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工程思考丨螺旋缠绕法用于超大口径排水管道非开挖修复

发布日期:2022-06-16 浏览量:216

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随着城市不断发展,排水负荷过大,运营维护工作不到位,导致现状排水管道普遍存在结构性及功能性缺陷,需尽快进行修复处理。非开挖修复技术被广泛应用于排水管道修复工程中,但长度超过5km、管道直径达2000mm的非开挖修复案例较少。

机械制螺旋缠绕技术材料占地面积较小、施工机动灵活、可带水作业,且管道修复后内壁光滑,强度提升,既解决了管道渗漏、破损等问题,也延长了管道的使用寿命。在九江市十里河超大口径排水管道修复工程案例中即采用了机械制螺旋缠绕修复技术。


工程概况


截污管道总长:约5.8km

管材:以钢筋混凝土管为主

管径:DN2000~2200

平均埋深:约10m



截污管道位置分布见下图。


十里河截污管道分布


该管段经过清游及管道CCTV检测,十里河大口径管道共发现缺陷563处,同时管道存在大量渗漏点,部分管道存在严重的脱节、错位缺陷,直接影响提质增效工程效果及十里河下游河道水质。经过反复论证和比选,最终选用机械制螺旋缠绕法对该管道进行非开挖修复。

工艺原理

机械制螺旋缠绕法工艺是将可拆解的缠绕机在井下完成组装,将预制好的PVC-U带状型材及不锈钢带通过原有检查井不断输送到井下的缠绕机上,缠绕机将带状型材及不锈钢带同步缠绕行进,在原有管道内螺旋旋转缠绕成一条固定口径的连续无缝的结构性防水内衬管,并在原管道和内衬管之间的空隙注入水泥砂浆填充,从而形成一条水密性良好、强度高的加强型新管。


施工步骤


管道预处理具体方法见下表。



工程难点


大水量超长距离导排十里河截污管污水收集范围包括两河片区、八里湖新区及经开区部分区域,收水面积较大,污水量较多,且存在破损点位与河水贯通的现象,致使管内流量长期保持(16~17)x104m3/d,常年处于满流状态且流速在0.8~1m/s之间。由于原管道水量大、流速高,同时近6km导排超越难度全国罕见,经过多次技术方案研讨,确定采取“一体化抽水设备抽水+导流管”的临时排水措施进行导排,以解决污水临时排水问题,一体化抽水设备及导流管导排方案见下图。


一体化抽水设备及导流管导排示意



项目采用一体化抽水泵进行抽水,施工现场共配备3500m3/h排水量抽水泵3台,3000m3/h抽水泵4台,2300m3/h抽水泵2台,1300m3/h抽水泵4台;为了确保排水安全性,采用“一用一备”的导排方式进行施工。导排采用防爆型导流管,铺设导排管道共计10.1169km,其中DN1000导排钢管1608m,DN800钢管6066.6m,占比75.8%,每日抽水量为(12~16)x104 m3,满足现场正常导排工作需求。

本工程导排水流量较大,导排管道内部水流为满管状态,由于虹吸效应,导致管道需要承受一定程度外压,为了解决外部气压对导排管道挤压的问题,在导排管道上设置排气阀。由于导排距离过长,为了克服沿程水头损失,在沿程设置增压水箱以保障导水顺利运行。

超大管径修复材料参数确定

机械制螺旋缠绕修复技术可用于DN600~3000排水管道修复,且修复过程占地较小、施工机动灵活、可带水作业、无需破坏井室,适用于本工程超大口径排水管道非开挖修复。直径≥2m的大口径污水管道修复成功案例在国内极为罕见,为保证修复质量及修复效果,施工前对修复材料、注浆方案进行了反复论证及试验,决定采用钢塑加强型机械螺旋缠绕修复技术,且经受力计算,加厚了卷材厚度。修复材料选用91-25型聚氯乙烯(PVC-U)带状型材,1.2mm厚度奥氏体不锈钢带,具体参数见下表。


修复材料及参数


螺旋缠绕完成后,在新缠绕好的管道与原有管道交口处将水泥浆注入新管道与原管道的缝隙,用以填充新旧管道之间的间隙。注浆采用水灰比为1:1的浆液,压力控制在0.1~0.15MPa,注浆需分三次进行,第一次注浆量控制在浆液高度达管道直径30%处即止,待浆液初凝后进行第二次注浆,注浆60%,浆液初凝后,进行第三次注浆。在规定压力下,灌浆孔停止吸浆,延续灌注5min即可封闭注浆口。

有限空间作业安全风险把控


大水量长距离导排过程中如果存在封堵不到位、抽排能力不足的问题,则井下作业存在极大的安全风险。同时管道施工涉及有限空间作业,污水管道中存在硫化氢、甲烷等多种有毒气体,存在中毒、缺氧及爆炸等危险。

为了保证施工安全,在导排施工段前后采用“双气囊+钢板封堵”的作业方式彻底隔绝修复段上下游来水。封堵遵循先上游后下游的封堵方式,上游井位封堵2个气囊,下游封堵2个气囊。高压气囊直径2 000mm,质量约330kg,可承受极限压力0.6 MPa。气囊封堵完毕后,在起始井下游管口安装加厚挡水钢板,钢板封堵采用安全防水冲钢塞,进一步保证封堵安全。封堵完成后,建立专人巡查机制,对每个井位水位上升及溢流情况进行巡视并建立应急预案,确保井下施工人员安全。

人员下井作业前现场进行强制通风,以有效降低作业井内有毒气体浓度和提高氧气含量,同时严格进行气体检测,随时了解和掌握井内气体情况,及时采取有效防护措施,以达到井下作业气体安全规定的标准,为作业人员创造一个安全、良好的作业环境。

修复效果

该工程完工后,CCTV检测结果显示,清淤、修复后,管道内无影响管道结构和功能的损伤和缺陷,管道内壁光滑,强度显著提升。修复前、后管道对比情况见下图。

管道修复前、后对比


结语


机械制螺旋缠绕法因其超高强度、可带水作业、进退自由、施工简便等优势,已被行业内广泛使用,修复效果良好。本工程采用机械制螺旋缠绕技术成功修复直径达2m的排水管道,创造了国内外超大口径排水管道非开挖修复的先例。未来随着技术的不断改进与创新,机械制螺旋缠绕法在超大口径排水管道修复工程中将会有更为广阔的前景。