摘要：污水管網(wǎng)病害修復(fù)是污水處理提質(zhì)增效的關(guān)鍵，以廣東省深圳市龍崗區(qū)鵝公嶺水質(zhì)凈化廠提質(zhì)增效工程為例，通過對片區(qū)污水管網(wǎng)病害缺陷的調(diào)查和常用非開挖修復(fù)技術(shù)分析比較，選用紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為主要非開挖修復(fù)工藝，闡述了3種工藝的修復(fù)原理、工序和在工程中的應(yīng)用。實踐表明，3種非開挖修復(fù)工藝具有較好的修復(fù)效果，鵝公嶺水質(zhì)凈化廠2023年平均進(jìn)廠BOD濃度較2020年提高了37%，提質(zhì)增效工程卓有成效。

關(guān)鍵詞：提質(zhì)增效；非開挖修復(fù)；紫外光固化法；墊襯法；點狀原位固化法

引言

深圳市位于廣東省南部，緊鄰珠江口，屬亞熱帶季風(fēng)氣候，多年平均降水量達(dá)1932.9mm；境內(nèi)水系縱橫、河網(wǎng)密布，地下水位普遍較高，填土層、砂層、淤泥層等地質(zhì)層分布較廣。受外水入侵、管網(wǎng)系統(tǒng)不完善等因素影響，深圳市污水系統(tǒng)曾普遍面臨“低效”運行問題，主要表現(xiàn)為水質(zhì)凈化廠進(jìn)水濃度低。近年來，深圳市大力開展污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效行動，從工程治理和制度完善兩方面著手，加快補齊污水收集和處理短板，取得了顯著成效。

地下水入侵污水管網(wǎng)主要是由于管網(wǎng)病害缺陷引起的[1]，因而污水管網(wǎng)病害修復(fù)成為深圳市污水處理系統(tǒng)提質(zhì)增效的重要舉措。非開挖修復(fù)較傳統(tǒng)的開挖修復(fù)具有施工周期短、作業(yè)面占用小、環(huán)境影響小、成本投入低等優(yōu)勢[2]，尤其適用于建成區(qū)密集、交通繁忙、綜合管線復(fù)雜的區(qū)域排水管網(wǎng)病害修復(fù)施工。

非開挖修復(fù)技術(shù)作為排水管網(wǎng)病害治理的重要措施在深圳市污水系統(tǒng)提質(zhì)增效工程中得到廣泛運用，本文以深圳市龍崗區(qū)鵝公嶺水質(zhì)凈化廠提資增效工程為例，分析了非開挖修復(fù)技術(shù)的選擇、施工流程、工程應(yīng)用、驗收成效，以期為相關(guān)工程提供參考。

1工程概況

鵝公嶺水質(zhì)凈化廠位于深圳市龍崗區(qū)西部平湖街道，處理規(guī)模為5萬m3/d，提標(biāo)后出水標(biāo)準(zhǔn)為準(zhǔn)IV類，廠區(qū)污水收納范圍主要為平湖街道南部片區(qū)，面積約13.4km2。

鵝公嶺水質(zhì)凈化廠污水處理提質(zhì)增效工程主要圍繞提升進(jìn)廠BOD濃度目標(biāo)開展，主要實施子項工程包含源頭地塊正本清源、市政干支管網(wǎng)完善、存量管網(wǎng)缺陷病害修復(fù)、末端總口改造、清潔外水剝離工程。管網(wǎng)病害修復(fù)工程的實施可直接減少地下水入侵污水系統(tǒng)，提升收集污水濃度，同時可減少地下水污染，預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，具有一舉多得的意義。

2缺陷病害排查分析

根據(jù)片區(qū)排水用戶分布情況、地下水位情況、干管水質(zhì)水量突變情況，本工程對鵝公嶺水質(zhì)凈化廠主要污水干支管網(wǎng)進(jìn)行了排查檢測。檢測與評估按照《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181-2012）要求[3]，主要采用技術(shù)手段包括閉路電視系統(tǒng)檢測、管道潛望鏡檢測和聲吶檢測技術(shù)。

2.1 管網(wǎng)缺陷病害分析

本工程共排查檢測污水干支管21.3km，檢測發(fā)現(xiàn)管道病害缺陷共計1525處，其中結(jié)構(gòu)性缺陷1102處，功能性缺陷423處。結(jié)構(gòu)性缺陷中較嚴(yán)重的三、四級缺陷91處，占比8.26%；功能性缺陷中較嚴(yán)重的三、四級缺陷45處，占比10.64%。

2.2 管網(wǎng)結(jié)構(gòu)性缺陷情況

檢測結(jié)果顯示，管道結(jié)構(gòu)性缺陷主要有破裂、滲漏、錯口、變形、腐蝕、脫節(jié)6類，占總結(jié)構(gòu)性缺陷比例達(dá)94.74%。通過對管道結(jié)構(gòu)性缺陷成因進(jìn)行分析可知，變形、破裂的原因主要是外界荷載和壓力導(dǎo)致管道自身結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定程度破壞，主要與管材自身強度有關(guān)；錯口、脫節(jié)的原因主要是管道局部產(chǎn)生不均勻沉降，主要由施工過程中地基處理不充分及地質(zhì)條件變化等引起；腐蝕、滲漏主要是由于管道老化或污水腐蝕導(dǎo)致管道出現(xiàn)毛面或鋼筋裸露情況，該類型缺陷在混凝土管道出現(xiàn)較多，主要與排水水質(zhì)、流速、溫度等有關(guān)。

2.3 管網(wǎng)功能性缺陷情況

檢測結(jié)果顯示，管道功能性缺陷主要有障礙物、結(jié)垢、沉積3類，占總功能性缺陷比例為83.69%。通過對管道功能性缺陷成因進(jìn)行分析可知，沉積、結(jié)垢、障礙物主要是泥沙、磚石等外物進(jìn)入排水管道較多或缺乏清疏形成的管道病害，多與排水源頭管理、管道自身坡度流量等因素有關(guān)。

3修復(fù)工藝選擇

根據(jù)管道內(nèi)窺檢測結(jié)果，功能性缺陷主要通過清淤疏浚解決，結(jié)構(gòu)性缺陷主要采用非開挖修復(fù)方式處理，修復(fù)完成后應(yīng)能滿足管道的結(jié)構(gòu)安全、過流能力及管養(yǎng)方便等要求。

3.1 技術(shù)選擇

本工程修復(fù)缺陷管道均為污水干支管，多位于市政路下方，考慮交通占道、環(huán)境影響、管線保護(hù)等因素，選擇非開挖修復(fù)作為主要結(jié)構(gòu)性缺陷修復(fù)技術(shù)。

3.2 工藝比選

非開挖修復(fù)技術(shù)通常分為整段修復(fù)和局部修復(fù)2種，一般來講，當(dāng)結(jié)構(gòu)性缺陷大于Ⅲ級時通常采用結(jié)構(gòu)性修復(fù)，當(dāng)結(jié)構(gòu)性缺陷為整體缺陷時通常采用整體修復(fù)[4]。不同的非開挖修復(fù)工藝有其各自的優(yōu)缺點及適用范圍，表1為常見的非開挖修復(fù)工藝對比分析。

結(jié)合非開挖修復(fù)工藝特點及適用范圍，考慮技術(shù)成熟度、施工工期、環(huán)境影響等因素，本工程選擇紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為主要修復(fù)工藝，這也是目前深圳市場運用較為普遍的非開挖修復(fù)工藝。

4工程設(shè)計

4.1 工藝設(shè)計

4.1.1 紫外光原位固化法

紫外光原位固化法是一種利用紫外光催化使樹脂材料快速交聯(lián)聚合，形成固化內(nèi)襯材料的修復(fù)工藝，紫外光固化修復(fù)內(nèi)襯材料為玻璃纖維、不飽和樹脂和光引發(fā)劑組成的復(fù)合材料。研究表明，紫外光促使玻璃纖維內(nèi)襯軟管固化的機(jī)理屬于自由基連鎖聚合。

紫外光原位固化法包括以下工藝流程。①將管道內(nèi)部沖洗干凈；②將玻璃纖維軟管放入待修復(fù)管道中；③對軟管充氣使軟管材料緊貼管道內(nèi)壁；④放入紫外燈，以一定巡航速度進(jìn)行紫外照射固化，最終與原管道結(jié)合形成高強度復(fù)合管。

4.1.2 墊襯法

墊襯法修復(fù)利用柔性材料及相應(yīng)填充材料在缺陷管道內(nèi)壁再造一層新的內(nèi)襯層，從而達(dá)到修復(fù)、加固管道的目的。內(nèi)襯材料通常選用塑料墊襯，填充材料通常選用水泥基或環(huán)氧樹脂灌漿。

墊襯法包括以下工藝流程。①進(jìn)行有水導(dǎo)流及管道內(nèi)部沖洗；②將速格墊牽引拉入待修復(fù)管道中并做好固定；③對管道內(nèi)注水將速格墊撐起；④對速格墊與管道內(nèi)壁之間注漿加固。

4.1.3 點狀原位固化法

點狀原位固化修復(fù)是將涂灌樹脂的氈筒用氣囊支撐使之與原管道內(nèi)壁緊貼，經(jīng)過1～2h常溫固化，形成具有一定結(jié)構(gòu)強度的局部內(nèi)套環(huán)。

點狀原位固化法包括以下工藝流程。①將氈筒用調(diào)配的樹脂浸透；②將浸透樹脂的氈筒纏繞在氣囊上，牽引至待修復(fù)位置；③氣囊充氣膨脹擠壓氈筒附著在管道內(nèi)壁；④氣囊泄壓后拉出管道，完成修復(fù)。

4.2 修復(fù)應(yīng)用

4.2.1 修復(fù)設(shè)計

選擇3段管道對非開挖修復(fù)技術(shù)在本工程中的應(yīng)用情況進(jìn)行解析，原管道檢測評估情況見表2和圖1。

W1-W2管段只有一處Ⅲ級結(jié)構(gòu)性缺陷，缺陷程度較為嚴(yán)重，采用點狀原位固化法對缺陷點進(jìn)行局部修復(fù)，修復(fù)長度應(yīng)超過缺陷兩端各20cm。W3-W4管段缺陷數(shù)量多，缺陷密度大，采用紫外光原位固化法對該段管道進(jìn)行整體修復(fù)。W5-W6管段缺陷數(shù)量多，缺陷情況嚴(yán)重，外水入滲量大，且該段管徑較大，過流能力富余，采用墊襯法對該段管道進(jìn)行整體修復(fù)。W1-W2和W3-W4管段屬半結(jié)構(gòu)性修復(fù)，W5-W6管段屬結(jié)構(gòu)性修復(fù)，管段內(nèi)襯壁厚計算參照《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（CJJ/T 210-2014）執(zhí)行[4]。

4.2.2 修復(fù)效果

修復(fù)后的管段如圖2所示。管道修復(fù)完工后應(yīng)進(jìn)行驗收，包括外觀檢測和功能性檢測。外觀檢測通過閉路電視系統(tǒng)進(jìn)行，修復(fù)后的內(nèi)襯管內(nèi)不得出現(xiàn)開裂、起皺、起泡、滲漏、隆起、內(nèi)襯材料脫落等現(xiàn)象。功能性檢測包括管道嚴(yán)密性及樣品特性檢測，管道嚴(yán)密性檢測采用閉水試驗，參照《給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范》（GB 50268-2008）要求執(zhí)行[5]。樣品特性檢測參數(shù)主要有短期彈性模量、短期抗拉強度和彎曲強度，需委托具備相應(yīng)資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測。

5 工程投資及成效

經(jīng)統(tǒng)計，本工程采用點狀原位固化法修復(fù)67處，紫外光固化法修復(fù)1864m，墊襯法修復(fù)1272m，建筑安裝工程費約為758.75萬元。隨著工程實施推進(jìn)，鵝公嶺水質(zhì)凈化廠進(jìn)廠BOD濃度逐步提升，2020年進(jìn)廠平均BOD濃度67.27mg/L，2023年進(jìn)廠平均BOD濃度92.20mg/L，2023年較2020年提升37%，污水處理提質(zhì)增效取得顯著成效。

結(jié)語

上述工程針對深圳市龍崗區(qū)鵝公嶺水質(zhì)凈化廠服務(wù)片區(qū)污水管網(wǎng)系統(tǒng)病害缺陷問題，采用非開挖技術(shù)進(jìn)行修復(fù)。通過工程實踐發(fā)現(xiàn)，污水管網(wǎng)系統(tǒng)病害缺陷問題嚴(yán)重影響了污水處理效能，修復(fù)污水管網(wǎng)缺陷病害對污水處理提質(zhì)增效具有重要意義；紫外光原位固化法、墊襯法、點狀原位固化法作為污水處理提質(zhì)增效工程中管網(wǎng)病害治理的非開挖修復(fù)工藝，具有技術(shù)成熟、施工方便、適應(yīng)性強、修復(fù)效果好等優(yōu)點，可在類似工程中推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]周楊軍，蔣仕蘭，解銘，等.非開挖修復(fù)技術(shù)在城市排水管道維護(hù)中的應(yīng)用[J].中國給水排水，2020，36（20）：58-62.

[2]安關(guān)峰，張蓉，張欣，等.《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)工程施工及驗收規(guī)程》解析[J].中國給水排水，2020，36（20）：71-76.

[3] CJJ 181-2012，城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程[S].

[4] CJJ/T 210-2014，城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程[S].

[5] GB 50268-2008，給水排水管道工程施工及驗收規(guī)范[S].

作者簡介

侯陽陽（1989—），男，漢族，河南鶴壁人，工程師，碩士，主要從事水環(huán)境治理、給排水設(shè)計相關(guān)工作。

趙珊珊（1996—），女，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，助理工程師，大學(xué)本科，主要從事水務(wù)工程相關(guān)項目管理工作。

加工編輯：王玥

收稿日期：2024-04-12