非开挖污水管道修复技术在围垦区域地质中的应用

熊鹏

【摘要】在工业园区管理中，路面裂缝、局部沉降和塌陷大多原因是地下污水管道堵塞、破裂等造成水土流失。根据分析，管理人变更形成历史遗留问题、各类污水排放交叉侵蚀、早期设计局限、各类施工等，都会导致污水管发生破损、路面变形的状况。此外还有入驻企业增多、夜晚排放集中等不合理使用以及在管理方面不到位等方面的原因。本文通过一段路塌陷分析和提出修复方法，探讨以工业园区污水管道非开挖修复运用来满足企业生产不间断需求。

【关键词】非开挖修复;围垦地质;工程案例;管道破裂修复;排水降水

【中图分类号】TU992.3

【文献标识码】B

【文章编号】1671-3362（2020）08-0124-02

1.裂缝、塌陷情况

杭州大江东工业园区位于杭州市萧山区东北部的钱塘江和杭州湾区域，区域大部分是20世纪五六十年代填海、填江（钱塘江入海口）围垦而来的耕地，在21世纪初逐步变更为工业用地，2019年5月变更为杭州市钱塘新区工业园区。大江东区域地质情况主要为上部分布全新统上组冲海积中密——密实状粉土、粉砂层，厚度一般在3-10m左右;中部为第三系上组冲湖积、海积累的粉质黏土、黏土层，厚度一般在5-8m左右。

本工程处于大江东产业集聚区（前进园区），施工区域在东一路非机动车道内，此段路面有不同程度裂缝、塌陷，沉降逐步发展扩大中，经过委托专业检测公司和施工单位配合采用CCTV管道内窥检测技术检查，发现路下污水管道破损、变形和局部断裂水土流失较严重，施工单位受当地建设局委托承担修复工作，论证多次后决定采用非开挖破碎原管道牵引新DN400PE实壁管修复方法。

2.历史发展过程

大江东产业集聚区前进园区原来DN400的PVC波纹管管道建设大多是在21世纪初期分批分段设计施工的，因为园区管理单位的变迁升格和责任人的更换，造成相关的技术档案资料不全或缺失，经过十多年运营，管道有些老化，加上初期招商对企业排污要求不严格，一些污染企业入驻，后期园区规模扩大、大型工业企业排污量增加，路面周围企业一些重载运输车辆数量增多，对城市市政道路、市政管道等破坏加大，整个园区排水管线破损较多。

3.非开挖管道修复技术的优势

非开挖管道适用于老旧、破损管道的改造、修复更新和扩容，也能满足新建工程需要;避免了施工区域拆迁麻烦、全线大开挖施工或修复对环境的破坏，减少了工程的投资;工程两端或中间局部开挖施工作业坑，减少了掘路量及对公共交通、绿化环境的影响;施工机械采用液压转挖设备，噪声低，符合环保要求，减少了扰民因素，社会效益明显提高;更适用于更换坚硬新材质管道且施工速度快、工期短，有效降低了工程成本，施工、使用安全可靠，提高了管道服务性能和寿命，有益于设施的后期养护。

4.污水管道修复前技术论证、流程和工艺选择

修复前我们对周围情况现场调查，搜集一些企业排放信息，制造了一些临时过渡期间排放简易管道以保证现有企业生产，对修复段管道积水排空，采用CCTV管道内窥技术进行内壁检查，最后选用碎原管道——牵引新DN400PE实壁管修复方法流程。

5.管道修復作业

5.1 施工前准备工作

首先用临时围挡封闭管道所在慢车道，在管道两侧的机非隔离带和人行道路面进行破碎，做深井降水管，观察降水速度，如果过慢则中间加深井降水管点，降水的目的是通过合理的降水井布置，降低土体的含水率，使管道周围的土体加速固结，提高土体的稳定性，防止发生流沙、管涌、塌方，从而保证破碎原PVC管道并牵引新PE管进入原管道的顺利施工。同时修复两端头井气囊，封堵阻断上游来水、下游镪水渗出，从而加快降水，使施工段土体含水量达到施工要求。打开施工段所有井盖，加强排风检查，并在两段即将施工的端头井外相邻井间架设临时排水管道，保证周围工业、企业正常生产所需排污。

5.2 施工作业

首先在需要修复端头井外侧挖近60°斜面入钻导向孔坑，坑底到5m深管道成平面坑底，钻机在路面车上顶起车厢成一定角度固定后试搅转，逐级加长转动套管，直径400 mm钻头在导向坑底水平方向穿过井外壁，井下操作人微调整定向钻头进入井壁里原来的PVC管道开始启动钻机，选用控向仪等导航设备在路面对钻头的方向及深度进行有效控制，钻头部安装应能初步把原管径上表面搅碎，钻头等由于自重会加大管道基础搅动。选用轻压慢转的方式进行开钻作业，选用轻压快转的方式进行平直段施工，这种方式可以确保钻具的导向性和稳定性，减少打碎PVC缠绕，增大阻力并最大限度把管道上表面搅碎，施工过程中对钻井过程有扭矩减弱、钻压突变升高、泥浆流失或回流后杂质增多等问题进行密切关注。如出现情况应及时停止施工，找出钻机、导杆和管道内等几方面原因后及时选用相应的解决方式，随后再逐步开钻回到正常的施工作业。

5.3 泥浆护壁水平应用

先打碎原PVC管道，为防止扰动原管道基础的沉降和流沙进入管道，我们采用加压水平泥浆护壁方式，同时注入膨润土调配泥浆，一边搅碎前进一边护壁，为维持原来管道成孔，同时严格控制周围深井降水速度，保持一定水位深度，整个施工过程泥浆流失一些，判断周围土质有无缝隙，关注周围雨排管道、强弱电井室是否有泥浆渗出;工地另一侧都是绿地，有大小乔木和地被植物，关注是否有泥浆从绿地渗出。

5.4 修建骑马井

钻头到达下一井位，人工下井清理原管道PVC碎片，由井口运出，同时校正下一段钻头方向，检查钻头磨损，判断此段土质情况。其中三处之前CCTV管道检查发现的原管道变形段，明显感觉到钻头遇到坚硬物体前行速度慢，需要加大马力，钻机钻速时有时无、扭矩失真，回转到最近井位，发现钻头磨损严重，拆下出井修复，同时调来DN500岩石钻头，第二天更换上，再入管道扭矩失真减少，慢速加大扭力，管道里冲出来混凝土块带入井中。经过技术会议请示主管部门后，我们用骑马井探坑工艺，做探井下挖4m后发现有混凝土堆积风镐打碎，从断面看没有经过振捣，判断是施工剩余混凝土倒入管沟，原PVC管道被压变形，后期使用中企业排污有污染，加上时间老化，变形处出现裂缝，水土流失路面塌陷。

5.5 扩孔

初步钻通，在DN400回钻后，换成DN500、DN550钻头进行两次扩孔，按照施工现场的地质特性，对回扩钻进速度进行有效控制，这样对原来管道上面残渣搅出十分有利。分两三次完成扩孔作业，选用挤扩式钻头进行最后一次回扩作业，让孔壁密实。如出现较大回拖力和回扩扭矩，说明有缩颈现象，必须再进行一次回扩作业，以增加孔壁的稳固性。

5.6 PE焊接回拖

遵循电热熔施工规定，在对HDPE管的管材连接时必须进行合格的焊接，管道打碎清理过程同时进行路面PE管热熔焊接，焊接冷却合格后，一端到达端头井外测作业坑内到原管道上面，钻机反转回拉带入PE管入坑进入原道管道位置。因为管道路面是慢车道也会重载车辆通过，新管道外壁缝隙用灌浆工艺水泥和粉煤灰1∶1拌和替换泥浆，拉管前PE管内埋设同长注浆管，每前进3m注浆一次保持注浆量大于膨润土量，跟踪避开原来井位2m左右开始注水泥浆。由于有之前泥浆护壁和嵌缝水泥浆PE管牵引阻力减少，牵引速度很容易保持均匀，每个井室看PE管外壁磨损很小。

5.7 收尾工作

全部就位后各个井位下人切断井中PE管井口运出来，封堵修复原井窗口，做灌水试验三天观测，合格后拆除修复段头封堵，拆除临时排水、临时降水设施。回填作业坑修复破坏路面和明排降水的机非隔离绿化带以及路缘石等[1]。

6.施工后沉降观察

纵观市政给排水工程施工中选用非开挖拖拉管技术，或多或少都遇到路面沉降问题。其形成原因主要是回扩头质量、泥浆固壁程度不同，或受到地下地质因塌陷密实程度不同的影响等。有缝隙出现在拖拉管外侧也是无法避免的，沉降较大问题易出现在大管径、埋深过浅的管段上，在施工中必須对穿过主要道路下的管段进行预防及加大控制力度。为避免下沉现象出现，护管作业必须分次进行，控制灌入水泥灰浆的水灰比，最大程度上修复原来管道基础。待技术成熟，拖拉入洞管道先冷冻收缩，正常温度微膨胀，这样可以将土体受挠动后的形变情况尽可能地减少。在空隙减少中必须采用与拖拉管道直径相适应的钻头。

7.总结

一年后观察，路面还是有裂缝和微沉降，管道内CCTV观测状况良好，企业排污气味较浓。每个工艺都有优缺点，工艺选用应结合当地环境和资金计划安排而选择。

参考文献

[1]李琰，陈雨喆，杨紫维.城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践[J].工业技术创新.2018（02）

（作者单位：杭州大江东城市设施管养有限公司）