高密度聚乙烯缠绕结构壁管在内衬法修复大口径排水管中应用

摘要：本文介绍了HDPE缠绕结构壁管材用内衬法修复大口径排水管及在环形空间水平注浆的方法、工艺和特点等；由其独特的工艺可以看出在修复大口径排水管时采用该方法的实用性。

关键词：非开挖 内衬 修复 水平注浆 排水管

1.前言

随着现代化建设进程的不断加快，城市建设日趋发展，大量下水管道需要被更换和修复。开槽更换管道越来越受到来自政治、经济和环境方面的压力和限制。所以，现代科技的发展有了非开挖修复地下管道，该技术与传统的“挖槽埋管法”相比，具有不破坏环境，不影响交通，施工安全性好、周期短、社会效益显著等优点。

非开挖管道修复技术包括原管更换法、内衬法、喷涂法、灌浆法、机器人法等方法。从目前国际国内采用的管道修复方法来看，内衬法修复地下管道已比较普遍，且多采用具有可变性塑料介质拖入原管，利用热力或化学方法使材料硬化的方法修复原管。该技术一般适合修复一些中小口径的管材。

在杭州市秋涛北路雨水管加固工程中，设计采用HDPE缠绕结构壁管内衬加固原有的DN1500和DN1800砼雨水管道，在两管环形空间采用水平注浆填充的方法，有效解决了大口径原管加固修复的技术难题，该方法施工安全性好、周期短、综合成本低，社会效益显著。

2．工程概况

秋涛北路雨水管加固工程位于杭州市江干区秋涛北路，由采荷支二路至太平门直街段，该段管材投入使用才一年多，因原雨水管内合流部分污水，造成雨水管上部腐蚀严重，部分严重的管段已露筋。如从新更换管材成本太高、施工周期太长，且会影响到秋涛路的交通通行。

通过专家的不断验证，设计采用内衬法加固原有管道。秋涛北路雨水管加固工程在原DN2000ｍｍ砼雨水管内安装DN1800ｍｍHDPE缠绕结构壁管8段（两检查井之间为一段）共306米，在原DN1500ｍｍ砼雨水管内安装DN1300ｍｍHDPE缠绕结构壁管10段共408.7米，总长714.7米，共开挖3个下管口供注浆管和内衬管进入原砼雨水管内进行施工作业，其中砼雨水管和HDPE缠绕结构壁管间环形空间采用配合浆填补，合计完成理论注浆方量222.83M3。

施工主要工作和流程：施工前准备开挖工作面及定位（注浆）管的加工原管内清淤安装定位（注浆）管安装内衬管及焊接接口注浆管段清理、工作面的封闭、检查井的修复安装完毕。

目前，国内很少有类似工程施工经验可供参考和借鉴，给施工带来了一定的难度。主要技术难度在于HDPE内衬管的安装和环形窄空间的水平注浆。

3．开挖工作井

工作井开挖是为了有效配合定位管和内衬管的安装，故工作井开挖点应根据整体的管道情况选择。要求开挖面方便上下管材和安装人员。

4。HDPE内衬管安装

4.1 高密度聚乙烯缠绕结构壁管的介绍：

高密度聚乙烯（HDPE）缠绕结构壁管是一种内外壁光滑、中空工字形结构，根据选用口径不同，先挤出不同规格的四方管，经缠绕模子并以热融PE相融结而成的具有较高抗压能力的一种结构壁管材。具有以下特点：

(1)具有较高的环刚度和较好的柔韧性、抗震性；

(2)连接简单，接头密封形式合理，安全可靠：采用热熔连接技术，施工快捷，可做到100%无泄漏；

(3)抗化学、耐老化能力强：具有极强的耐腐蚀和侵蚀能力，在腐蚀环境无需防腐处理；

(4)环保无毒性：100%使用高密度聚乙烯（HDPE），无任何毒性，不结垢，不繁殖微生物，卫生无污染。

4.2 定位（注浆）管的安装：

由于内衬管与砼外管之间有空隙，而HDPE内衬管安装要求安装完成后符合设计标高，且管道定位要准确，设计采用在圆形环周上均布6根定位钢管兼作注浆管有效地解决了这个问题（如图一所示）。

定位（注浆）管注浆管材采用镀锌钢管：

注浆钢管按图二所示加工：

加工好的定位（注浆）钢管根据管段长度采用焊接连接，先在被修复管壁上每隔一定长度安装膨胀螺丝，环形共六排，再根据设计标高和内衬管的壁厚计算在膨胀螺丝上焊接定位（注浆）钢管，最后割掉高出注浆管的膨胀螺丝。保证管材的标高要求。

4.3 HDPE缠绕结构壁管的安装及焊接

内衬管根据进管口情况，按6米一节从进管口下入管内，安放在下部定位钢管上，推向指定位置，安装时从里到外逐节安装，施工前必须根据各个管段的实际长度，预先排好各节HDPE缠绕结构壁管的长度搭配，并按生产次序编上号以保证最佳的对接效果。

HDPE缠绕结构壁管焊接采用热熔焊接，根据现场情况，投入了3台进口德国MUNSCH盟奇LRSK型手持挤出式塑料焊枪施工，该焊枪采用PE焊条施焊，每小时挤出量3～3.5千克，焊接效果安全可靠。

5。环形空间水平注浆

5.1 设计要求：

浆液配合比：按水泥：磨细粉煤灰：TEA外加剂=1：1：0.12及配置一定比例的水；水泥采用32.5普硅水泥；要求注浆饱满。

5.2 施工施工工艺的分析与确定

常规注浆施工多为垂直注浆，且一般要求具有一定的注浆压力，以达到挤压土体使被加固体密实的效果，但在本工程施工中，注浆压力过大可能会对内衬管管壁造成不良影响，因此根据工程的具体情况，采用从上到下分段低压大流量的注浆工艺，及选用适合的注浆泵和配套设备进行施工。

5.3 施工技术措施

(1)按设计图纸布置在HDPE缠绕结构壁管道安装前安装完成定位（注浆）管，定位（注浆）管按间隔1米布置螺旋型开孔，孔径8~10MM（参照图二），便于注浆。为顺利排出空气，在实际施工中，在环形空间最顶部水平插入一根PVC塑料管，塑料管一端插入环形空间内，插入深度尽可能大，另一端露出封堵口，同时作为注浆饱满程度的观察孔。

(2)考虑到注浆的流动性和管道地下的情况，注浆浆液采用水泥粉煤灰浆液，为防止收缩并加入TEA膨胀剂。加入TEA膨胀剂可有效防止注浆完成后浆液硬化收缩造成空隙。

(3)注浆施工：由于雨水管是有一定坡度的，注浆管按间隔1米布置螺旋型开孔，从上游往下游注浆会使空气无法完全排出，所以在施工中，根据观察井采用分段施工，以单向注浆为主，相向补浆为辅施工，注浆方向上由下游井向上游井施工，同一截面上注浆孔，以下部注浆管注浆为主。

(4)注浆质量的控制：

A、注浆端口封闭必须密实，最好用遇水膨胀的材料先密实；

B、施工前必须根据每注浆段实际长度计算理论注浆量，严格控制浆液注入量，不小于理论计算方量。

C、施工中注意观察注浆管二端的排气及冒浆情况，连续冒出水泥浓浆后方可安装堵头。

D、为防止出现环形空间上部空洞等现象，在环形空间顶部插入塑料管，作为观察孔，兼做排气，以确保施工质量。

E、待注浆量大于理论计算量，观察管冒浆，作为注浆量达到要求的控制标准。

5.4 水平注浆施工中几点体会建议

(1)在水平注浆施工中，有效封堵好注浆端口是注浆能顺利施工的前提，才能保证注浆的饱满。在水平注浆空间的最顶端采取有效引气措施，才能使注浆空间内部空气或水顺利排出，保证注浆的饱满，无空洞；

(2)为防止注浆造成内管上浮，及其他不良后果，注浆前内管必须采取封闭注水、加十字木撑等措施；

(3)当内衬管为塑料管，特别是PE管时，其对温度变化比较敏感，在注浆浆液产生水化反应热时，管材会随温度产生热胀冷缩现象严重影响注浆质量，施工中，采用打水压仓，既可以有效防止内衬管上浮，又可以对水化热进行良好的吸收，是一种简单有效的办法；同时采取一定程度上的间隙注浆，也可取得良好的效果。

6.工程质量

施工完成后，对施工质量进行了全面检查测试，主要情况如下：

6.1 表观质量：

HDPE缠绕结构壁管内壁平滑，焊接饱满无虚焊及漏焊，内衬管安装到位。

注浆结束浆液凝固后，注浆体与两管壁间均无明显表观缝隙；敲击HDPE缠绕结构壁管密实，无明显空洞现象；注浆管内浆液凝固密实，无空洞。

6.2 闭水试验：

闭水试验一次性成功，渗漏量完全达到规范和设计要求。

6.3 注浆施工中共制作试块10组，其试块抗压强度值大于15Mpa，达到设计要求。

7.结论

高密度聚乙烯缠绕结构壁管材内衬法、水平注浆工艺非开挖修复加固大口径排水管道具有当今国际先进水平，水平注浆施工工艺在目前国内很少有类似工程施工经验，具有先进性。

利用在原有管道管内安装，在内外管采用水平注浆填充的方法加固修复原有管道是一种经济有效的方法，具有工艺简单、工期短、施工安全、对周围环境影响小，不影响交通等优点。只需局部开挖就可达到施工要求，特别适用于大口径管道的修复，与其它非开挖修复方法比具有造价低及施工质量可控性好的优点，适合推广应用。

参考文献：

1、非开挖地下管线施工技术及其应用研纯文D.Stein

2、SL62-94《水工建筑物水泥灌浆施工技术规范》

3、粉煤灰在混凝土中的应用 覃维祖 清华大学土木工程系

4、JC476 — 2001《混凝土膨胀剂》