静压裂管更新法在漆塘污水提升泵站进水管道修复上的应用

徐晓佳 黄鹏

随着近年来城市迅速发展，道路修建及污水量的逐年增加，管道的破损率越来越高。随之污水管道的修复方法也在不断发展，本文主要介绍污水管道非开挖修复中的静压裂管更新法在指定破损管段的修复过程，采用承插式子母扣连接方式，从而探讨污水管道非开挖修复的前景及意义。

一、污水管道非开挖修复历史

早期，受污水管道管材及施工方式的限制，采取大开挖方式进行管道修复。但部分污水管道敷设于建筑物下、距离建筑物边缘较近，或者管道埋深较深，地下管线错综复杂，给开挖施工带来了不小的难度，故现今大多采用非开挖施工进行管道修复。

二、污水管道非开挖修复流程及分类

污水管道非开挖修复的通用流程大致为：收集管道修复工程基本信息→管道清洗→管道内部检查→确认管道损坏参数和修复→选择非开挖修复方法→非开挖工程设计→管道修复工程施工→测量检验和验收。污水管道非开挖修复主要分为两大类：点状修复及整体修复。点状修复常采用的方法主要有嵌补法、注浆法、套环法、局部树脂固化；整体修复常用的方法有现场树脂固化(CIPP)、螺旋内衬(SPR)短管内衬、牵引内衬、裂管法等。裂管法根据动力源可分为静压裂管法和气动碎管法两种工艺。静压裂管法是在静力的作用下破碎原有管道或通过切割刀具切开原有管道,然后再用膨胀头将其扩大;气动碎管法是靠气动冲击锤产生的冲击力作用破碎原有管道。我国针对裂管法短管管节处闭水处理方法也有很多，主要的方法有止水环、止水胶、遇水膨胀止水带、承插子母锁扣、热熔等，对于这些处理方法各自有各自的优势。本次工程采用的是整体修复法中的静压裂管更新法，静压裂管法是管道原位全断面修复技术中的一项新工艺。本工程采用三道子母锁扣方式进行管段连接。

三、静压裂管更新法的工作原理

静压裂管法的工作原理是将已破损的原有管道管位作为导向，使用裂管设备从原管道需更换起始处将其割裂后向外扩张，将旧管碎片挤入周围土体使管孔胀扩，同时将HDPE 管道拉入原管位以完成结构性的更新改造，并现浇混凝土检查井的施工方法，更换的新管段通常比原有管径大一到二级。该施工设备系统主要由液压动力源、液压拉杆机、支撑架、相应数量的拉杆以及裂管器组成。

四、静压裂管更新法的优缺点

静压裂管法的优点较多，主要可概括为以下几点：（1）不仅施工简单易行、速度快、造价省，而且对管道的清洗要求不高。（2）裂管施工将原破损管道更换为完全结构性新管道，同时也满足了更新的需求。（3）施工使用液压设备噪声低，符合环保要求，根据需要和管道沿线相邻管道情况，可进行同径或大一级口径的HDPE 管道更换。（4）结合整个作业段的时间考虑，平均每天一台机械设备可以完成60m/d 更换速度，与明挖法相比，工期节约100d。综合单价在3000 元/m，比明挖法节约2000 元/m。

同时，静压裂管法也有一些不足之处：（1）破碎旧管时对土体的挤压和振动会对周边建筑物产生危害。（2）施工时需安装护套以保护新管，单次更换管段长度短，一般小于100m,且弯头处理较为困难。（3）需对局部塌陷进行开挖施工以穿插牵拉绳索或拉杆。（4）如果裂管法施工遇到顶管障碍中断，需开挖出障碍物后方可进行后续施工。

五、静压裂管更新法的适用范围

该方法对于管材适用广，既适用于塑性管材（如钢管、塑料管）的破碎，原管以条带的方式被割裂，也适用于脆性管材（如铸铁、水泥和陶瓷），原管以碎块的方式被胀裂，适用管径范围为75 ～2000mm。非开挖更换非压力管（锁扣连接方式）和压力管道（热熔焊接方式），根据需要可同径或口径扩大一级更换管道。

六、本次工程项目概况

本次工程施工地点位于无锡市宝界公园内，需更换管段为太湖风景区漆塘污水提升泵站进水管道，该管道原管材为PE 双壁波纹管，外径dn600，长度75m，其中W21-W22 井段管长51m，W22-W23 井段管长24m。

经过CCTV 探测视频看出，该管段存在破损、变形、塌陷、错口、渗漏等问题，两段管段轴线不在一条直线上，原管道因回填物等外压荷载已整体变形失圆，局部破裂并塌陷严重。本次施工采用裂管设备将破损管道替换为全新的聚乙烯HDPE 实壁管道。

图1 液压设备

图2 HDPE管段

图3 工作井内胀裂管顶管设备

七、工程前期准备工作

根据原有管道施工时的岩土勘察报告，明确各土层厚度、颗粒度承载力等数据参数，给出修复管线的横断面及剖面图，确定新管道埋设深度，附近管线的布设情况等。施工前应获得管道沿线1.0m 范围内地下管线资料，现场核对相邻市政管线，进行安全性评估，保证裂管施工不得影响周围管线与设施。提前办理好各项手续，明确施工范围，做好围挡等保护措施，安排好交通疏导。

八、管材设计及工作井选择

本次工程采用实壁HDPE 管材，管径选用dn630，PN0.8MPa，管材壁厚30.0mm。由于现场施工条件及设备工作能力限制，选择每节HDPE 管道设计长度为1.2m，管道采用三道子母锁扣连接，管道口锁扣部件由数控机床精加工完成。由于漆塘泵站进水管所在工作井位于宝界公园入口内道路旁，平时公园内交通量不大，故仅需将原有井位进行改造，不另设工作井，施工期间采用临泵调水以免影响漆塘泵站原有运行工况。

九、本次工程施工主要流程

工作流程：CCTV 检测→安装钢制外模→拆除原检查井挖掘形成工作井→胀裂管和牵拉液压设备系统安装→裂管施工→新管道CCTV 检测→闭水试验→设备拆除→拆除内外钢膜→检查井绑扎钢筋和混凝土浇筑→安装钢制内膜→井内管端口密封处理，其中新管材需进行HDPE 短管热熔焊接或锁扣接头精加工。前期准备工作完成后，在工作井内安装好胀裂管和牵拉液压设备系统，裂管设备吊放在起始井内，以破损管道中心和所在井壁面为基准，安放平整，液压动力设备放置在井外，设备支撑稳固，然后开始施工。施工完成后，需对更换的新管道进行闭水试验等一系列质量检测，确保其达到所预期的修复要求。

十、施工注意事项

（1）裂管设备安装：当导向杆已到达管井口时，应停止连接快装杆；将磁性挡块放入铰接杆两端的凹窝内。（2）管道就位：拉管过程中在新旧管壁之间需填入柔性材料以减少摩擦；施工时记录推拉杆连接数量以推断推拉杆位置；PE 管拉入拖动过程中记录最大压力值变化；准备充足，施工安排合理有序，严格填写施工记录。（3）回拉管。回拉管过程中如遇管道突然停止不前，可能是管道被重物压住所致。应在被卡住的地点开挖，移除重物，继续回拉。回拉管过程如起点时裂管头被卡住，可能是因为旧管周围土体密度大所引起。应取下裂管头，用割刀割裂旧管，垒土坝注水，淹没管顶，蓄水一天，浸软土层，抽走蓄水，继续回拉。

十一、受限原因分析

早年非开挖修复方法推广的难度主要在于修复费用的基数庞大，使得很多中小城市望而止步，其实综合考虑交通、周围管线开挖的危险、市民的生活质量等因素，非开挖修复的费用是可以接受的，而且费用高的主要原因在于材料完全依赖进口，若我国非开挖修复技术研究进入全新的阶段，材料能在国内批量生产，那么修复费用也会相应降低。目前非开挖修复技术受限主要由于以下几点原因：

（1）国内设备配套性差，政府应引导企业消化引进技术设备；（2）国内没有统一的行业标准，国内也没有管道修复前后检测评价技术和评价标准；（3）国内懂相关修复技术的专业人才缺乏。

十二、发展前景及意义

住房城乡建设部在《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术（第一批）》及江苏省住房和城乡建设厅《江苏省建设领域“十二五”推广应用新技术和限制、禁止使用落后技术目录》（第一批）、《江苏省建设领域“十三五”重点推广应用新技术和限制、禁止使用落后技术公告》（第一批）推广名单均将非开挖埋管技术列入其中。

由上述批文可以看出近年来国家正在大力推广管道非开挖修复技术，随着地上建筑及地下管线的完善，非开挖修复技术在我国的发展是可以预测的，我国应该多方借鉴国外先进的技术，在不久的将来，此技术必定会在给水排水和市政行业推广，并且广泛的应用于城市管道的修复中。