施工規劃

非開挖施工指南:工法選擇與下水道修復步驟

介紹非開挖技術,比較管線新設、更換與修復工法,說明下水道修復的七個規劃階段,以及 CIPP 修復氣囊、修復套筒與完工檢查。

作者:Reliance Trenchless Technology閱讀約需 14 分鐘

兩張 Reliance 圖庫照片:一排修復氣囊,以及站在套筒安裝組件旁的作業人員。兩張照片各自獨立,呈現比例不同,並非同一項工程的紀錄。
兩張 Reliance 圖庫照片:一排修復氣囊,以及站在套筒安裝組件旁的作業人員。兩張照片各自獨立,呈現比例不同,並非同一項工程的紀錄。

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CCTV 檢測發現一處開裂的下水道接頭。施工團隊應安裝短段樹脂修補層、擴張機械式修復套筒、為整段管線加設內襯,還是更換管線?要得到實用的答案,應先了解管線狀況與工程目的,而不是從車上現有的設備出發。

這份非開挖施工指南將這些決策連結至實際工作:檢測、工法選擇、準備、安裝與最終檢查。內容著重於既有下水道修復與 Reliance 修復氣囊 的用途,同時說明新管安裝、裂管法、原位固化內襯(CIPP)與機械式修復套筒各自適用的情境。NASSCO 的評估指引 將管線狀況、尺寸與缺陷資訊列為修復決策的起點。

非開挖技術指南:選擇合適的路徑

「非開挖」泛指在限制地表開挖的情況下,新設、更換或修復地下基礎設施的一系列工法,並不表示每項工程都完全不必開挖。首要決策是確認需要的是新設路徑、更換管線,還是在既有管內修復。HSE 的 HSG47 第 167–168 段 說明了敷設與整修地下管線的非開挖工法,以及施工前定位既有地下管線的必要性。

三個概念剖面:1 新管在地層中向前推進,2 更換用新管跟隨裂管頭穿過舊管,3 在保留的原管內進行局部修復。
1:新設管線路徑。2:沿既有路徑更換管線。3:在既有管內修復。 圖 1 和圖 2 的藍色表示新管;圖 3 的金色標示局部修復。這些簡化示意圖依據 Pipe Jacking Association 與 NASSCO 的資料繪製。未按比例繪製,並省略工作井、地層支撐、接管與設備細節。圖示用於說明三種決策,不構成施工設計。
工法說明依據 NASSCO 管線修復資料、HSG47 與 Pipe Jacking Association 的資料整理。
工程需求可評估的工法首先需要釐清的問題
新設地下管線水平定向鑽掘(HDD)、頂管或微型隧道工法所需的線形、地層條件、與既有管線的淨距及進出安排為何?
更換既有管線裂管法或其他經工程設計的更換工法既有路徑是否合適?如何保護鄰近地下管線與接戶管?
修復較長的管段全長 CIPP 或其他經設計的內襯系統設計必須處理哪些結構狀況、通水能力與接管問題?
修復單一局部缺陷局部樹脂與玻璃纖維修復,或機械式修復套筒擬採用的修復方式能否涵蓋缺陷,並達到所需的尺寸適配與性能?
密封特定接頭或內襯端部專門設計的管內接頭密封件或端部密封件所選系統必須適應哪些接頭幾何形狀、密封表面與位移?

對於以非開挖工法新設管線,工作從路徑與地層調查、地下管線定位、進出安排,以及經工程設計的施工計畫開始。頂管法從推進井出發,將專用管節在盾體後方向接收井推進;開挖、頂進與線形控制都是這套系統的一部分。Pipe Jacking Association 的介紹 說明了這些要素。下水道修復氣囊的任務不同:它在已存在的管道內作業。

對於既有下水道,應先確認損壞範圍。單一局部缺陷與整段劣化管線,需要考慮的修復問題不同。可使用局部點修與全長 CIPP 比較指南 探討這項決策。局部修補未必能解決塌陷、線形偏移或通水能力不足;發現這些情況時,必須先作出設計決策,再選擇設備。

安裝前:建立實用的 CCTV 與量測紀錄

僅有標示「此處有裂縫」的攝影畫面,不足以訂購修復所需產品。NASSCO 說明,CCTV 可用於辨識結構狀況、材質、接戶支管、滲入水與障礙物,也介紹了透過雷射與聲納檢測取得管徑、橢圓度與錯位等尺寸資訊的方法。

請在工程需求說明中記錄以下資料:

  • **位置:**管段、進出點、檢測方向,以及至缺陷處的距離。

  • **管道幾何形狀:**材質、實測內徑、形狀、彎道、橢圓度與錯位接頭。請說明量測方式。

  • **缺陷範圍:**類型、長度、圓周方向的位置,以及周圍管道的狀況。

  • **接管:**預定修復位置附近的支管、匯接處與其他開口。

  • **進出條件:**開口尺寸,以及裝載修復材料後的安裝工具必須通過的完整路徑。

  • **運行條件:**流量、滲入水、溫度、輸送液體,以及是否可進行隔離或旁通。

使用 CCTV 資訊檢查清單 彙整紀錄。公稱管徑只是初步標示,無法描述所有通行淨空或密封表面。 工具除了要適合修復位置,也必須能夠到達該處。

非開挖下水道修復步驟:七個規劃階段

以下階段說明工作內容與決策節點。操作設定、安裝細節與驗收標準,須由核准的修復設計,以及所用確切設備與材料系統的說明決定。

1. 檢測管道並明確訂定修復目標

確認工程針對的是漏水、局部缺陷、較長的劣化管段,還是管線更換。記錄附近缺陷與接戶管,使所選修復方式能處理實際狀況。NASSCO 的評估流程 將管況資訊與維護及修復決策連結。

**繼續前的決策:**施工團隊與設計人員就修復必須達成的目標及涵蓋的管段取得共識。

2. 選擇工法並確認完整系統

修復材料、安裝工具、尺寸與進出安排必須一併選定。樹脂修補需要相容的補強材料/樹脂系統與修復氣囊;Instant-Lock 修復套筒則需要適當的套筒與指定安裝設備。Reliance 套筒型錄第 1 頁 明確列出套筒尺寸與安裝設備的配對。

**繼續前的決策:**取得適用於特定型號的最新版文件。該型錄與 Instant-locks 試算表 中的部分適用尺寸範圍有所差異。訂購或安裝前,應依據實測管道幾何形狀,向 Reliance 取得最新書面確認,確認套筒/工具組合及其適用尺寸範圍。

3. 準備進出安排、流量管理與工作區域

規劃作業如何進行、如何處理水流,以及如何取回工具。納入進出路徑、軟管、控制裝置,以及所需的隔離或旁通設備。工具上的旁通接頭只是這項計畫的一個組件,不能據此判定整套配置的通流能力。

若涉及進入局限空間,應遵循適用的當地要求,並採用由具備適當能力的人員制定的現場作業計畫。HSE 的局限空間作業簡介 強調盡可能避免進入、評估風險,以及預先安排救援,而非僅依賴緊急救援單位。其法律背景為英國。

4. 清潔、再次檢測並檢查設備

修復計畫應訂明所選系統需要的準備工作。準備完成後,確認缺陷位置、周圍表面與進出路徑仍符合設計假設。樹根、油脂與碎屑都是 NASSCO 的 CCTV 指引 所列的障礙物。

依據安裝設備的說明與作業風險進行檢查。HSE 的工作設備指引 將檢查範圍與頻率連結至風險、劣化情況與製造商建議。若設備損壞,或尺寸適配問題尚未解決,應先停止作業並處理問題,再裝載修復材料。

5. 準備並定位所選修復組件

樹脂系統與機械式修復套筒從此階段開始採取不同流程。樹脂系統的準備與定位計畫,必須能在指定的可操作時間內完成。套筒的安裝工具、方向與位置,則必須符合該系統的說明。下文將說明這兩種流程。

**繼續前的決策:**使用工程指定的檢測方法,確認預定位置與缺陷涵蓋範圍。如設計有要求,應記錄如何保護或恢復附近的接戶管開口。

6. 完成該系統專用的安裝程序並取回工具

在局部 CIPP 修復中,氣囊支撐浸潤樹脂的修復材料,直到其固化。機械式修復套筒系統則藉由擴張,將橡膠壓緊於原管內壁,再由鎖定機構維持套筒的擴張狀態。NASSCO 介紹了這兩種技術。解除支撐與取回工具應遵循所選系統的說明,不能套用通用的壓力或等待時間。

7. 檢查、記錄並使管線恢復運行

將完工結果與既定修復目標比對。記錄修復位置與涵蓋範圍,檢查相關接管,並完成工程指定的試驗。NASSCO 將 CCTV 列為既有與新設管線的評估工具;僅憑影像無法確認是否符合所有結構或水密性要求。

將安裝與驗收紀錄一併保存。開工前,應先議定誰有權核准恢復運行。

管道修復氣囊安裝:樹脂與玻璃纖維會如何留在管內?

修復氣囊是暫時性的支撐與定位工具。樹脂與玻璃纖維修復層才是預定留在管內的材料。NASSCO 的 CIPP 接頭/點修說明 介紹了將內襯材料包覆於可充氣氣囊外、定位至缺陷處,再依樹脂系統要求使修復層固化的方式。

將各項工作分開看,流程會更容易理解:

  1. 準備修復材料。 核准設計決定涵蓋範圍、補強配置與材料要求。Reliance 的樹脂與玻璃纖維型錄第 2 頁 說明了樹脂的量取、混合,以及使其分布於補強材料中的方式。實際作業應使用最新版配方說明。

  2. 裝載並定位組件。 在開始計算材料可操作時間之前,確認裝載後的尺寸與進出路徑。遵循指定的氣囊準備、防護與定位方法。

  3. 在指定固化過程中支撐修復層。 維持修復系統要求的條件。常溫固化、加熱固化與光固化技術各有不同要求;NASSCO 的概述 介紹了這些選項,但不表示每種樹脂都適用於每種固化方法。

  4. 解除支撐、取回工具並檢查。 達到系統規定的解除支撐條件後,移除安裝工具,並依工程要求檢查完成的修復。

Reliance 樹脂與玻璃纖維圖庫照片,沿管內望去,可見一圈淡色修復材料環繞管道內壁。
淡色環帶有助於辨識局部複合材料修復層在原管內的位置。這張 Reliance 原始照片也刊載於樹脂/玻璃纖維型錄第 1 頁。照片用於說明配置;僅憑影像無法確認這項修復的材料批次、固化情況、結構性能或驗收結果。

對於整個管段的 CIPP 內襯安裝,作業規模與設備都會改變。NASSCO 說明了將浸潤樹脂的軟管裝入管內,再於原位固化的方式。全長內襯也需要針對涉及的接管與端部制定計畫;局部修復氣囊並不是完整的全長內襯系統。請參閱 CIPP 比較指南。

可操作時間不等於允許移除氣囊的時間。 Reliance 型錄區分不同樹脂配方,並列出指定條件下的時間。應針對實際材料與溫度,確認可操作時間、凝結、解除支撐與恢復運行的要求。樹脂時間指南 說明了安排工期前需要釐清的問題。

機械式管道修復套筒安裝:擴張、鎖定與密封

機械式修復套筒提供另一種局部修復方式。在 NASSCO 所述的配置中,管內鋼製套筒擴張,使外側橡膠墊圈壓緊於管壁。這種修復方式不依賴樹脂修補層的固化。

針對 Reliance Instant-Lock Small 系統,型錄第 2 頁 說明了套筒的裝載與方向設定、擴張,以及確認鎖定齒扣已扣緊的步驟。安裝工具移除後,套筒與橡膠外套會留在管內。

修復套筒的三個概念狀態:1 放置於安裝氣囊上,2 擴張至貼合管壁,3 氣囊撤出後,套筒與橡膠外套留在管內。
1:定位。2:擴張。3:取回工具。 金色代表鋼製修復套筒,深灰色代表橡膠外套,藍色代表安裝氣囊。圖示取自 Instant-Lock 機構解說,依據小型套筒型錄第 2 頁 繪製。這些是概念狀態,並非完整操作程序或比例圖;圖中未呈現鎖定機構細節、必要檢查與操作設定。

實務上的差別在於由什麼形成並維持修復結構:樹脂方式依靠固化的複合材料;套筒方式則依靠機械固定的套筒與受壓縮的橡膠外套。這兩種說明都不提供特定工程的額定承載能力,也不能證明其適用於某個特定缺陷。選擇系統前,請閱讀圖解版的 Instant-Lock 機構解說 與修復套筒和樹脂修補層比較。

管內接頭密封件則是另一項選型問題。Reliance 的管內密封件型錄第 2 頁 展示了固定組件、安裝工具與端部密封配置。必須針對實際接頭或內襯端部檢查其尺寸與幾何形狀,不能直接視為可與修復套筒互換。請使用接頭密封件量測指南。

非開挖施工設備:讓每項設備符合其任務

兩張附有編號的 Reliance 氣囊圖庫照片:1 兩個細長氣囊,端部設有接頭,2 較寬氣囊的端部,可見中央開口與黃色輪組。
1 和 2:不同配置需要不同的檢查。 請比較端部接頭、通行所需空間與可見的輪組配置。這些原始的 Reliance 氣囊照片 以不同的比例呈現,並保留產品的幾何形狀。外觀無法證明型號、額定壓力、旁通能力或相容性;請依據型號規格表 與經確認的配置判斷。
這是一份規劃檢查清單,並非一套標準 Reliance 套件。NASSCO 說明修復工法;連結中的 Reliance 文件則列明相關產品配置。檢測、清潔、旁通與其他現場設備可能需要另行採購。
設備或材料在計畫中的用途訂購前須確認的事項
CCTV 與尺寸檢測設備定位、評估並記錄管道與修復情況適當的檢測方法、量測紀錄與可視條件
修復氣囊定位並支撐局部樹脂修復層實際管道幾何形狀、裝載後的通行淨空、修復長度、接頭與取回方式
樹脂與玻璃纖維形成指定的複合材料修復層系統相容性、補強設計、配方、批次與安裝條件
機械式修復套筒及其安裝設備擴張並固定局部套筒修復組件套筒尺寸適配、工具相容性、進出條件與最新版說明
需要時使用的管塞或旁通配置支援工程的流量管理或試驗計畫預定用途、管況、止擋固定、接頭與系統容量
設計指定的管內接頭或端部密封件密封設計指定的接頭或內襯端部介面量測資料、輪廓、固定配置與所需性能

Reliance 氣囊規格表 列出各氣囊型號的適用管徑範圍、尺寸、最大充氣壓力、重量與接頭欄位。型錄中的最大值並不是通用的安裝設定。請索取適用於確切配置的規格與說明。

應區分流量控制工具與修復工具。圖解版的管塞與修復氣囊比較文章 說明了兩者的用途;點修設備檢查清單 則有助於建立完整採購清單。

最終檢查、費用與工期:及早釐清的問題

進場前先訂明交付資料。實用的工程檢查清單包括:

  • 原始管況紀錄與核准的修復位置。

  • 產品識別資料、適用時的材料批次,以及系統要求的安裝紀錄。

  • 安裝後的檢測紀錄,呈現修復部位與相關接管。

  • 設計人員、設施業主及適用要求所指定的試驗結果。

  • 任何偏離計畫的情況、處理方式,以及恢復運行的核准。

NASSCO 的評估指引 支持保存管況資訊紀錄的做法;驗收標準則由工程決定。

針對非開挖下水道修復費用與施工時間,應要求提供明細,而非依賴通用的每公尺單價或「一天完工」承諾。請承包商分別列出檢測與清潔、進出安排、流量管理、修復材料、安裝、適用時的固化、接管、試驗與復原作業。比較時,重點是採用相同的工作範圍與驗收要求。套筒可省去上述樹脂固化階段,但這並不能據此確定整項工程的工期或費用。

可搭配本指南使用的 Reliance 資源

在相關決策時,備妥正確的文件:

非開挖施工常見問題

非開挖管線安裝與非開挖管線修復相同嗎?

不同。新設工程建立管線路徑;修復是在既有管內進行,而更換工法則以新管取代舊管。上方的工法選擇表區分了這些決策,避免將修復氣囊的作業流程誤認為 HDD 或頂管程序。

非開挖工程需要挖掘嗎?

可能需要。進出條件、接戶管、局部障礙物與所選工法,都會決定所需的工作。例如,Pipe Jacking Association 所介紹的頂管法,就需要推進井與接收井。請在工程計畫中確認開挖範圍。

修復氣囊會留在管內嗎?

氣囊是預定取回的安裝工具。局部樹脂修復完成後,留在管內的是固化修復層;本文所述的套筒配置,則留下鋼製套筒與橡膠外套。移除工具必須遵循所選系統的解除支撐條件。

修復氣囊可以取代管塞嗎?

不要假定兩者可以互換。支撐修復材料與控制水流是不同的任務。應依設備文件所載用途選型,並檢查完整配置。請參閱管塞與修復氣囊比較。

非開挖樹脂修復需要多久才能固化?

沒有適用於所有材料與條件的單一時間。應在最新版產品說明中確認配方、溫度、固化方法與解除支撐條件。可操作時間數值不代表完全固化,也不等於核准恢復運行;請使用樹脂時間指南 準備需要確認的問題。

將檢測結果轉化為具體的設備詢問

請提供 CCTV 紀錄、管材與實測內徑、缺陷尺寸、修復長度、進出細節、流況,以及所需的修復目標。也請附上擬採用的工法與任何已有的工程規範。

向 Reliance 詢問修復氣囊選型。這些資訊能為技術討論提供具體起點:合適的配置、相關文件,以及安裝前仍須釐清的問題。

參考資料與來源文件

  1. NASSCO — 評估:用於修復決策的 CCTV、尺寸檢測與管況資訊

  2. NASSCO — 管線修復:CIPP、裂管法、機械式密封與局部修復;介紹一般工法,並非 Reliance 產品的額定性能

  3. UK HSE — HSG47,Avoiding danger from underground services,第 3 版(2014 年):第 32–33 頁,第 167–172 段,非開挖工法與地下管線定位

  4. Pipe Jacking Association — 關於頂管:頂進、開挖、推進井/接收井與線形控制

  5. UK HSE — 工作設備檢查:依風險進行檢查並遵循製造商建議;適用於英國法規背景

  6. UK HSE — 局限空間作業簡介:避免進入、風險評估與緊急應變安排;適用於英國法規背景

  7. Reliance Plugs & Packers 試算表 — REPAIR PACKER PRODUCTS & SPECS 區段:型號欄位與尺寸;並非通用操作設定

  8. Reliance Resin Glassfiber 型錄 — 第 1 頁的配方/時間表與原始修復照片;第 2 頁的補強材料準備

  9. Reliance Resin & FiberGlass 試算表 — Resin 工作表;供配置審查使用的原廠材料參考資料

  10. Reliance Instant-Lock 型錄 — 第 1 頁的套筒/安裝設備表;第 2 頁的 Instant-Lock Small 方向設定、擴張與扣緊

  11. Reliance Instant-locks 試算表 — Small 與 IS Packer 工作表;部分適用尺寸範圍與型錄不同,須另行確認

  12. Reliance Internal Pipe Seal 型錄 — 第 2 頁的固定組件、安裝工具與端部密封配置

  13. Reliance 修復氣囊圖庫 — 原始照片用於辨識可見的配置差異,不用於推斷性能

  14. 學術論文:Hao et al. (2012), Condition assessment of buried utility infrastructure: a foundation for trenchless asset management; Tunnelling and Underground Space Technology, DOI: 10.1016/j.tust.2011.10.011

延伸閱讀

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