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城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践
作者：李琰 陈雨喆 杨紫维
来源：《工业技术创新》2018年第02期
摘 要： 优选城市排水管道修复工艺，通过实践验证在不同工况参数下的适用性。从性价比等层面对开挖修复和非开挖修复进行优劣势分析，以非开挖修复作为首选方案。对比8种通用的非开挖修复工艺，从修复后的管道强度和口径适用性等方面优选原位固化内衬法和机械制螺旋缠绕法作为最为适合的两种工艺。在特定工况下开展实践，表明：当管径≥1 200 mm时，适宜采用机械制螺旋缠绕法；当管径
关键词： 排水管道；非开挖修复；管径；优劣势分析；原位固化内衬法；机械制螺旋缠绕法；紫外光固化法
中图分类号：U175.2 文献标识码：A 文章编号：2095-8412 （2018） 02-065-05 工业技术创新 URL： http： //www.china-iti.com DOI： 10.14103/j.issn.2095-8412.2018.02.014 引言
当前，我国城市排水管道根据城市规模的不同，存在着各自的问题。中小城市缺乏专业的城市排水工程管理人员、排水设施不完善、排水管道堵塞和泄漏问题严重[1]；大城市排水负荷过大，管道的清理维护无法定期实施，导致管道存在一系列的结构性及功能性缺陷，如破裂、变形、腐蚀、接口脱落、异物穿入、沉积、障碍等[2，3]。
本文针对上述问题，开展城市排水管道修复工艺的优选方法研究，并应用于实践。首先，从经济成本、修复性能和影响性等层面对开挖修复和非开挖修复进行优劣势分析，以非开挖修复作为首选方案；其次，全面对比多种通用的非开挖修复工艺，从修复后的管道强度和口径适用性等方面优选最为适合的两种工艺；最后，在相同工况下对两种优选工艺进行对比，对比刚度系数要求和过流能力等，通过实践分析和验证了非开挖修复工艺在不同参数下的适用性。 1 开挖修复和非开挖修复 1.1 优劣势分析
假定排水管道管径为最常见的DN500～DN800，埋深3～6 m。为尽量减小对周边环境和周边管线的迁改等影响，在使用传统开挖工艺更换管道时，采用沟槽开挖后支护的方式。在中心城区，该方式相比大开挖放坡修复，能够极大减少周边管线迁改、土方堆积和外运以及路面恢复的工程量，大量减少投资。但即便如此，考虑到更换管道的工作面宽度、支撑厚度等要求，沟槽底部的开挖宽度至少为2.7～3.0 m，更换完成后恢复路面的综合单价约为3 000～3
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500元/m（假设不对周边管线造成影响，不考虑对其他权属部门管线进行改迁的情况）。而在城市老城区，地下管线往往纵横交错，十分复杂，若采用开挖工艺，即使是采用影响其他管线最小的沟槽开挖后支护的方式，也会对周边管线产生影响。因周边管线属于正在使用的管线，除动迁部分产生的恢复费用外，各权属部门临时供水、供气、供电等措施也会产生大量费用。该部分费用由各权属部门报价，往往无法精准估算。
对于DN500～DN800的排水管道管径，非开挖修复的综合单价约为5 000～8 000 元/m。从经济成本的角度看，在开挖修复对周边管线及障碍物基本无影响的情况下，开挖修复有一定优势。但对于管道大面积维护与修复，存在着种种制约，如城市繁忙的交通、错综复杂的地下管线、环境保护、绿化保护、周边构（建）筑物保护等，使得传统开挖修复带来的经济成本十分高昂。随着公众对大中城市交通阻塞的关切程度不断提高，非开挖修复在社会成本及环境成本等方面的优势将越来越受到重视。地下管线修复指南的编制，也将更好地指导非开挖修复方法的合理选择[4]。 1.2 工程方案判定
根据章节1.1的分析，一旦具有非开挖修复的条件，务必鼓励采用非开挖修复。工程方案判定条件如图1。
2 非开挖修复工艺对比与优选
目前，通用的排水管道非开挖修复工艺有8类，各自的工艺方法也不同，其对比见表1[5-8]。考虑整体修复、修复后强度和口径适用性等因素，原位固化内衬法[9]和机械制螺旋缠绕法[10]最为适合。 3 应用
在相同工况下对两种优选工艺进行对比。管道为钢筋混凝土管道，埋深分别取3 m和6 m，原管道过流能力以满管计。地面下2 m有地下水，土的重度为18 kN/m2。活荷载主要为车辆荷载，按保守计算计，统一取埋深3 m时的值，即10.18 kN/m2。
在原位固化内衬法中，采用紫外光固化法，光固化玻璃纤维布增强软管材料短期弹性模量为6 500 MPa，长期弹性模量为3 250 MPa。
在机械制螺旋缠绕法中，管材短期弹性模量为3 000 MPa，长期弹性模量为1 500 MPa；钢带短期弹性模量为206 000 MPa，长期弹性模量为103 000 MPa。根据厂家提供的参数，600 mm≤管径
两种工艺修复后的工况对比情况如表2所示。 4 讨论与结束语
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在同时满足刚度系数要求和过流能力要求的前提下，原位固化内衬法过流能力更强，机械制螺旋缠绕法刚度系数更好。在管径
目前，在上海、广州、成都等城市，管径较小的排水管道已大量采用原位固化内衬法进行修复，效果良好。北京市学知桥排水干管（d1800）采用机械制螺旋缠绕法进行带水抢险修复，修复后运行良好。成都市新南门排污干管（d1600过江倒虹管）正在采用机械制螺旋缠绕法进行带水修复，目前进展较好。 参考文献
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Abstract： To optimize the rehabilitation process for urban drainage pipelines and demonstrate their applicability under different working conditions through practice. The advantages and disadvantages of the excavation and the non-excavation rehabilitations are analyzed from the
economic cost， and the non-excavation rehabilitation is treated as the first choice. By comparing 8 non-excavation rehabilitation processes， the in-situ curing lining method and the mechanical spiral winding method are selected as the two most suitable processes from aspects including strength of repaired pipelines and caliber applicability. Practice in specific conditions shows that， when the