非开挖方法的管道修复技术（上）

自 20 世纪 80 年代以来，城市化进程迅速加快。根据联合国预测，到2050年，全球城市人口将达到总人口的68%，这意味着大约有 25 亿新增城市人口，其中印度、中国和尼日利亚将贡献35%的增长。快速增长的城市人口将导致对高效供水和污水处理服务的需求增加。地下水分配系统自最初安装以来就一直在老化和恶化，许多系统已达到使用寿命。根据加拿大基础设施报告卡，截至 2023 年，北美大多数供应饮用水的管道基础设施都将超过 55 年历史，并且其状况将持续恶化。最终，管道堵塞、泄漏和水质差等问题将会出现，以及相关的经济、环境和社会影响。

（管网损坏情景 | 来源：Rehabilitation+Methods+Trenchless+Tech）

随着饮用水、废水和雨水系统的老化，公用事业部门越来越担心这些系统可能对市民的健康和安全造成风险，包括水质差、管道泄漏导致天坑。加拿大市政资产管理局的一项调查评估了加拿大水利基础设施的现状，发现约 12% 的水系统状况不佳或非常差，需要立即维护。约 20% 的水系统状况一般（即没有直接威胁），但建议密切监测和更新以防止潜在故障。这些研究还表明，及早投资恢复管道状况可以显著降低管道损坏速度和长期维修成本。据估计，在加拿大，对于状况不佳到非常差的管道，10 年内应花费约 600 亿加元（约合 470 亿美元）用于立即更换或修复水利基础设施。对于状况良好的管道，相应的更换/修复成本估计为 1000 亿加元（约 780 亿美元）。这些数字表明，预计水管修复工作量很大。因此，选择适当的修复或更换方法对于提供具有成本效益的施工、节省资本预算并造福公民至关重要。

中国城市化的快速推进，对供水和排水系统也提出了巨大的需求。目前全国供水管网总长度已超过110万公里，但部分老旧管网面临漏损率高的问题，全国平均漏损率率接近10%。针对应对挑战，14年国务院发指导意见，规划10年建管线体系。15年推水污染防行动计划，加强管网建设。同年底，指导意见促综合管廊建设，目标2020年建成先进管廊。21年“十四五”规划，预计新建改造污水管网8万公里。23年三部门行动，补环境基建短板，目标25年新增改造污水管网4.5万公里。24年住建部计划年改10万公里以上地下管线。

同时，中国正在致力于应用智能检测和数字化管理技术，以实时监控管网状态，降低维护成本，减少故障带来的社会和环境影响。与加拿大类似，中国水利基础设施改造需要加大投资，但快速城市化面临着更强烈的更新压力。

以下是近年来相关政策梳理：

（非开挖技术发展历程）

以下是几种常见的非开挖修复方法：

• 原位固化管道：研究最多的技术之一是插入树脂浸渍的衬管，该衬管变硬后在旧管道内形成新管道。

• 折叠内衬：研究探索将较小管道插入现有管道的材料和安装技术的改进。

• 螺旋缠绕：螺旋缠绕法修复是采用螺旋缠绕机将凸凹型高分子材料在旧管道内缠绕闭合像拉链一样咬合成一条新的内衬管道，这种修复的优点是可以带水作业。

• 管道爆裂：研究解决了爆破旧管道并用新管道替换的难题，同时最大限度地减少地面隆起和周围公用设施的损坏。

• 喷涂衬里和涂层：进展重点在于材料耐久性、粘附性能以及机器人应用系统的优化。

如果施工区域受限，例如地下管线密集或拥挤的住宅区，管道爆破和滑动衬砌都会比CIPP 或喷涂衬砌更具破坏性，因为需要更大的检修面积。在这些情况下，CIPP 将是更好的解决方案，因为设备需要的地面空间较少。经过几十年的发展，CIPP 因其安装快捷、所需检修空间有限而成为最为广泛的非开挖管带修复技术之一。固化工艺目前包括：热水固化法、蒸汽固化法和紫外光固化法。然而，水管修复设计标准的研究落后于修复技术的发展。水管CIPP设计标准必须考虑运行管道中的高压和压力波动，以及修复后水管的监测要求。

（紫外光固化修复技术，来源：中科管道）

原理

在旧管道内部引入一根热固性树脂的柔性衬管（如无纺布或玻璃纤维），通过热水、蒸汽或紫外线加热固化，形成一条内衬新管。

优点

• 接入点小。

• 适用于各种形状的管道（圆形、椭圆形、异形）。

• 修复后管道的强度与新管道的接近，并具有优异的防腐性能。

挑战与研究方向

• 材料改进：提升树脂的耐高温、抗氧化能力，并开发更环保的树脂体系。

• 固化技术：研究更快速、均匀的固化方法，如固化光固化技术。

• 施工监测：通过数字化技术实时监测修复过程，确保修复质量。

非开挖管道修补技术日益普及并持续进步，该技术已在管道直径、长度以及修补层的厚度等多个方面实现了显著进展。例如，2024年9月，位于浦东新区金海路（凌空北路至东川公路段）的改扩建项目，该污水主管道自建成以来已服务约20年，顶部普遍存在2级腐蚀现象，且部分接口存在渗漏问题，经过评估，决定进行预防性的修复工作。该项目运用了UV内衬软管紫外光固化技术，对DN800型号的长距离污水主管道实施了前瞻性的加固处理，成果显著。此次维护共完成了三段管道的修复，总长度达到389.3米，其中最长的一段为140.3米。

我国部分PICC管道修复成功案例

（来源：中国给排水）

二、折叠内衬法：

原理

将预制的折叠管道衬里插入旧管道，然后通过水压或其他方法使其展开并贴合在旧管道内壁。

优点

• 完全挖掘，少量接入点。

• 适用于各种形状的管道（圆形、椭圆形、异形）。

• 修复后管道的强度与新管道的接近，并具有优异的防腐性能。

挑战与研究方向

• 材料改进：提升树脂的耐高温、抗氧化能力，并开发更环保的树脂体系。

• 固化技术：研究更快速、均匀的固化方法，如固化光固化技术。

• 施工监测：通过数字化技术实时监测修复过程，确保修复质量。