李志伟 陈秀娉
（广东省建筑材料研究院有限公司）
非开挖修复是一种微创技术解决了对地下管线的破坏问题，可以在不能开挖或者能少量开挖的条件下，对江河湖泊、交通要道、建筑物等位置的地下管道来进行修复工作。非开挖修复初始是在石油、天然气等危险行业生根发芽，然后逐渐应用在排水管道和供水管道行业当中[1]。现代新型管道和高端电子探测技术逐渐成熟，非开挖修复朝着多工艺类、多管道设备的方向发展，广泛应用于发达国家和地区。
最近几年，排水系统的建设在我国现代化城市的发展过程当中是处于相对停滞状态的，管道泄漏所造成的直接或者间接损失每年可达数亿元，中国的大部分城市面临“逢雨必积”的尴尬局面。如郑州2021 年720 特大暴雨灾害事件、广东韶关、英德等地在2022 年6 月的洪水事故等城市管网是非常复杂的，就像人体的血管系统，既不能堵塞也不能破，一旦出现问题就会造成严重的后果。同理，城市管网一旦出现堵塞、破裂，那么就会影响到城市的排水问题，更进一步甚至会造成事故发生，人们需求随着社会的发展变的越来越高，对城市的环境看的也比较重要，如果管道出现一些需要维修，传统的维修方式已经很难开展工作，阻碍交通给人们出行造成不便，并且管道的气味会影响周边市民的生活。由于传统维修方式的弊端严重，非开挖修复技术、非开挖质量检测技术和其他先进技术就此诞生。
中国推进现代化城市的脚步逐步加快，有些城市的排水系统由于存在时间过长，无法完全满足现代社会和经济发展的需求，在这里相关部门需要使用新型修复技术，给那些存在时间过长的排水系统进行修复和改造，从而满足社会发展的需要[2]。非开挖检测技术和修复技术相比传统的维修手段更加先进，既能确保城市排水系统稳定运行，又能改善排水效果，从而有效降低排水系统发生大范围故障的可能性。传统排水系统检测和修复技术做比较，排水系统非开挖检测技术和检测技术操作方便快捷，相关的施工人员利用液压设备施工，液压设备在施工过程中噪音比较小，基本不会影响到周围市民的正常生活。相对施工人员来讲，在施工的过程中，需要结合设备在运行过程中的实际情况，对施工工期的具体情况进行调整，确保城市排水系统的施工更加效率，尽量避免施工噪音影响到附近市民的正常生活，给市民提供安静的生活环境。
管道检测基于测试设备的位置分为内检测和外检测两个主要类别。管道检测技术包括:管道监控(CCTV)、声纳(Sonar)、潜望镜(QuickView)、红外线、深穿透雷达(GRP)以及一些还处于研发阶段的先进检测技术，包括管道扫描和评价技术（SSET），所有检测技术都有其不同的优点和缺点[3]。
检查管道是否存在泄漏情况的两种做法：管径在大于Φ1000 的管道，清洁管道以后，由施工人员到管道内部肉眼观察，或者使用CCTV 进行探测，记录那些泄漏点，按照损坏的具体情况来研究是否有必要修理损坏的地方。管径在小于Φ1000 的管道，施工人员无法进入到管道当中，通常利用QV 技术来检测。
2.1 排水管道QV 检测技术应用要点
QV 是便携视频检测技术，能够得到清晰的视频和图像，图像数据可以显示在施工人员身上的屏幕上面，并且会将视频文件同时存储到服务器中。这样的设备对竖井检测效果最好，还可以用于接近竖井管道检测。该技术适用于直径在150～2000mm 的管道。
QV 排水管道检测技术想要发挥出有效作用，需要施工人员使用管道潜望镜视频检测，在竖井内部提前安装的测试仪器，照明系统对管道的内部提供光源，使用QV排水管道检测系统的拍摄能力，给城市排水系统内部提供照明，施工人员能够更深层次的分析城市排水系统内部的真实状况。为了确保QV 排水管道探测技术能够更好的利用在城市排水系统的检测当中，施工人员使用时，必须注意下列问题。首先，合理利用QV 摄像机，拍摄的时候要变焦拍摄注意层次，远距离的管道需要进行合理拍摄。其次，施工人员一般都是在地面上来执行所有的工作，必须做好调节变焦的问题，确保管道内部的实时情况。
2.2 CCTV 检测技术应用要点
CCTV 属于针对地下排水系统的专业设备，CCTV 的施工人员在地表远程操作检测车在地下行动，同时对管道内部进行视频拍摄，施工人员按照拍摄的管道内部视频，对管道内部的情况进行研究和分析，确定地下管道修复用什么样的修复方法最好。声纳设备在检测管道时将传感器头放进水中，利用声纳技术提供出管道内部的准确数据，来确定管道的断面截面直径、阻塞物的形状和管道的变形范围。
CCTV 在应用于检测过程中时，施工人员要将摄像机设备放到管道的内部，对城市地下的排水系统进行内部拍摄，系统可以同时输出画面，利用摄影设备，将拍摄的数据发送到控制台中。控制台属于CCTV 检测系统控制，该系统可以有效地存储图像数据，让施工人员更加精准的掌握管道内部的真实情况，同时做出相应的反应，提升图像数据的信息准确性。2008 年4 月，香港环保工程有限公司，有限公司在苏州工业园区的污水管管道检测和加固工程，是中国中央电视台(CCTV)方法。北京排水集团全资子公司2018 年支持紧急排水，亚太经合组织会议上,采用中央电视台的检验技术，分析城市管道的内部情况。
在各种非开挖技术当中，除了新管道定向钻井技术和旧管网膨胀管技术，修复旧管网实质上是管中管技术，通俗的称管中管技术[4]。管中管技术在国内外被广泛应用，现在主要是有翻转内衬方法（CIPP）、螺旋缠绕方法（Rib-Loc）、点状局部树脂内衬方法、灌浆修复方法和膨胀内衬修复方法等等。
3.1 CIPP 原位固化技术
CIPP 原位固化，属于仿尼龙布和聚乙烯相结合，混合形成一种复合材料，并使用媒介，精准测量城市的地下排水管道大小，缝制对应尺寸的软管，首先用薄膜条把缝接部位缝口，缝口前，确保把排水管道里面的内部气体完全排空，然后使用树脂，利用加热固化的现象，把树脂液体翻转进入管道内部，并对管道有效的加热，确保内部树脂固化，从而实现城市地下排水管道的修复。
3.2 螺旋缠绕法技术
缠绕修复法的主要原理的螺旋缠绕技术，在管道内部以带状存在。在前进当中，需要有效地压制夹钳，在旧管道的北部组成新的排水管道。施工人员必须逐步把新管道向外扩建，最后与旧管道紧紧贴住，以确保新管道更加牢固。在使用修复技术的过程中，施工人员应根据具体的操作过程仔细操作，认真确定缠绕的方向。采用缠绕修复对城市地下排水管道进行修复，不但可以保证管道内壁光滑，提升内壁的通水性能，而且占地面积小，更适用于长距离排水管道的修复。
3.3 点状树脂内衬修复技术
树脂固化利用了专业环氧树脂以及乙烯基树脂，采用锰化合物做成的钻头来当作催化剂加速树脂固化，聚合反应变成高分子的化合物。这种材料为单液注浆，使用的时候施工比较简单，对设备清洗来说也是十分方便的。该树脂和水有着良好的混合溶解性，当浆体遇水后就会自行分散乳化[5]。聚合反应立即进行，诱导时间能够利用配比来进行调节。这种材料对水适应性强，一般的酸碱度和污水都部会对其性能进行影响。例如，解强市公司的主营业务就是通过现场树脂内衬管的无槽修补技术。
3.4 注浆修复技术
注浆修复主要应用于城市地下排水管道出现渗漏及接头部位的时候，或砖质管道需要修复的时候。这种修复技术在应用时，施工人员必须保证管道内部结构完整。管道直径大于0.9m 的管道，不适合应用此修复技术。此外，如果该区域地下结构太过复杂，地表地貌也很复杂，合理的使用注浆修复方法能够应用提高城市地下排水管道修复的效率。施工人员必须将排水管道两端封堵，并按一定顺序将两种不同的浆液倒入管道里面，然后抽出浆液。这两种浆液在管道内会发生化学反应，可以确保城市地下排水管道的裂缝、接头都能得到很好的密封，不但可以提高城市地下排水管道运行效率，而且可以加强管道内部的安全性和可靠性。2017 年，灌浆修复技术主要应用于北京中心城区排水管网改造三期工程。
3.5 爆管衬装修复技术
城市地下排水管道在进行非开挖修复过程中，如果要使用爆管内衬技术的时候，施工人员必须知道排水管道用的什么材料，哪种更适合应用于脆弱的管道修复当中，如果在严重老化的排水管道中，合理使用该项技术来修复，可以大大缩短排水管道的修复进度。安装管道过程中，使用该项技术来修复，可以在很短的时间就能安装出数百米的管道。为了进一步确保城市地下排水管道修复的效率,需要提前进行挖掘工作。
4.1 案例概况
有一条位于佛山市张槎镇街的管道，东面就是河流，西面紧挨着铁路。为能够全面掌握解管道的情况，查清管道内部出现的问题，现施工人员经管理单位所委托，给1 号泵站的盲管进行全面检测。经过检测，发现管道内部存在漏水、断线、甚至是破裂等诸多问题。为了能够让管道正常使用，对这段管道进行全面整改，以达到能正常使用的效果。现场CCTV 观看发现，主要问题是管道断线、漏水、破裂等情况。管道为禅城区重要泵站，盲管埋深较深大约12m。如果这部分的管道不能及时修复，很可能会造成道路塌陷，后面会影响到交通。使用传统修复方法的话，不仅会影响交通，而且成本较高。结合管道的直径和深度，本文主要选用CCTV 质量检测和非开挖修补树脂衬砌修补技术相结合的技术进行非开挖修补和质量检测。
4.2 施工工艺流程
⑴找合适的树脂将毡筒湿透；
⑵把毡筒绑到气囊上面，在监控设备的引领下放入需要维修的地方；
⑶给气囊充气，使气囊膨胀，让气囊上的树脂覆盖下管道内壁之上，保存膨胀直至树脂固化；
⑷把气囊力的气放出，然后把气囊拉出管道；
⑸对管道进行最终施工质量检查。由于该排水管道在流沙层，南边的接口处出现裂缝，管道周围的流沙软土渗到了管道内部，管道周边的土壤流失，造成路基不稳，管道开始下沉，地表开始下陷，使用树脂固化修复的时候，就需要对管道损坏部位进行清理。
4.3 工艺操作要求
⑴树脂与辅料的比例要达到合理2:l 状态；
⑵毡筒必须要真空状态下浸透树脂，侵泡树脂的量必须足够填充管道破损处，因为修复管道破损处时树脂的聚合和渗透会造成部分流失，所以要多加5%～10%；
⑶毡筒一定要牢牢固定在气囊上面，在气囊进入地下管道时防止毡筒脱落；
⑷充气和放气的时候需要均匀慢速进行；
⑸树脂在固化时，气囊里面的空气压力要保持在1.5MPa，确保毡筒紧贴在管道内壁之上。
4.4 施工过程
⑴毡布的切割必须按照管道破损的情况来定，必须在防水密闭车间或者是施工车辆进行，切割出所需要尺寸的大小。切割长度大约是气囊的3.5 倍，确保毡布重叠在气囊之上，毡布的宽度必须比管道损坏出前后都超出5 厘米之上，来确保毡布能够和管道紧紧贴合。
⑵在混合树脂固化剂的时候要按照管道的实际情况进行，按照供应商的要求进行配比，配制出树脂固化液，用搅拌设备搅拌均匀，达到液体颜色均匀无泡沫，并且几下湿度。在施工现场制作的所有树脂都需要留一剂样品，对样品进行检测性能。
⑶树脂浸泡将树脂用适当的工具均匀铺在毡布以上。毡布厚度通过折叠达到预定值，树脂在涂抹过程中反复涂抹在新的毡布表面上，中间为了布夹带进空气，必须利用滚轮把树脂压到毡布当中。
⑷毡筒经过树脂浸泡后利用气囊安装。在施工过程中，为了在气囊和管道中间形成隔离层，采用保护膜将气囊绑扎，然后将毡管束在气囊上，在滑动中防止滑动或脱落。气囊送入管道待修复地点时，需要连接气管，且不能让毡筒与管道内壁进行接触。在气囊到位后，给气囊充气，让气囊膨胀起来，毡筒紧贴管道内管道。压力需要保持一段时间，直到毡布在室温下固化。固化后释放气囊内的空气，然后把气囊拖出，记录下固化的时间与压力。
实践证明，应用管道检测评估、非开挖修复这些高新技术可以大大提升排水系统的维护与管理效率，对地下排水系统的诊断、分析、维护和评价都提供了可行的建议。在城市地下排水管道应用非开挖检测技术和维修技术，可以确保城市地下排水管道的检测和修复水平能够变得更好。
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