排水管道非开挖修复设计方案探讨

排水管道非开挖修复设计方案探讨

摘要：以对某截污干管进行非开挖修复为例，对非开挖修复方案进行设计。提出3种非开挖修复方案进行方案对比，并对截污干管的损坏程度进行评估，最终确定采用机械螺旋管内衬修复技术对管道进行结构性整体修复。最后经计算确定内衬管的环刚度及管道修复后管内径，为同类型项目提供参考。

关键词：截污干管；非开挖修复；机械螺旋管内衬；

近年来，随着我国城镇化的快速发展，城市排水管网的规模不断扩大。对于早期已建排水管道由于建设时间较长，施工条件较差，管道接口均采用平口式，部分管道由于局部地质条件较差等原因出现结构性损坏或者功能性损坏现象均较为普遍。除此之外，周边部分在建工程也会对已建管道造成影响和损坏，致使现状管道缺陷和病害较为严重，污水大量溢流排河和河水入渗管道现象十分普遍，造成管内的水量急剧增加。这种情况不仅严重影响了城市排水的安全运行，也造成污水输送和处理设施的资源浪费。因此应尽快开展修复工程，解决现状污水干管缺陷和损坏问题。

非开挖管道修复技术兴起于20世纪70年代的发达国家，随后在全世界迅速推广。近年来，我国各地在排水管道非开挖修复技术的研究和应用方面取得极大进步。采用非开挖修复比例逐年提高，技术水平与发达国家的差距在不断缩小，在全国各大城市排水管道修复中得到大量应用。

1 总体概况

本段截污干管始建于20世纪90年代距今约有30年，管道总长度731米，管径1500mm，埋深7.5m。现状管位位于防洪堤内，沿线道路正在实施。道路和防洪堤之间地块规划定义为南门口特色街区。

图1 管平面

2 管道现状

根据CCTV报告，本段管道管材为钢筋混凝土管，由于管道运营时间已久，已出现多处结垢、渗漏、破裂、腐蚀等功能性和结构性缺陷。其中，管道存在1级渗漏27处，二级渗漏8处，3级渗漏3处此外还存在管道破裂，管节错位等情况，经评估急需对本段管道采用结构性整体修复。

图2 管道现状

3 方案对比

排水管道非开挖修复技术很多，目前，国内最常用的排水管道非开挖修复按技术可分为辅助修复、局部修复和整体修复三大类。其中，辅助修复方法有地基加固处理，局部修复方法包括嵌补法、套环法、局部内衬，整体修复包括现场固化内衬、螺旋管内衬、短管及管片内衬、牵引内衬、涂层内衬[1]。

因本母管管径较大为1500mm，根据管径共选择三种合适的修复方案进行对比：

1）HDPE内衬，该方案适用母管管径800~2400mm，管材为钢筋混凝土管、

球墨铸铁管等的管道，可以修复包括破裂、变形、错位等各种损坏类型。该种修

复方式施工速度快、整体密封、防渗效果好、过流断面损失小、使用寿命长，不

需要进行防腐处理。但对错位严重的管节预处理要求较高，对焊接施工工艺要求

也较高，一般适用于结构性破坏不严重的直圆形管道。

2）不锈钢内衬，该方案适用母管管径800~2400mm，管材为钢筋混凝土管的

管道，止水效果好，可以修复包括破裂、变形、错位等各种损坏类型。该种修复

方式安装方便，施工速度快，具有耐腐蚀、寿命长、承压高、内壁光滑、不易结

垢等优点，管道内衬修复后能起到堵漏、防腐、降阻、提压的作用，可适用于箱涵，但此修复方式造价相对较高。

3）机械螺旋管内衬，该方案适用母管管径150~3000mm，管材为钢筋混凝土管，球墨铸铁管等的管道，可以修复包括破裂、变形、错位等各种损坏类型。该

种修复方式可带水操作，施工速度快，耐腐蚀，独立承载性好，使用寿命长。采

用该技术修复后的管道内壁光滑，过水能力比修复前的混凝土管要好，而且材料

占地面积较小，适合长距离的管道修复。适用于大型矩形箱涵和多种不规则排水

管道的局部和整体修复。

本段管道使用年代久远，已出现渗漏破裂等结构性缺陷。这将导致结构承载

力下降，严重影响结构的安全和使用寿命，存在安全隐患，根据CCTV报告评估

需对本段管道采用结构性整体修复。同时现场反馈需考虑带水施工作业。经对比，最终采用机械螺旋管内衬修复技术对该管道进行修复。

4 方案计算

1）螺旋缠绕刚度计算

采用螺旋缠绕法进行结构性修复时，非开挖修复最小刚度应按下列公式计算：其中：EL—内衬管长期弹性模量（MPa）

I—内衬管惯性模量（mm4/ mm）

D—内衬管平均直径（mm）

N—安全系数，取2.0

C—椭圆度折减系数

qt—管道总的外部压力（MPa）

Rw—水浮力系数，最小取0.67

B’—弹性支撑系数

E’S—管侧土综合变形模量（MPa）

2）修复后管道的过流能力与修复前管道能力的比值按下列公式计算：

其中：B—管道修复前后过流能力比

ne—原有管道的粗糙系数

nl—内衬管的粗糙系数

DI—内衬管管道内径（mm）

DE—原有管道平均内径（mm）

经计算，螺旋缠绕法进行结构性修复时，最小环刚度为1428N/m2，即内衬管的环刚度不得小于1428N/m2。根据过流能力比值计算，DN1500管道修复后管内

径不得小于1360mm。

5 结论与建议

1）非开挖修复方案的选择，需根据母管的损坏程度，排水能力，施工环境等多个因素共同考虑确定。

2）修复后的管道断面排水能力应达到原管道设计排水能力，修复后管内径应根据计算确定。

3）这种采用少开挖或不开挖，对周边环境影响小的施工工艺，将成为排水和市政建设的重要组成部分，广泛的运用于城市管网的建设。

参考文献：

[1] 吴坚慧，魏树弘. 上海市城镇排水管道非开挖修复技术实施指南[M].上海：同济大学出版社，2012.

[2] CJJ/T 210-2014，城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程[S].北京:中国人民共和国住房和城乡建设部, 2014.