施工规划

非开挖施工指南:施工方法与排水管道修复步骤

了解非开挖技术:比较管道铺设方法,按七个阶段规划排水管道修复,并了解原位固化修复气囊、修复套筒及最终检查要点。

作者:Reliance Trenchless Technology阅读约需 16 分钟

两张 Reliance 图库照片:一组修复气囊,以及一名站在修复套筒安装组件旁的工人。两张独立图片的比例不同,并非同一项目的记录。
两张 Reliance 图库照片:一组修复气囊,以及一名站在修复套筒安装组件旁的工人。两张独立图片的比例不同,并非同一项目的记录。

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CCTV 管道内窥摄像头在地下排污主干管里缓缓爬行,屏幕上赫然出现一道冒水严重的环向裂缝。施工工长面临抉择:是立刻安排下井贴一段局部树脂玻纤补片,还是推入不锈钢机械套筒,抑或是把两座检查井之间整条管道做一次 CIPP 翻转内衬,甚至干脆调来挖掘机把马路刨开?在现代地下管网维护中,非开挖工法选择绝不是“哪个好干选哪个”,而必须遵循严密的缺陷诊断与工程决策链。 只要规划得当,非开挖管道修复能在短短几个小时内彻底恢复管道过水能力与结构承载力,无需开挖路面、不破坏城市交通,全生命周期成本远低于传统大开挖。这份全方位的非开挖施工实操指南,将带你拆解从前期检测、选型匹配、现场施工到最终验收的完整七大阶段,为你讲透气囊、套筒与材料的配合精髓,确保工程一次通过验收。

这份非开挖施工指南将这些决策与实际工作衔接起来:检测、方法选择、准备、安装和最终检查。本文重点介绍既有排水管道修复及 Reliance 修复气囊的作用,同时说明新管铺设、爆管法、原位固化法(CIPP)和机械修复套筒各自的适用方向。NASSCO 的评估指南指出,管道状况、尺寸和缺陷信息是修复决策的起点。

非开挖技术指南:选择合适的路径

“非开挖”是指在尽量减少地表开挖的情况下,铺设、更换或修复地下基础设施的一类方法。它并不意味着每个项目都无需开挖。首先要确定的是,您需要的是新线路、替换管道,还是在现有管道内部修复。HSE 的 HSG47 第 167–168 段介绍了用于管线铺设和更新的非开挖方法,以及施工前定位现有地下管线的必要性。

三个概念剖面图:1 新管在土层中向前推进,2 替换管在旧管内跟随爆管头推进,3 在保留的原管内部进行局部修复。
1:铺设新线路。2:沿现有线路更换管道。3:在现有管道内部修复。 图 1 和图 2 中的蓝色表示新管;图 3 中的金色表示局部修复。简化示意图依据 Pipe Jacking Association 的介绍和 NASSCO 的说明绘制。未按比例绘制;省略了工作坑、地层支护、连接部位和设备细节。这些图用于解释三种决策方向,不构成施工设计。
方法说明依据 NASSCO 管道修复介绍、HSG47 和 Pipe Jacking Association 的资料。
项目需求可研究的方法首先需要回答的问题
新建地下管线水平定向钻进(HDD)、顶管或微型隧道法需要怎样的线形、地层条件、与既有地下管线的净距及进出场安排?
更换现有管道爆管法或其他经工程设计的更换方法现有线路是否适用,如何保护邻近地下管线和支管连接?
修复较长管段全长 CIPP 或其他经设计的内衬系统设计必须考虑哪些结构状况、过流能力和连接部位?
修复单个局部缺陷局部树脂与玻璃纤维修复或机械修复套筒拟采用的修复方案能否覆盖缺陷,并达到所需的适配程度和性能?
密封特定接头或内衬端部专门设计的内部接头密封件或端部密封件所选系统必须适应怎样的接头几何形状、密封表面和位移?

对于新管非开挖铺设,工作从线路与地层勘察、地下管线定位、作业通道安排及工程施工方案设计开始。顶管法从顶进工作坑向接收坑推进专门设计的管节,管节位于盾构装置后方;开挖、顶进和线形控制都是该系统的一部分。Pipe Jacking Association 的入门介绍解释了这些要素。排水管道修复气囊的任务则不同:它在已存在的管道内部作业。

对于既有排水管道,应先判断损坏范围。单个局部缺陷与整段管道劣化所带来的修复问题不同。可通过局部点状修复与全长 CIPP 对比指南进一步了解这一决策。补片并不必然适用于管道塌陷、线形失常或过流能力不足;发现这些情况后,必须先作出设计决策,再选择设备。

安装前:建立实用的 CCTV 与测量记录

仅凭一张显示“此处有裂缝”的摄像图像,还不足以订购修复产品。NASSCO 将 CCTV 描述为识别结构状况、材质、支管、渗入水和障碍物的一种方式。它还介绍了利用激光和声呐检测获取直径、椭圆度及错口等尺寸信息的方法。

在项目说明中记录以下内容:

  • **位置:**管段、作业入口、检测方向及至缺陷的距离。

  • **管道几何形状:**材质、实测内径、形状、弯曲、椭圆度及接头错位。说明测量方法。

  • **缺陷范围:**类型、长度、圆周方向位置及周围管道的状况。

  • **连接部位:**拟修复位置附近的支管、汇接点和其他开口。

  • **通行条件:**入口尺寸,以及装载修复材料后的安装工具必须经过的完整路径。

  • **运行条件:**流量、渗入水、温度、输送液体,以及是否可以隔离或设置旁通。

使用 CCTV 信息核对清单整理记录。公称管径只是初步标识,不能说明所有净空或密封表面情况。 工具不仅要能适配修复位置,还必须能够到达那里。

非开挖排水管道修复步骤:七个规划阶段

这些阶段说明各项工作及其决策节点。操作参数、安装细节和验收标准由获批的修复设计,以及具体设备和材料系统的说明文件确定。

1. 检测管道并明确修复目标

明确本次工作针对的是渗漏、局部缺陷、较长的劣化管段,还是管道更换。记录附近缺陷和支管连接,确保所选修复方案能够应对实际状况。NASSCO 的评估流程将状况信息与维护、修复决策联系起来。

**继续施工前的决策:**施工人员与设计人员就修复必须达到的目标及其覆盖管段达成一致。

2. 选择方法并确认完整系统

将修复材料、安装工具、尺寸和通行安排作为一个整体来选择。对于树脂补片,这意味着选择兼容的增强材料/树脂系统和修复气囊。对于 Instant-Lock 修复套筒,则意味着选择合适的修复套筒和指定的安装设备。Reliance 修复套筒手册第 1 页明确列出了修复套筒尺寸与安装设备的配套关系。

**继续施工前的决策:**获取对应具体型号的现行文件。该手册与 Instant-locks 电子表格中的部分适配范围存在差异。订购或安装前,应针对实测管道几何尺寸,取得 Reliance 当前有效的书面确认,明确修复套筒/工具组合及适用的适配范围。

3. 准备作业通道、流量管理和工作区域

规划作业如何开展、如何处理管内水流,以及如何回收工具。计划应涵盖通行路径、软管、控制装置,以及所有必要的隔离或旁通设备。工具上的旁通接口只是该计划的一个组成部分,不能据此确定整套布置的过流能力。

如涉及进入受限空间,应遵守适用的当地要求,并采用由胜任人员制定的现场方案。HSE 的受限空间作业介绍强调,应尽可能避免进入、评估风险并安排救援,而不能仅依赖应急服务。其法律背景为英国。

4. 清理、复检并检查设备

修复方案应明确所选系统需要怎样的准备工作。准备完成后,确认缺陷位置、周围表面和通行路径仍符合设计假设。树根、油脂和杂物均属于 NASSCO 的 CCTV 指南中提到的障碍物。

根据安装设备的说明和作业风险进行检查。HSE 的工作设备指南将检查范围和频率与风险、劣化情况及制造商建议相联系。发现设备损坏或适配问题尚未解决时,应暂停作业,在装载修复材料前解决问题。

5. 准备并定位所选修复组件

树脂系统与机械修复套筒从此进入不同的操作路径。对于树脂,准备和定位计划必须符合规定的可操作时间。对于修复套筒,安装工具、朝向和位置必须符合该系统的说明。下文将解释这两种路径。

**继续施工前的决策:**使用项目规定的检查方法,核实预定位置和缺陷覆盖情况。若设计有要求,应记录如何保护或恢复附近的支管开口。

6. 完成该系统规定的安装并回收工具

在局部 CIPP 修复中,气囊在树脂浸渍修复材料固化期间为其提供支撑。在机械修复套筒系统中,扩张使橡胶压紧原管,锁定机构则将修复套筒保持在扩张状态。NASSCO 对这两种技术均有介绍。工具的释放和回收应遵循所选系统的说明,而不是采用通用压力或等待时间。

7. 检查、记录并使管道恢复运行

将完工结果与既定修复目标进行比较。记录修复位置和覆盖范围,检查相关连接部位,并完成项目规定的试验。NASSCO 将 CCTV 列为既有管道和新安装管道的评估工具;仅凭图像不能确认全部结构要求或水密性要求是否满足。

将安装记录和验收记录集中保存。在开工前明确由谁有权批准恢复运行。

管道修复气囊安装:树脂与玻璃纤维如何形成修复层?

修复气囊是临时支撑和定位工具。树脂与玻璃纤维修复材料才是预定留在管道中的部分。NASSCO 的 CIPP 接头/点状修复说明介绍了将内衬材料包裹在充气气囊上、定位至缺陷处,并按树脂系统要求使修复材料固化的过程。

将各项任务分开来看,便更容易理解这一顺序:

  1. 准备修复材料。 获批设计决定覆盖范围、增强材料和材料要求。Reliance 的树脂与玻璃纤维手册第 2 页介绍了树脂的计量、混合及其在增强材料中的浸润分布。实际施工应采用现行配方说明。

  2. 装载并定位组件。 在进入材料的可操作时间窗口前,确认装载后的尺寸和通行路径。遵循规定的气囊准备、防护和定位方法。

  3. 在规定固化过程中支撑修复材料。 维持修复系统所需的条件。常温固化、热固化和光固化技术各有不同要求;NASSCO 的概述介绍了这些可选技术。这并不意味着每一种树脂都适合所有固化方法。

  4. 释放、回收并检查。 达到系统的释放条件后,移除安装工具,并按项目要求检查完成的修复。

Reliance 树脂与玻璃纤维图库照片,沿管道内部拍摄,可见一圈浅色修复材料环绕内壁。
浅色带有助于展示局部复合材料修复在原管内的位置。这张 Reliance 原始照片也刊载于树脂/玻璃纤维手册第 1 页。照片用于说明布置形式;仅凭图片无法确定该修复的材料批次、固化情况、结构性能或验收结果。

对于整段管道的 CIPP 内衬安装,作业规模和设备会发生变化。NASSCO 介绍了安装树脂浸渍软管并使其原位固化的方法。全长内衬还需要针对相关连接部位和端部制定方案;局部修复气囊并不构成完整的全长内衬系统。参见 CIPP 对比指南。

可操作时间不等于允许移除气囊的时间。 Reliance 手册区分了不同树脂配方,并提供规定条件下的时间数据。应根据实际材料和温度确认可操作时间、凝结、工具释放及恢复运行要求。树脂时间指南说明了安排施工进度前需要解决哪些问题。

机械管道修复套筒安装:扩张、锁定和密封

机械修复套筒提供了另一种局部修复方式。在 NASSCO描述的布置中,管内钢制修复套筒扩张,使外侧橡胶密封垫压紧管壁。这种修复不依赖树脂补片固化。

对于 Reliance Instant-Lock Small 系统,手册第 2 页介绍了修复套筒的装载、定向、扩张,以及检查锁定齿轮是否紧固。安装工具移除后,修复套筒和护套留在管内。

修复套筒的三个概念状态:1 放置在安装气囊上,2 扩张并贴紧管壁,3 气囊撤出后,修复套筒和橡胶护套留在管内。
1:定位。2:扩张。3:回收工具。 金色表示钢制修复套筒,深灰色表示橡胶护套,蓝色表示安装气囊。此图引自 Instant-Lock 锁定机制图解,依据小型修复套筒手册第 2 页绘制。图中展示的是概念状态,并非完整操作规程或比例图;未展示锁定机构细节、必要检查或操作参数。

实际区别在于由什么形成并保持修复结构:树脂路径依靠固化后的复合材料,修复套筒路径则依靠机械锁定的修复套筒和受压护套。上述两种解释都不提供针对具体项目的额定承载能力,也不能证明其适用于某一特定缺陷。在选择系统前,请阅读带图解的 Instant-Lock 机制说明和修复套筒与树脂补片对比。

管道内部接头密封件是另一个需要单独考虑的选型问题。Reliance 的内部密封件手册第 2 页展示了固定部件、安装工具和端部密封布置。必须针对实际接头或内衬端部核对其尺寸与几何形状;不能默认它与修复套筒可以互换。请使用接头密封件测量指南。

非开挖施工设备:让每一项设备各司其职

两张编号的 Reliance 气囊图库照片:1 两个带端部连接件的细长气囊,2 一个较宽气囊的端部,可见中央开口和黄色轮组。
1 和 2:不同配置需要不同的检查。 请比较端部连接件、通行所需空间及可见的轮组布置。这些原始 Reliance 气囊照片以不同比例展示,并保留产品的几何形状。外观无法确定型号、额定压力、旁通能力或兼容性;应依据型号规格表和已确认的配置进行判断。
这是规划核对清单,不是一套标准 Reliance 套装。NASSCO解释了各类修复方法;链接中的 Reliance 文件列明了相关产品配置。检测、清洗、旁通及其他现场设备可能需要另行采购。
设备或材料在方案中的作用订购前需确认
CCTV 和尺寸检测设备对管道及修复进行定位、评估和记录合适的检测方法、测量记录和可视条件
修复气囊定位并支撑局部树脂修复材料实际管道几何尺寸、装载后的通行净空、修复长度、连接部位及回收方式
树脂与玻璃纤维形成规定的复合材料修复结构系统兼容性、增强材料设计、配方、批次及安装条件
机械修复套筒及其安装设备扩张并保持局部修复套筒的修复结构修复套筒适配性、工具兼容性、通行条件和现行说明
必要时使用的管道封堵器或旁通装置配合项目的流量管理或试验计划预定用途、管道状况、约束措施、连接及系统能力
设计指定的内部接头密封件或端部密封件密封设计规定的接头或内衬端部界面测量尺寸、轮廓、固定方式及所需性能

Reliance 气囊规格表列出了各气囊型号的适用管径范围、尺寸、最大充气压力、重量和连接字段。产品目录中的最大值不是通用安装参数。应索取具体配置的规格和说明。

应区分流量控制工具与修复工具。带图解的管道封堵器与修复气囊对比文章解释了各自的作用;点状修复设备核对清单可帮助编制完整采购清单。

最终检查、费用与工期:应尽早明确的问题

进场前确定移交资料要求。实用的项目核对清单包括:

  • 原始状况记录和获批的修复位置。

  • 产品标识、适用时的材料批次,以及系统要求的安装记录。

  • 展示修复情况及相关连接部位的安装后检查记录。

  • 设计人员、设施业主及适用要求所规定的试验结果。

  • 与方案的任何偏差、解决方式,以及恢复运行的批准。

NASSCO 的评估指南支持对状况信息进行记录的做法;验收标准由项目确定。

对于非开挖排水管道修复费用和施工时间,应索取明细,不要依赖通用的每米单价或“一天完工”承诺。请承包商分别列出检测与清洗、作业通道、流量管理、修复材料、安装、适用时的固化、连接部位处理、试验和复原工作。比较时,关键是工程范围和验收要求一致。修复套筒省去了上述树脂固化阶段,但这并不能确定整个工程的工期或费用。

与本指南配合使用的 Reliance 资料

在作出相关决策时,备好对应的文件:

非开挖施工常见问题

非开挖管道铺设与非开挖管道修复是一回事吗?

不是。新建铺设形成一条管道线路;修复在现有管道内进行,而更换方法则用新管取代旧管。上方的方法选择表将这些决策分开,避免将修复气囊作业流程误认为 HDD 或顶管施工规程。

非开挖施工需要挖掘吗?

可能需要。作业通道、支管连接、局部障碍物和所选方法决定所需工作。例如,Pipe Jacking Association介绍的顶管法需要顶进工作坑和接收坑。应在项目方案中确认开挖范围。

修复气囊会留在管道内吗?

气囊是需要回收的安装工具。在局部树脂修复中,留在管内的是固化后的修复材料;在本文介绍的修复套筒布置中,留在管内的是钢制修复套筒和橡胶护套。工具移除必须遵循所选系统的释放条件。

修复气囊能代替管道封堵器吗?

不能默认两者可以互换。支撑修复材料和控制水流是不同的任务。应按文件规定的用途选择装置,并检查整套布置。参见管道封堵器与修复气囊对比。

非开挖树脂修复需要多长时间固化?

不存在适用于所有材料和条件的统一时间。应根据现行产品说明确认配方、温度、固化方法及释放条件。可操作时间数据并不表示已经完全固化,也不构成恢复运行的批准;可使用树脂时间指南整理需要确认的问题。

将检测结果转化为具体的设备咨询

请提供 CCTV 记录、管道材质与实测内径、缺陷尺寸、修复长度、通行条件详情、水流条件及所需的修复目标。同时附上拟采用的方法和已有的项目技术要求。

向 Reliance 咨询修复气囊选型。这些信息为技术讨论提供具体起点:合适的配置、相关文件,以及安装前仍需解决的问题。

参考资料与来源文件

  1. NASSCO — 管道评估:用于修复决策的 CCTV 检测、尺寸检测和状况信息

  2. NASSCO — 管道修复:原位固化法(CIPP)、爆管法、机械密封和局部修复;介绍通用方法,不代表 Reliance 产品的额定性能

  3. 英国 HSE — HSG47《Avoiding danger from underground services》,第三版(2014 年):第 32–33 页,第 167–172 段,涉及非开挖方法及地下管线定位

  4. Pipe Jacking Association — 顶管介绍:顶进、开挖、顶进工作坑/接收坑及线形控制

  5. 英国 HSE — 工作设备检查:基于风险的检查和制造商建议;适用英国法规背景

  6. 英国 HSE — 受限空间作业介绍:避免进入、风险评估及应急安排;适用英国法规背景

  7. Reliance Plugs & Packers 电子表格 — 修复气囊产品与规格部分:型号字段和尺寸;不提供通用操作参数

  8. Reliance Resin Glassfiber 手册 — 第 1 页为配方/时间表及原始修复照片;第 2 页为增强材料准备说明

  9. Reliance Resin & FiberGlass 电子表格 — Resin 工作表;用于配置审查的厂家材料参考资料

  10. Reliance Instant-Lock 手册 — 第 1 页为修复套筒/安装设备表;第 2 页为 Instant-Lock Small 的定向、扩张和紧固说明

  11. Reliance Instant-locks 电子表格 — Small 和 IS Packer 工作表;部分适配范围与手册不同,需要确认

  12. Reliance Internal Pipe Seal 手册 — 第 2 页为固定部件、安装工具及端部密封布置

  13. Reliance 修复气囊图库 — 原始照片用于识别可见的配置差异,不用于推断性能

  14. 学术论文: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

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