城市地下管道非开挖修复技术

城市地下管道非开挖修复技术探讨

摘要：本文简述了非开挖管道修复技术的发展历程，总结了非开挖管道修复技术的优势，并对目前常用的非开挖管道修复技术：如原位固化法、穿插法、缩径法、碎管法、缠绕法的原理、适用范围、使用条件及优缺点进行了介绍，同时对我国关于非开挖管道修复技术发展应用存在的问题进行阐述，提出了相关建议。

关键词：地下管道；非开挖技术；管道修复

引言

关于“非开挖技术”国际非开挖技术协会给出的定义是：“非开挖技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学”。

非开挖管道修复技术作为非开挖技术的一个分支，早在20世纪70年代末期就在英国、美国及日本等国家得到了应用，管道修复技术中首先被开发应用的是cipp（原位固化法），随后内衬pe管等技术相继被开发应用。随着科技的进步，国外的非开挖管道修复技术保持着迅猛的发展势头。

我国管道修复技术起步于1993年，首先被开发的是“pcl复合结构管道修复技术”、“ncf原位固化管道修复技术（cipp）”，随后又完成了穿插衬塑管道修复技术等项研究工作。经过十几年的发展，已经初具规模。但与国外专业化技术水平相比差距还很大，由于此项技术市场前景非常广阔，需要进行深入细致的探讨和研究。

一.非开挖管道修复技术的优势

同传统的开挖埋管维修方法相比，非开挖管道修复技术有着无法替代的优势。特别是对于商业比较发达，交通比较繁忙的城市中心地段，采用非开挖修复是唯一可取的施工方法。非开挖管道修复施工方法的优点如下：

1.对公共交通的干扰小：传统的方法是开槽换管需要对路面进行大开挖，取出已损坏的管道进行替换，通常需要封堵道路，对交通造成很大影响，同时影响到周边居民的出行和附近商家的正常经营。而非开挖修复技术不需破路，不会影响正常交通，也不会影响周边居民的正常生活和商家、医院、学校等公建的工作秩序。

2.对环境的破坏和污染较轻：开槽施工会带来大量的尘土会给周边环境和居民健康造成极大的损害。同时施工机械会产生较大的噪音，影响到周边居民的正常生活。而非开挖修复技术是地表不开槽的施工技术，不会破坏绿地、植被等居民生活工作的周边环境。

3.对现有管线干扰较小：现代社会，地下管线越来越多，越来越复杂，除排水管道外，还有给水管道、电力管道、煤气管道、通信管道等。若对管道进行开挖修复，必然影响邻近的其他管线安全，增加了施工难度。非开挖修复则很少对管道之外的土壤造成明显扰动，对其他管线影响很小。

二.非开挖修复技术工艺

目前，世界上较先进的管道非开挖修复技术有3大类。一类是采用树脂固化的方法在管道内部形成新的管道，如cipp原位固化工艺等；一类是采用小管穿大管的方式，在原有管道内部套入小的

管道，以解决燃眉之急，如穿插法、u型管拖入等工艺；最后一类是采用螺旋制管的方式在原有管道的内部采用缠绕法形成一条新管道，如螺旋缠绕法等。

1.原位固化法（cipp）

原位固化法（cipp）是英国工程师ericwood于1971年开发的。该技术是将浸透了热固化树脂的纤维软管或无纺毡通过翻转或拉入的方式置于清理干净的旧管道内壁，利用水压或气压使浸透树脂的一面与管道的内壁紧贴在一起，在内衬软管就位后通过加热（利用热水、热汽或紫外线等）或常温使其固化，从而在旧管道内壁形成完整、光滑的内衬管结构。内衬管与外管道的复合结构，改善了原管道的结构与输送状态，使修复后管道恢复或加强了其原来的输送功能，从而延长了旧管道的使用寿命。目前该技术已在世界40多个国家和地区广泛应用，是现今所用非开挖管道修复工艺中使用最广泛的方法。图1为修复前管道状况，图2为修复后管道状况。

原位固化法根据新内衬管置入旧管道的方式分为翻转内衬法和拉入内衬法。原位固化法的主要优点是：被修复的管道过流断面的损失基本可忽略，但其流动性能却大大改善。内衬管和旧管道间形成了紧配合，不需注浆，施工速度快，周期短。该类修复技术可修复铸铁管、钢管及混凝土管等多种材质的地下管道，既可用于供水、污水及燃气管道的修复，也可用于化工等工业管道的修复。该修复技术具有全天候施工、无接头且流动性好、可适应非圆形断面和弯曲管段等优点；其局限性是对管道清洗的要求高、成本大，树脂固

化时间长（一般在5h以上）以及每段施工编织管均需单独定制。且在下列情况不适合使用cipp法：旧管道存在结构性损坏、管道变形严重、地下管道在公路下埋藏较浅、活荷载长期作用场合、位于省际高速路下的管道。

2.穿插法

穿插法：指采用牵拉或顶推的方式将新管直接置入原有管道，并对新的内衬管和原有管道之间的间隙进行处理的管道修复方法。这种方法在国内外的使用都比较早，而且是目前仍在应用的一种方便经济的管道修复方法。穿插法的优缺点见表1。

管的连接点需要单独处理，要么开挖进行，要么进人打通连接支管

5 在排水管道中可以实现不停水施工

穿插法适用于燃气管道、供水管道、化学管道及工业管道等，新插管的外径不宜大于旧管内径的90%，一次性穿插长度受作业段的作业空间、回拖设备的能力、管材强度的限制。据报道单次穿插长度曾达600m。

3.缩径法

缩径法是指通过机械作用使塑料管道的断面产生变形，如缩小直径或是采用牵拉的方式将新管压制成“c”型或“u”型，然后将新管送入旧管内，最后通过加热、加压或靠自然作用使其恢复到原来的形状和尺寸，从而与旧管形成紧密配合的方法。缩径法利用了中密度或高密度聚乙烯的聚合链结构在没有达到屈服点之前结构

的临时性变化并不影响其性能这一特点，使衬管的直径临时性地缩小，达到在旧管道中形成新的内衬的目的。

缩径内衬法的优点是：施工时占用场地小，可利用现有人井施工；新衬管与旧管可形成紧密配合，管道的过流断面损失小，无需对环状空间注浆；管线连续无接缝，一次修复作业距离长；对旧管道清洗要求低，只要达到内壁光滑无毛刺即可，施工质量容易得到保证；缩径或折叠后断面收缩率高，断面面积可减小40%，穿插顺畅。

缩径内衬法的缺点是：主管道与支管间的连接需开挖进行；旧管的结构性破坏会导致施工困难。这种施工方法的设备昂贵，缩径尺寸有限，施工成本较高。

4.缠绕法

缠绕法是将带锁扣的pvc、pe或upvc条带在旧管道内部或检查井中螺旋地缠绕成管道形状，随后在缠绕管与旧管之间的环形间隙注浆，从而实现旧管道修复目的的方法。为增强条带的刚度，条带上可加有t形肋骨突起，缠绕后成为新衬管的外表面。在用缠绕法施工过程中，允许管道中有低速流体通过，而不用泵抽或分流。

缠绕法的优点是：一般情况下无需开挖，只需利用现有人井，对周边环境的影响小；所需设备可固定在卡车上，便于移动，施工速度快；占地面积少，适合复杂场地作业；可长距离施工；可以带水作业，也可进行间歇式的施工。

5.碎（裂）管法

碎（裂）管法：是采用碎（裂）管设备从内部破碎或割裂原有管道，将原有管道碎片挤入周围土体形成管孔，并同步拉入新管道（同口径或更大口径）的管道更新方法。施工原理如图5所示。

碎管法修复技术适用于陶瓷、不加筋混凝土、石棉水泥、塑料或铸铁管的旧管道更新，而且是非开挖修复技术中唯一能扩大管径的修复方法。适用管径范围为200～1200mm。

三.非开挖修复技术适用范围和使用条件

目前，国内外主要使用的非开挖管道修复技术的适用范围和使用条件见表2。

四.非开挖修复技术发展存在问题

1）无统一的政府机构支持：到目前为止，此项技术的规范制订、发展规划、应用推广还没有统一的政府机构负责，使得在跨部门、跨行业推广非开挖修复技术时需要反复沟通，且难度较大。

2）无统一的施工技术规范：由于没有统一的政府组织主管，国内至今尚无适用于市政燃气、热力、给排水管道等相关的、完整的非开挖修复施工技术规范，没有形成与非开挖的作用和地位相适应、能够有力推动非开挖科技发展的政策法规环境。

3）无统一的预算定额：目前，由于不正常的竞争、无准入制度管束等原因导致一些单价已无实际意义，造成整个非开挖产业浮躁之风甚盛、产业不能持续健康发展。综观全局看来，从定额和市场分析入手，编制非开挖预算定额、提出市场指导价已是当前急需解决的问题。

4）缺乏相应的专业人才：非开挖是一个技术含量较高的行业，涉及的知识和技术领域较为广泛，而由于目前非开挖市场较为混乱，效益不稳，国家各大专院校培养的非开挖人员中直接从事非开挖施工的寥寥无几。

5）非开挖科研投入严重不足：在我国，非开挖修复技术推广的难度在于修复费用居高不下，使得很多中小城市望而止步。费用高的主要原因在于材料完全依赖进口，使得修复成本大大提高。若我国非开挖修复进入全新的阶段，材料能在国内批量生产，那么修复费用也会相应降低。但最看得见也最不可能马上解决的问题，还是技术上的差距。非开挖科研工作作为以社会公益性为主导的事业，其投入应以政府投入为主，但由于没有明确可靠的主管行政部门及资金渠道，导致非开挖技术的研发缺乏连续性与系统性。

五.建议

1.相关技术及管理机构应该尽早制定一些实用的标准和规范，以促进非开挖管道修复技术的科学化、规范化、标准化。

2.管道相关管理运营单位，必须建立管道系统设施的检测、评估制度，加强对现况管线实际运行情况进行及时和科学地了解，对运营安全等级低的管线加强巡查和管理，合理安排修复、更新计划，对老旧管道安全有序地进行改造，避免和减少事故的发生。

3.国家应加大对非开挖修复技术研究的投人，积极引进、吸纳国外先进的非开挖修复技术，形成符合我国国情的非开挖修复技术的应用系统。

六.结论

非开挖管道修复技术作为非开挖技术的一个重要分支，在解决现有管道存在的问题方面发挥着重要作用。目前管道修复技术在国内仍然处于起步阶段，离成熟阶段仍有很大的距离，仍然有许多问题有待解决，尤其是有关技术及管理机构应该尽早制订一些实用标准和规范。管道修复技术不论在经济成本、社会成本还是环境成本方面都有着非常大的优势，具有广泛的应用空间，我们期待着在不远的将来能够看到管道非开挖修复技术有一个更好的发展，实现科学化、规范化、标准化。

参考文献：

[1]钱七虎.岩土工程的第四次浪潮[j].地下空间，1999，19（4）：267-272.