了《上海市城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)實施指南》。2014年，住建部發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《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），自2014年6月1日起實施。該標(biāo)準(zhǔn)作為全國城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程在推動國家排水管道修復(fù)中發(fā)揮了重要作用。但由于時間因素及當(dāng)時的技術(shù)條件，標(biāo)準(zhǔn)無法完全適用上海市地方需求，且部分參數(shù)及分類不太合適，需要結(jié)合上海當(dāng)?shù)貑栴}和需求對其內(nèi)容進(jìn)行更新。
近年來，上海排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)飛速發(fā)展，3S模塊法、熱塑成型法、新型噴涂法 等一批新技術(shù)被應(yīng)用于管道修復(fù)中，為了滿足本市排水管理、設(shè)計、施工等單位對排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的新需求，經(jīng)上海市住建委同意，把《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》）編制納入了2018年度地方標(biāo)準(zhǔn)編制計劃�！稑�(biāo)準(zhǔn)》編制組在系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國現(xiàn)行的行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和上海市實際，解決了技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)編制的“難”，重點突出了“異”，完成了《標(biāo)準(zhǔn)》編制任務(wù)，并實現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新。
2 本標(biāo)準(zhǔn)編制的“難”
國內(nèi)原有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)未根據(jù)不同管道材料類型、結(jié)構(gòu)形式及施工工藝等，形成完整的技術(shù)體系，隨著大量新技術(shù)的應(yīng)用，已不能完全滿足技術(shù)應(yīng)用需求；個別術(shù)語定義不清晰，部分公式參數(shù)和數(shù)值有待補充和調(diào)整。上述問題導(dǎo)致排水管道非開挖修復(fù)從工程設(shè)計、技術(shù)選取、現(xiàn)場施工和質(zhì)量控制等多方面存在較多難點，為此，本次標(biāo)準(zhǔn)的制定過程中從“難”中入手，具體表現(xiàn)如下：
2.1 修復(fù)技術(shù)種類繁多，需要研究建立技術(shù)體系
近年來非開挖修復(fù)技術(shù)發(fā)展較快，現(xiàn)有非開挖修復(fù)技術(shù)繁多，存在設(shè)計、施工、驗收、維護(hù)、選材等環(huán)節(jié)隨意性較大，相互之間脫節(jié)等問題。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對修復(fù)技術(shù)分類不統(tǒng)一，個別技術(shù)施工方法不規(guī)范，需對修復(fù)技術(shù)進(jìn)行梳理、歸類，從系統(tǒng)的角度建立適合于上海市排水管道非開挖修復(fù)新技術(shù)要求的技術(shù)體系。
2.2 存在概念不清問題，術(shù)語定義有待完善
已有修復(fù)工藝介紹中存在概念不清問題，如半結(jié)構(gòu)性修復(fù)、結(jié)構(gòu)性修復(fù)的術(shù)語表述源于國外翻譯，沒有充分對其概念的內(nèi)涵及定義給出說明，易引起誤解或偏差。尤其是半結(jié)構(gòu)性的術(shù)語定義沒有體現(xiàn)出內(nèi)襯需要承擔(dān)荷載的具體設(shè)計要求和工程條件等內(nèi)涵，有待完善。
2.3 計算公式還需補充完善
原標(biāo)準(zhǔn)中主要列出了原位固化法、螺旋纏繞法等技術(shù)的計算方法。對于管片拼裝內(nèi)襯、不銹鋼管片內(nèi)襯等復(fù)合結(jié)構(gòu)和中空壁管（短管內(nèi)襯法），還需補充相關(guān)計算公式，以完善公式系列。同時，原位固化法原公式中地下水壓力取值為內(nèi)襯管管頂，但對于大口徑管道，管頂與管底的地下水壓力差值明顯，取值為管頂不利于安全。此外，還存在原位固化法計算公式復(fù)雜，噴涂（筑）法缺少噴涂厚度參考值，不便于工程技術(shù)人員使用等問題。
2.4 材料性能有所提高，部分指標(biāo)需作研究調(diào)整
近年來隨著技術(shù)進(jìn)步，通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，紫外光原位固化法所用玻纖材料性能有了很大提高，材料的彎曲強度、彎曲模量、抗拉強度等技術(shù)指標(biāo)應(yīng)考慮目前行業(yè)內(nèi)大多數(shù)材料生產(chǎn)企業(yè)的產(chǎn)品所能達(dá)到的性能，重新調(diào)整。
2.5 修復(fù)技術(shù)要求不一，施工過程控制與質(zhì)量驗收復(fù)雜
由于新技術(shù)、新設(shè)備發(fā)展較快，修復(fù)技術(shù)種類多，各類修復(fù)工藝的要求不一，修復(fù)技術(shù)的材料、施工差異較大，且部分工藝技術(shù)復(fù)雜、施工作業(yè)風(fēng)險較大，質(zhì)量驗收情況復(fù)雜。因此需要按照不同技術(shù)類別，從事前、事中、事后控制角度對于進(jìn)場材料檢驗、施工過程控制、質(zhì)量驗收（分部、分項、檢驗批）、功能性檢驗等環(huán)節(jié)加以規(guī)范。
3 本標(biāo)準(zhǔn)編制的“異”
《標(biāo)準(zhǔn)》適用于上海市管道非開挖修復(fù)工程的設(shè)計、施工及驗收，內(nèi)容分為8 章和 4 個附錄。主要內(nèi)容包括：總則、術(shù)語和符號、設(shè)計、材料、施工、管道功能性檢驗、質(zhì)量驗收、安全與環(huán)境保護(hù)。通過系統(tǒng)調(diào)研國內(nèi)外排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)工程，本次在編制上海市地方標(biāo)準(zhǔn)過程中，突出標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展與創(chuàng)新，重點在標(biāo)準(zhǔn)編制的“異”上下功夫�！爱悺辈粌H僅是體現(xiàn)在對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)容及上海地區(qū)特色的理解和認(rèn)識，更重要體現(xiàn)在對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)體系和問題需求解決的繼承和創(chuàng)新，具體表現(xiàn)如下。
3.1 修復(fù)方法分類與修復(fù)原則
《標(biāo)準(zhǔn)》對上海地區(qū)近年來非開挖修復(fù)技術(shù)的各類工藝進(jìn)行了系統(tǒng)總結(jié)，以施工技術(shù)為主脈絡(luò)進(jìn)行了體系歸類。修復(fù)技術(shù)體系分為六大類方法15種修復(fù)技術(shù)、2種預(yù)處理技術(shù)，六大類分別為原位固化法、現(xiàn)場制管法、噴涂（筑）法、碎裂管法、局部修復(fù)法、預(yù)處理法，如圖1所示�！稑�(biāo)準(zhǔn)》對15 項先進(jìn)適用的非開挖修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，明確了適用范圍和使用條件。其中，不銹鋼管片內(nèi)襯法、水泥基材料模筑法作為上海地區(qū)非開挖修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了首次規(guī)范。
圖1 管道非開挖修復(fù)方法分類
另外，針對管道非開挖修復(fù)原則進(jìn)行了規(guī)定：同一管段的結(jié)構(gòu)性缺陷小于3處且結(jié)構(gòu)性缺陷等級小于3級的，宜采用局部修復(fù)；同一管段的結(jié)構(gòu)性缺陷大于等于3處的，宜采用整體修復(fù)；管道結(jié)構(gòu)性狀況評定結(jié)果修復(fù)指數(shù)RI≥7或損壞等級為三級時，宜采用整體修復(fù)；單一嚴(yán)重結(jié)構(gòu)性缺陷（如4級變形、4級破裂、3-4級洼水、3-4級異物侵入等）的，宜作技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后確定開挖或非開挖修復(fù)方案。
3.2 整體修復(fù)內(nèi)襯分級和使用年限
《標(biāo)準(zhǔn)》參考美國水協(xié)及歐洲等國家的非開挖修復(fù)技術(shù)中內(nèi)襯設(shè)計基本規(guī)定，結(jié)合上海地區(qū)的工程實際，創(chuàng)新提出了采用I、II、III等級內(nèi)襯來界定排水管道整體修復(fù)時待修復(fù)管道的狀態(tài)和內(nèi)襯修復(fù)的目的，包括：第I類內(nèi)襯適用的修復(fù)方法主要為存在輕微缺陷、需要進(jìn)行維護(hù)的管道；第II類內(nèi)襯適用的修復(fù)方法主要為既有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破損且僅需抵御外水侵入的管道；第III類內(nèi)襯適用的修復(fù)方法主要為既有結(jié)構(gòu)出現(xiàn)破壞且需承受所有外部荷載的管道。該分類體系首次系統(tǒng)解決了排水管道非開外修復(fù)中的設(shè)計基本問題，即修復(fù)技術(shù)及內(nèi)襯應(yīng)具備的工程技術(shù)要求和設(shè)計荷載，排水管道整體修復(fù)內(nèi)襯分類及適用情況如表1所示。
表1 排水管道整體修復(fù)內(nèi)襯分類及適用情況
注：○為可行；×為不可行
其中，針對上述三類不同的排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)，對其修復(fù)后的使用年限進(jìn)行明確的規(guī)定，要求：管道采用第Ⅲ類內(nèi)襯修復(fù)后的使用期限不得低于50年；管道采用第Ⅱ類內(nèi)襯修復(fù)后的使用期限不得低于原設(shè)計剩余使用年限，且不得低于20年；管道采用第Ⅰ類內(nèi)襯修復(fù)后的使用期限不得低于原設(shè)計剩余使用年限。
3.3 非開挖修復(fù)設(shè)計計算和參數(shù)改進(jìn)
1）《標(biāo)準(zhǔn)》對于管片拼裝內(nèi)襯、不銹鋼管片內(nèi)襯等復(fù)合結(jié)構(gòu)及中空壁管（短管內(nèi)襯法），提出驗算方法如式（1）。
圖2 中空壁型式內(nèi)襯管斷面圖
現(xiàn)場制管法計算引入剛度折減系數(shù)。管片拼裝內(nèi)襯法、不銹鋼管片內(nèi)襯法、短管內(nèi)襯法等現(xiàn)場制管法內(nèi)襯管剛度受到內(nèi)襯拼裝方法、待修復(fù)管道管徑、埋深、承載能力等因素的影響，故本《標(biāo)準(zhǔn)》引入內(nèi)襯管剛度折減系數(shù)。根據(jù)工程實踐經(jīng)驗，管片拼裝內(nèi)襯法、短管內(nèi)襯法的內(nèi)襯管剛度折減系數(shù)一般取1.0，不銹鋼管片內(nèi)襯法的內(nèi)襯管剛度折減系數(shù)一般取1.2~3.0。引入中空壁型式內(nèi)襯管的管壁截面慣性矩I的計算公式，并和實壁管統(tǒng)一采用Timoshenko屈曲理論下的剛度驗算。
2）《標(biāo)準(zhǔn)》對于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中原位固化法計算公式中設(shè)計參數(shù)改進(jìn)如下：地下水壓力由管頂改為管中，從而確保大口徑管道設(shè)計荷載更符合實際條件，滿足工程安全和經(jīng)濟(jì)等綜合要求；原位固化法內(nèi)襯管橢圓度：由于內(nèi)襯管和原有管道緊密貼合，內(nèi)襯管橢圓度采用原有管道橢圓度實測值，當(dāng)無實測值時，可按2%取值。
3）為了方便《標(biāo)準(zhǔn)》的使用，在《標(biāo)準(zhǔn)》的附錄中列出了原位固化法厚度查表法，推薦了噴涂（筑）法噴涂厚度值。
3.4 材料與施工過程控制
3.4.1 熱水原位固化法與紫外光原位固化法
熱水原位固化法、紫外光原位固化法是我國使用最廣泛的管道修復(fù)技術(shù)。熱水原位固化法使用的軟管主要由聚酯纖維無紡布組成，紫外光原位固化法使用的軟管主要由ECR玻璃纖維構(gòu)成。通過上海及全國的實際非開挖修復(fù)工程調(diào)研發(fā)現(xiàn)，由ECR玻璃纖維及樹脂構(gòu)成的紫外光原位固化法內(nèi)襯管的初始力學(xué)性能已大幅度提高，通過對 2017 年—2019 年國內(nèi) 57 家施工企業(yè)送檢的光固化修復(fù)材料( 施工驗收樣品) 的力學(xué)性能檢測結(jié)果分析顯示，約98% 的樣品彎曲強度≥125 MPa，42%的樣品彎曲模量≥8 000 MPa，99%的樣品抗拉強度＞80 MPa。本《標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定了原位固化法內(nèi)襯管的初始力學(xué)性能，如表2所示。
表2 原位固化法內(nèi)襯管的初始力學(xué)性能
另外，在修復(fù)過程中，如果質(zhì)量控制不嚴(yán)，可能出現(xiàn)褶皺、隆起、開裂、固化不完全、壁厚和強度不達(dá)標(biāo)等質(zhì)量問題�！稑�(biāo)準(zhǔn)》對于施工過程質(zhì)量控制，主要在預(yù)處理、材料運輸與安裝、施工過程中的加壓與加熱、固化后的冷卻等環(huán)節(jié)提出了具體技術(shù)要求。
3.4.2 噴涂（筑）法
本《標(biāo)準(zhǔn)》噴涂（筑）法包括了無機防腐砂漿噴涂法、水泥基材料噴筑法、聚合物基材料噴涂法和水泥基聚合物模筑法。通過調(diào)研各企業(yè)工程實例，提出了主要材料性能要求，為促進(jìn)技術(shù)推廣應(yīng)用和保障質(zhì)量安全提供了統(tǒng)一的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，部分材料性能如表3所示。同時《標(biāo)準(zhǔn)》對各工法按基面處理、作業(yè)環(huán)境、材料進(jìn)場驗收、噴涂工藝、質(zhì)量控制、養(yǎng)護(hù)要求等提出了施工技術(shù)要求。
表3 無機防腐砂漿噴涂法、水泥基材料噴筑法主要材料性能要求
3.5質(zhì)量驗收與檢驗
本《標(biāo)準(zhǔn)》按不同修復(fù)技術(shù)提出了材料進(jìn)場驗收、復(fù)試相關(guān)條款，如：樹脂軟管進(jìn)場后應(yīng)檢查質(zhì)保書、合格證、產(chǎn)品性能檢驗報告；塑料或不銹鋼管片需應(yīng)進(jìn)行外觀檢查；噴涂用水泥砂漿或水泥基材料應(yīng)進(jìn)行復(fù)試等，通過前端的控制提升質(zhì)量。
關(guān)于施工質(zhì)量驗收，本《標(biāo)準(zhǔn)》對于六大類方法按分部、分項、檢驗批提出了檢查要求，列出了包括主控項目和一般項目等內(nèi)容，其中，主控項目主要針對材料性能及關(guān)鍵部位的施工質(zhì)量等，一般項目主要是普適性的施工質(zhì)量檢驗等。
管道修復(fù)完成后應(yīng)進(jìn)行功能性檢驗，管徑小于等于2m的采用閉水試驗或閉氣試驗，管徑大于2m的采用管道滲水調(diào)查檢驗。目前，管道非開挖修復(fù)閉氣試驗測試技術(shù)日益成熟，且對管道修復(fù)后的整體性質(zhì)量具有重要的價值，因此，《標(biāo)準(zhǔn)》參照現(xiàn)行上海市工程建設(shè)規(guī)范《城鎮(zhèn)排水工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》DG/TJ 08—2110提出了修復(fù)后口徑不大于2m的排水管道的閉氣試驗方法，解決了城市快速化施工閉水試驗條件不足的問題。
4 結(jié)語
上海城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)正面臨老化日益嚴(yán)重、各類病害管損事件頻發(fā)等問題。上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》是基于對國內(nèi)外非開挖修復(fù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的研究和借鑒，在分析我國現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的不足之處和發(fā)展方向的基礎(chǔ)上，結(jié)合上海地區(qū)工程實際，通過對非開挖修復(fù)的工藝、材料、施工、驗收等方面技術(shù)的研究和標(biāo)準(zhǔn)的制定，將原來相對分散的修復(fù)技術(shù)進(jìn)行篩選、歸類、總結(jié)，從系統(tǒng)的角度，按整體和局部、大類和工法、三類內(nèi)襯分級進(jìn)行分類，形成六大分類17 種非開挖修復(fù)技術(shù)體系,提出了各種修復(fù)技術(shù)的修復(fù)步驟、方法、材料和驗收要求等，規(guī)范了排水管道非開挖修復(fù)工程的設(shè)計、材料、施工及驗收等，為提升城鎮(zhèn)排水管道質(zhì)量、延長管道使用壽命、保障排水系統(tǒng)安全以及提高城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)和管理水平提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)基礎(chǔ)。
同時，城鎮(zhèn)排水管網(wǎng)中非開挖修復(fù)作為主流技術(shù)，正在國內(nèi)外進(jìn)行大力應(yīng)用推廣，本《標(biāo)準(zhǔn)》正是在全面調(diào)研國內(nèi)外技術(shù)基礎(chǔ)上，對其編制的內(nèi)容進(jìn)行了發(fā)展與創(chuàng)新。另外，隨著排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)的不斷發(fā)展與工程實踐，預(yù)期會產(chǎn)生更多有益的技術(shù)和經(jīng)驗也為將來進(jìn)一步豐富完善本規(guī)范奠定基礎(chǔ)。
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