市政道路現狀排水管道清淤修復技術研究

房宣臣

(中鐵十五局集團第三工程有限公司 四川成都 610000)

1 引言

本文依托項目為成都東部新區三岔湖環境綜合治理工程，位于成渝經濟圈雙城交通網中間地帶，地理位置極其重要，沿線多個重點建設項目正值施工，因此道路保通極其重要。管道新建施工周期長，尤其深基坑管道施工勢必需放坡斷道，影響通行，故而三岔湖項目現狀污水管道D800鋼筋混凝土管道設計保留[1]。

項目依據四川鑫和信探測工程技術服務有限公司采用內窺CCTV法檢測(內窺CCTV法即管道機器人內窺攝像檢測法[2]，由控制設備、升降平臺、深感攝像頭、爬行裝置構成，可以在管道內自由移動，并跨越管道內障礙，將管道內各類信息匯總傳輸至井外中樞顯示屏)成果，檢測顯示原有污水管道結構缺陷較多，對運營存在較大安全隱患[3]。需對現狀污水管道進行清淤修復，以保證現狀污水管道正常使用。項目施工采用管道原位修復(紫外光固化修復、管道內襯鋼圈)及清淤疏導技術，管道不開挖，道路不導行，僅需占用綠化帶停放施工機械。在污水檢查井內進行各類施工，較之傳統工藝而言，清淤修復技術不僅縮短了施工工期，而且可節約工程成本，具有非?？捎^的發展前景。

2 管道原位修復說明

現階段管道原位修復技術主要包括管道內襯鋼圈、高分子橡膠短管置換、人工玻璃鋼接口、紫外光固化修復等。

人工玻璃鋼接口適用于管徑小于800 mm的鋼筋混凝土管道，且管道內部損壞程度較輕。

內襯鋼圈、短管置換適用于管徑小于600 mm的鋼筋混凝土管道及高分子管道，管道內部損壞輕重均可。

紫外光固化修復適用于管徑大于600 mm的鋼筋混凝土管道及高分子管道。

本項目結合管勘報告，采用紫外光固化修復、管道內襯鋼圈施工工藝[4]。

3 現狀管道清淤修復主要技術

3.1 施工設備

(1)3 t隨車吊:用于現場內襯鋼圈、各種小型機械的隨吊隨用。

(2)打氣泵(電動空氣壓縮機1 m3/min):用于氣囊充氣封堵管道。

(3)3 t卷揚機:用于管道內襯鋼圈、清洗軟管拖入檢查井。

(4)渦輪風機(鼓風18 m3/min):用于紫外光固化軟管漲管。

(5)12 t液壓千斤頂:用于管道內襯鋼圈頂進。

(6)1.5 kW排風機:用于管道內通風[5]。

3.2 管道封堵及導流

現狀污水管道清淤和修復施工過程中，基于堵水、堵氣和防止有害氣體進入作業管道的要求，需要進行管道封堵，考慮轉運及施工周期因素，現場采用氣囊封堵的方式。為保證氣囊封堵時氣壓安全及上游水正常排除，清淤及管道修復過程需進行管道臨時導流作業。具體措施:

(1)封堵施工:選擇三個檢查井段為一個施工段(長度約120 m左右，施工段不宜過長，否則當天無法完成，存在較大安全隱患且不利于有毒有害氣體的排出)，先進行上游封堵，封堵完成后待水排放完畢進行下游封堵。管道端頭采用專用氣囊封堵，封堵作業前先檢測氣囊是否完好、封堵管口打磨是否平整無毛刺。合格后采用電動空氣壓縮機氣囊加氣，現場由3名專業技術人員進行氣囊封堵施工，一人井內氣囊封堵作業、一人井口安全觀察、一人井上鼓風機加壓。氣囊封堵完成后觀測15 min無變形后進行下道工序；在管道清淤和修復施工過程中，安排專人觀察壓力表，監測壓力并形成書面記錄，壓力值控制在要求范圍內保證作業人員安全(見圖1)。

(2)管道導流:為保證污水管道正常使用及防止上游水壓力過大，需將上游檢查井的水導入下游檢查井內，保證污水管道整體正常運行?，F場采用出口直徑100～300 mm的污水泵進行抽水，臨時橋接排水管道采用直徑100～300 mm的排水軟管，排放距離為施工段距離(三個檢查井長度約120 m)，污水抽水泵端頭加裝膜過濾裝置，排水軟管與檢查井部分采用支架臨時固定[6]。

3.3 管道清淤

進行現狀污水管道內襯鋼圈/紫外光軟管固化修復前，應先將污水管道封堵并將管道內部污水、雜物清理干凈。具體施工方法為:首先聯系污水處理廠，以便清理出的雜質污水有地排放，嚴禁隨意排放。其次使用高壓水槍沖擊疏通管道，將管道內淤積的雜物疏導至檢查井，采用卷揚機吊裝提運和城市大功率吸污車抽排的方式進行清理；對于污水管道內存在的混凝土建渣堵塞部位，采用空壓機風鎬疏通方式人工清理。最后，在管道清理完畢后，再次使用管道內窺機器人CCTV法復查，直至管道清理干凈方可進行下道工藝(見圖2)。

3.4 管道內襯鋼圈

項目現狀管徑為D800鋼筋混凝土污水管道，同等直徑管道內襯鋼圈作業前先對鋼圈進行防腐處理，采用納米膠泥均勻涂刷2 mm于鋼圈外表面。在檢查井內將內襯鋼圈按照每節500 mm的長度，分段分節頂進進行內襯作業，相鄰鋼圈連接采用電焊焊接工法連接。鋼圈材質為65 Mn優質碳素結構鋼，碳素結構鋼厚為3 mm，每節長度為500 mm，接口為正螺旋螺絲口。頂進裝置為液壓千斤頂，施工前需先將液壓千斤頂進行標定，千斤頂安裝于檢查井內，安裝完畢后經現場安全技術檢查通過后方可使用[7]。鋼圈連接應嚴絲合縫，不得有變形、扭曲、彎折現象。每頂進一節鋼圈，應觀察周邊土體及管道變形情況，如有問題應立即停止施工，會同設計、業主、監理、地勘現場研討解決方案，處理完畢后繼續施工。

工藝流程:污水管道檢查井通風處理→管道兩端封堵導流→管道內部二次檢查→管壁局部凸起物磨平處理→管道內部變形或破損嚴重處CCTV管道內窺檢測，根據檢測結果在破損部位周圍進行水泥漿壓漿加固處理→內襯鋼圈固定、方位定向→內襯鋼圈液壓頂進施工→頂進過程監控量測周邊土體及檢查井變形情況→五方責任主體現場確定處理方案→交替循環進行內襯鋼圈液壓頂進施工和管道變形處理→頂進施工完成→CCTV內窺法驗收檢測[8]。

3.5 拉入式紫外光原位整體固化修復

管道紫外光固化連續整體內襯修復工藝適用于圓形管道和彎曲角度小于45°的折線型管道修復，一次修復最長可達200 m，修復內容主要包括雨污水管道塌陷、變形、脫節、滲漏、腐蝕和破裂等等(見圖3)。

項目現狀污水管道采用紫外光固化修復，所用材料主要為遮光防護膜、耐酸復合型玻璃纖維、光敏樹脂(即在紫外光照射作用下樹脂單體與預聚體由光敏劑引發聚合反應，生成耐水型涂膜)和高纖維內膜。共同作用下修復現狀污水管道厚度不低于6 mm[9]。

工藝流程:確定兩個檢查井段為一個施工段(每個施工段長度約為80 m)→污水管道檢查井通風處理→管道兩端封堵導流→管道CCTV內窺法二次檢查→機械設備安裝定位→和施工段長度相等的遮光防護膜順污水檢查井安裝于施工段(保護內襯各種軟管不被現狀污水管道突起物損傷)→將耐酸復合型玻璃纖維、光敏樹脂和高分子材料軟管從檢查井拖入并封堵軟管兩端→渦輪風機向軟管內充氣直至軟管完全飽和膨脹→安裝軟管與遮光防護膜粘合，并在軟管端頭、內外管道接觸部位進行防滲處理→調試紫外光設備車的行駛速度(v≈0.3 m/min)、溫度照度等各類參數保證內襯軟管完全貼附在現狀污水管壁上→紫光固化完成后移除設備車、拆除軟管兩端封堵→CCTV內窺法驗收檢測。

4 施工質量保障措施

4.1 嚴控清淤及CCTV內窺檢測工作

現狀污水管道清淤時，使用20 cm刮斗從施工段起點檢查井作業至終點檢查井后，刮斗表面帶出雜物重量小于0.06倍管道長度重量為合格。

CCTV檢測儀是用來檢測管道內部各類情況的新型智能化設備，取代了肉眼目測法觀察管道內部情況的局限性。本項目現狀污水管清淤及修復全階段都需要CCTV內窺檢測方法的參與，因此在施工準備、施工過程及施工驗收全過程必須嚴格保證量測精度，以便各項工作正常開展。

4.2 控制內襯軟管材料質量

紫光固化軟管修復對內襯軟管材料要求很高，因此內襯軟管廠家必須符合相關部門組織要求并具備產品合格證、第三方抽檢合格證書，且在運輸過程中采用遮光型貨車運輸，運輸至施工現場嚴格存放于遮陽棚內，以保證運輸及存放過程不受太陽光照射。進場后材料必須進行復檢，由具備資質的第三方單位復檢合格后方可使用，以保證施工質量[10]。

4.3 控制紫外光固化質量

(1)卷揚機拖入內襯軟管時要保證速度均勻，不可過快或過慢。以鋼筋混凝土管道為例，正常情況下速度v≈6 m/min，現場施工前先進行速度測試。

渦輪風機充氣開始時精細控制加壓速度，初始階段為0.001 Pa/min；待壓力達到0.01 Pa時，按照0.01 Pa/min加壓；待壓力達到0.1 Pa時，按照0.05 Pa/min加壓；待壓力達到0.2 Pa時保持10 min，然后進行內襯軟管充氣施工。

紫光固化施工過程中嚴格控制光固化設備車行進速度和光照強度、溫度，固化過程始終采用CCTV內窺法進行監控，以便根據固化效果隨時調整，如有突發情況應立即停止紫光固化施工，人員撤離，現場立設警示標志，待情況明朗并解決后再繼續施工[11]。

(2)在管道修復過程中，現場存在部分井段滲漏較嚴重，并已造成水土流失，為防止管道沉降，保證管道修復施工安全和后續污水管道的正常運營。須對滲漏點有錯口或脫節部位采取水泥漿注漿措施進行加強處理，注漿壓力及范圍現場確定[12]。

5 井下作業安全措施

5.1 一般規定

(1)現狀污水管道清淤施工以機械作業為主，嚴格限制人員下井作業。存在難以清除的混凝土建渣等淤積物，人工清理時必須制定專項施工方案并經監理、業主審批合格后方可進行。

(2)管井施工人員必須經過專業安全技術培訓并經考核合格后方可進場施工。施工單位在現狀管道清淤修復前，應對作業人員再次進行通風、通訊、檢測有毒氣體、地下照明設備使用專項培訓。

(3)管井施工，應對作業人員進行體檢，體檢合格方可進場，并嚴格控制作業人員的年齡，現場以不超過50歲為宜，且按照國家規定嚴禁使用超過60歲人員。

(4)管井施工每一施工段實行審批制度，每一施工段施工前，首先向監理單位申請，審批通過并由專業監理工程師在下井令上簽字后方可施工[13]。

5.2 通風及氣體檢測

(1)管井施工前，先打開現狀污水管道施工段井蓋及上下游相鄰井蓋通風，通風時間要求大于30 min，若30 min后井內仍存在異味或氣體檢測不合格應使用鼓風機輔助通風，直至管道內無異味且氣體檢測合格方可進行下步工序。

(2)管井內氣體檢測主要是測定氧氣含量，及管井內部有毒有害氣體、易燃易爆氣體是否在規范允許范圍內，若測定不合格必須采用機械輔助排出，直至管井內氣體檢測復檢合格為止。有條件的項目可為井下施工人員配備防毒氧氣面罩，輔助工人施工。

5.3 照明和通訊

(1)現狀污水管道清淤修復嚴禁夜間施工，井下作業人員應配備微型防爆式強光頭燈，每次下井作業前應檢查頭燈照明狀況。

(2)現場通訊要求采用專用對講機，進入管井內作業前需實現調整同樣頻率并相互測試，測試合格后下井作業，且作業人員事先約定好明確的聯系方法，不建議采用手機通訊。

6 結束語

綜上所述，市政道路反復開挖不僅造成大量資源浪費，更反映出城市管網施工技術的落后，而通過采用非開挖現狀管道原位修復的方式，不僅緩解了日益加劇的城市交通壓力，而且節省了投資、加快了施工工期，具有良好的發展前景。