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市政排水管网承担着城市大多数污水的运输压力，是城市代谢的重要基础设施，对城市的正常运转有不可缺失的重要作用。目前，城市发展迅速，市政管网错综复杂，排水管网承担的污水量也逐渐增大，而排水管网的更新速度普遍跟不上城市的需求，导致管道产生缺陷的风险大幅加大，发生缺陷的危害也大幅增强。因此，及时对管网进行检查修复显得尤为重要。
一、管道修复的目标
- 修复后管道满足荷载要求。
- 整体修复后的管道流量与管道原设计流量基本一致。
- 修复后的管道强度必须满足国家或行业现行的相关规范要求。
- 满足对该管道养护的技术标准要求。
- 整体修复后的管道设计使用年限不小于30 年。
- 敷设于交通繁忙、新建道路、环境敏感等地区的排水管道修复改造优先采用非开挖修复更新技术。
二、管网修复思路及工作流程
2.1 进行管道缺陷检测
管道缺陷的检测是管道修复工作开展的基础。常用管道及检查井缺陷检测技术包括: 闭路电视检测技术( 简称CCTV) 、声呐检测技术、电子潜望镜检测技术( 简称QV) 及传统的反光镜检测技术、人工目视观测技术等。
2.2 结合前期勘察工作成果，识别分析管道缺陷
管道缺陷可分为结构性缺陷及功能性缺陷，结构性缺陷表示管道结构本体遭受损伤，影响管道强度、刚度和结构稳定性的缺陷，包括破裂、变形、腐蚀、错口、起伏、脱节、接口材料脱落、支管暗接、异物穿入及渗漏; 功能性缺陷是指导致管道过水断面发生变化，影响畅通性能的缺陷，包括沉积、结垢、障碍物、残墙、坝根、树根及浮渣［1］。根据以上定义，对管道缺陷进行分析归类。
2.3 对缺陷程度进行等级划分
根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》( CT 181-2012) 将管道缺陷分为4 个等级，分别表示轻微缺陷、中等缺陷、严重缺陷及重大缺陷，并根据规程对不同程度缺陷进行打分。
2.4 针对不同管道缺陷，分析判断其修复的必要性
根据相关规范中不同类型、不同程度管道缺陷的对应分值及相关公式对管道的缺陷程度及待修复程度进行评价。对于结构性缺陷的管段计算其管道结构性缺陷参数F、管道损坏状况参数S，得出管段修复指数RI; 对于功能性缺陷的管段，计算其管段功能性缺陷参数G、管段运行状况参数Y，得出管段修复指数MI，最终根据RI及MI对受损管段进行修复对策的判断。
当RI或MI≤1 时，可判断为管道结构基本完好或没有明显缺陷，因此采用不修复的对策; 当1＜RI( MI) ≤4 时，可判断为管道短时间内没有影响管道运行的风险，采用制定修复计划的方式预防未来可能发生的风险; 当RI或MI＞ 4 时，可判断为管道已有明显的缺陷，需要立即进行修复［2，3］。
2.5 功能性缺陷修复方案的比选
由于功能性缺陷主要是排水管道内的沉积、结垢、树根和垃圾等物体影响了管道排水的通畅性，而管道疏通技术可以对症解决该问题。因此，对于管道功能性缺陷，均可采用管道疏通的方式予以修复。常用的管道疏通方法有推杆疏通、转杆疏通、高压射水疏通、绞车疏通、水力疏通或人工铲挖等，需根据管道材质及淤积物质进行判断选择。
2.6 结构性缺陷修复方案的比选
2.6.1 管道局部修复或整体修复的确定管道发生结构性缺陷时，利用管道结构性缺陷密度SM 对采用局部修复或整体修复进行判断，如表1 所示。
表1 管段结构性缺陷类型评估表
2.6.2 整体修复方案的比选
目前，应用于城市排水管道整体修复的技术主要有原位开挖更换管道法及非开挖修复法。在人口稠密的城市建成区，开挖施工对社会及环境造成多方面的不利影响: ①施工占据多幅路面甚至阻断道路，施工工期长，对附近的交通造成极大影响; ②影响临街的商业活动及附近居民生活; ③影响市容环境; ④开挖施工工人的安全风险相对较大; ⑤管道施工完成后重新铺设路面影响道路的使用寿命［4，5］。
因此，对排水管段的整体修复优先采用非开挖修复的方式，但以下情况不适合非开挖施工: 管段变形、错台严重，支管错接及异物穿入: 由于非开挖修复技术并不适用所有损坏管段修复，它不能改变原有管线的线形，因此如管段变形、错台严重，支管错接及异物穿入时需要开挖施工; 非开挖修复后，原设计能力降低或不能满足管道养护要求: 修复后排水能力应满足设计的排水量，所以应核算修复后的排水量，若小于设计排水量，应提出措施，否则应采用直接开挖。修复后无法养护时，也应考虑其他方法［6］。如受交通状况、周围所处环境等因素的制约，无法开挖施工的，则应采用非开挖修复。
2.7 管道修复施工
管道疏通的施工前期需进行封堵降水，并判断管道稳定性，管道疏通后还需进行障碍物软切割、CCTV 检测、抽水并泥水分离等过程。开挖法修复的施工前期需经过管材选择、管槽开挖、地基处理、沟槽回填、基坑排水、基坑检测、管线保护及路面恢复等施工环节。非开挖法修复的施工前期根据各种不同工艺，其施工流程有所变化，但均需要经过堵水调水、管道清洗疏通、管道预处理等环节。
三、管道功能性缺陷修复
管道功能性缺陷是指导致管道过水断面发生变化，影响畅通性能的缺陷。排水管道疏通是通过清除排水管道内的沉积、结垢、树根和垃圾等物体，保障管道排水畅通。因此可以采用管道疏通的方式，清理管道中淤塞的障碍物，解决管道的功能性缺陷。但在必要时需要采用局部开挖方法清除管内影响施工的障碍。
3.1 疏通技术的介绍
①推杆和转杆疏通。推杆疏通指用人力将竹片、钢条等工具推入管道内清除堵塞的疏通方法。转杆疏通指采用旋转疏通杆的方式来清除管道堵塞的疏通方法，又称为软轴疏通或弹簧疏通。转杆疏通主要采用转杆疏通机，转杆机配有不同功能的钻头，用以疏通树根、泥沙、布条等不同堵塞物，其效果比推杆疏通更好。
适用条件: 管道埋深小，井口大，不影响钻杆运行。
限制条件: 施工进度缓慢。
②射水疏通。射水疏通( 机械清洗) 是指采用高压射水清通管道的疏通方法。该方法效率高、疏通质量好，目前已被我国许多城市采用。射水疏通在支管等小型管中效果特别好，在非满管的情况下能彻底清除管壁油垢和管道污泥，装上带旋转链条的特殊喷头时，还可清除管内固结的水泥浆。
适用条件: 各种管径管道断面均可使用。
限制条件: 需预先在装置中储存足够量的水。
常见的喷射铣头类型有喷水型喷射铣头、钻头型喷射铣头、带链条喷射铣头及振动型喷射铣头。各类型喷射铣头适用范围见表2、表3。
表2 按管道材质选择喷射铣头
表3 按障碍物类型选择喷射铣头
③绞车疏通。绞车疏通是许多城市的排水管道主要疏通方法，主要设备包括绞车、滑轮架和通沟牛。绞车疏通的主要原理为通沟牛在管道内来回移动，将积泥清理至检查井内，然后将积泥捞出，运送至垃圾填埋场。
适用条件: 预先能通过竹片或穿管器的管道。
限制条件: 不能单独使用，必须借助竹片或穿管器; 不同管径要使用其相应规格的通管工具。
④水力疏通。水力疏通指采用提高管渠上下游水位差，加大流速来疏通管渠的一种方法。该法要求管道必须达到0.7m/s 左右的自清流速。对于目前城市的排水管道来说，除靠近泵站的少数管道外，大部分管道内水流无法达到此流速，因此无法进行管道的水力疏通。
适用条件: 有充足的水量; 管道具有良好的坡度; 管道断面与积泥情况相互适应; 管径为Φ200～ Φ600 的管道断面，具有最佳冲洗效果。
限制条件: 该法需要人为地加大管道内的流速流量，使之超过设计流速和流量。表4 列举各种粒径的泥沙在水中产生移动时所需的最小流速。
表4 各种粒径的泥沙在水中产生移动时所需的最小流速
⑤人工疏通。人工疏通指通过人工进入管道内进行清理作业的方法，主要适用于大型管道( DN≥800 mm) 的疏通作业。该法效果好，但存在安全隐患。
3.2 疏通技术的对比
各种疏通方法适用范围见表5。当管道内淤泥沉积物较少，管径较小时，采取水力冲洗和高压水冲洗均可。采用水力冲洗，对施工场地要求少，施工成本低，但用水量大，对管壁及连接处清除效果不好，对较重的石块和油脂难以清除; 采用高压射水疏通，要求施工场地需能停放施工装置，施工成本稍多，但用水量相对较少。
表5 管道疏通方法适用范围
表6 常用清淤方案对照表
当管道内淤泥沉积物较多时，可以采用单独的高压射水疏通，高压射水疏通+ 喷射铣头( 软切割) ，高压射水+ 绞车疏通，玻璃钢竹片疏通配合绞车疏通等方法。单独的高压射水疏通省时省人工，但对障碍物的去除效果不彻底。高压射水疏通+ 喷射铣头( 软切割) ，清通效果好，省人工，施工成本较高，但高压铣头不适用塑料管、玻璃钢夹砂管、陶土管和石棉水泥管。高压射水疏通+ 绞车疏通，清通效果较好，省人工，但用时稍长，施工成本较高。玻璃钢竹片疏通配合绞车疏通，清通效果一般，施工成本较低，劳动强度大，需较多人工，用时较长，且需要管道埋深较浅。
管道疏通不仅应用于修复管道功能性缺陷，在对管道的结构性缺陷进行非开挖修复时，也是预处理环节必不可少一道工序。管道在非开挖修复前需进行管道内清理工作，清洗后的管道表面应无明显附着物、尖锐毛刺、影响内衬管道施工的突起，必要时可采用局部开挖的方法清除管内影响施工的障碍。各非开挖修复技术施工方法对管道清洗的要求如表7 所示。
表7 非开挖修复技术施工方法对管道清洗要求
四、展望
随着市政排水管道规模的不断扩大，为了避免管道缺陷带来的各种问题，需要有计划、有组织的进行管道养护工作，对其进行定期的检查和维修、加强新技术的推广和应用，提升排水管道的管理和养护理念，使管道的养护和管理工作逐渐朝着机械化方向发展，不断提高工作效率。
作者：刘晓波、胡胜(中国市政工程西北设计研究院有限公司深圳分院，广东深圳518000)。
参考文献:
［1］CT 181 － 2012． 城镇排水管道检测与评估技术规程［S］． 2012．
［2］王和平． 排水管道健康状况评估方法的研究［J］．给水排水， 2011， 37( 8) : 112 － 116．
［3］王和平，等． 排水管道功能性缺陷的设置分析［J］．中国给水排水， 2014， 30( 4) : 14 － 16．
［4］范秀清，等． 城市徘徊管道非开挖修复技术探讨［J］． 管线工程， 2012，( 20) : 67 － 74．
［5］段宽，等． 浅谈埋地排水管道非开挖修复技术与工程应用［J］． 特种结构， 2016， 33( 1) : 109 － 114．
［6］雷庭． 排水管道非开挖修复技术研究及工程应用［D］． 北京: 北京工业大学， 2015．
