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市政污水管道清淤与非开挖修复技术详解

发布时间：2025-10-30　浏览：3990次

市政污水管道作为城市排水系统的核心组成部分，承担着收集和输送生活污水、工业废水的重要职责，是保障城市水环境安全、维护公共卫生的 “地下生命线”。然而，长期使用过程中，管道内易淤积泥沙、油脂、杂物等污染物，同时还可能因地质沉降、管道老化、外力破坏等因素出现裂缝、渗漏、变形甚至坍塌等问题。这些问题不仅会导致排水能力下降、污水外溢，引发道路积水、环境污染，还可能对地下管线、建筑物基础造成损害，严重影响城市正常运转。因此，高效的管道清淤技术与先进的非开挖修复技术，成为保障市政污水管道健康运行的关键。

一、市政污水管道清淤技术：恢复管道畅通的基础工程

管道清淤是解决管道淤积问题的首要环节，其核心目标是清除管道内部的沉积物、堵塞物，恢复管道设计排水断面，保障水流顺畅。清淤工作需遵循 “先检测、后清淤、再验收” 的流程，结合管道实际情况选择适宜的技术方法，确保清淤效果与作业安全。

（一）清淤前的管道检测：精准定位问题根源

在清淤作业开始前，需通过专业检测手段掌握管道内部状况，为清淤方案制定提供依据，避免盲目作业造成管道损伤。目前主流的检测技术为管道闭路电视检测（CCTV 检测），通过将配备高清摄像头的检测机器人（或爬行器）送入管道内部，实时拍摄管道内壁影像，并将数据传输至地面控制系统。检测人员可通过影像清晰观察管道内淤积物的类型（如泥沙、油脂块、建筑垃圾）、分布范围、淤积厚度，以及是否存在裂缝、接口松动等潜在问题，同时生成管道检测报告，标注淤积严重区域，为后续清淤工作精准定位。

此外，对于管径较小（通常小于 300mm）或管道内部环境复杂（如存在较多障碍物）的情况，还可采用声呐检测技术。声呐设备通过发射声波并接收反射信号，构建管道内部三维图像，可有效检测管道内淤积物的高度、体积，以及管道变形、坍塌等结构性缺陷，弥补 CCTV 检测在复杂环境下的局限性。

（二）主流清淤技术方法与操作要点

根据管道管径、淤积程度、淤积物类型及周边环境条件，市政污水管道清淤主要分为以下四类主流技术，各类技术的适用场景与操作流程存在显著差异：

1. 高压水射流清淤技术：高效清除黏性淤积物

适用场景：适用于管径 50-2000mm 的管道，尤其对管道内油脂、淤泥、黏性杂物等淤积物清除效果显著，是目前市政管道清淤中应用最广泛的技术之一。

工作原理：通过高压水泵产生压力为 15-25MPa 的高压水流，经特制喷头（如扇形喷头、旋转喷头）喷射出高速水流。水流冲击管道内壁淤积物，将其破碎、剥离，同时利用水流的推力将破碎后的淤积物推向管道下游的检查井，最后通过吸污车将淤积物抽运至处理场地。

操作要点：

作业前需检查高压水管、喷头的密封性与完好性，避免高压水流泄漏引发安全事故；

喷头行进速度需与水流压力匹配，通常控制在 0.5-1m/min，确保淤积物充分破碎；

对于弯道较多的管道，需选用可灵活转向的喷头，并通过 CCTV 实时监控清淤进度，避免喷头卡顿或管道损伤。

2. 机械清淤技术：应对大粒径、高硬度淤积物

适用场景：适用于管径 800mm 以上、内部存在大量建筑垃圾（如石块、砖块）、树根、硬化淤泥等大粒径、高硬度淤积物的管道，常与高压水射流清淤配合使用。

核心设备与流程：

抓斗式清淤机：通过检查井将可伸缩的机械臂伸入管道，机械臂末端的抓斗可抓取管道内的大块淤积物，直接提升至地面的运输车中，适用于清除体积较大的杂物；

螺旋式清淤机：利用螺旋叶片的旋转将管道内的淤积物输送至检查井，再通过吸污设备抽运，适用于管径较小（300-800mm）且淤积物较密实的管道；

操作要点：

机械臂或螺旋叶片的伸入深度需严格控制，避免触碰管道内壁造成划伤；

作业过程中需定期通过 CCTV 观察管道内部情况，防止淤积物卡滞设备，导致机械故障。

3. 人工清淤技术：特殊场景下的补充手段

适用场景：仅适用于管径大于 1500mm、检查井间距小于 50m，且管道内无有毒有害气体（如硫化氢、甲烷）、积水深度小于 300mm 的特殊情况。由于人工清淤劳动强度大、作业风险高（易发生中毒、溺水、坍塌事故），目前已逐渐被机械清淤替代，仅作为辅助手段使用。

操作要点：

作业前必须进行管道通风（通风时间不少于 30 分钟），并使用气体检测仪检测管道内有毒有害气体浓度，确保氧气含量≥19.5%，硫化氢浓度≤10mg/m³；

作业人员需穿戴全套防护装备（如防毒面具、防水服、救生绳），并在井外设置专人监护，每 20 分钟轮换一次作业人员，避免疲劳作业；

清淤过程中需使用低压照明设备，严禁使用明火，防止管道内可燃气体爆炸。

4. 淤泥固化清淤技术：环保型清淤新方式

适用场景：适用于管道周边为敏感区域（如居民区、水源地、公园），且淤积物含水量高、易造成二次污染的情况。该技术可将流动性淤泥转化为固态，减少清淤过程中污水泄漏对环境的影响。

工作原理：通过高压注浆设备将固化剂（如水泥基固化剂、高分子聚合物固化剂）注入管道内的淤积物中，固化剂与淤泥发生化学反应，使淤泥中的水分被吸附、包裹，形成具有一定强度（抗压强度≥0.5MPa）的固态块体，随后通过机械清淤设备将固态块体取出。

操作要点：

需根据淤泥的含水率、有机质含量调整固化剂的配比，确保固化效果；

固化反应时间通常为 2-4 小时，需等待淤泥完全固化后再进行清运，避免块体破碎导致二次污染。

（三）清淤后的验收与淤泥处置

清淤作业完成后，需通过二次 CCTV 检测验收清淤效果，确保管道内壁无明显淤积物残留，排水断面恢复率≥90%，且管道无新增损伤。同时，清淤产生的淤泥需按照环保要求进行处置：

对于无污染的泥沙类淤泥，可经脱水（含水率降至 60% 以下）后用于路基回填、土地复垦；

对于含有重金属、有机物的污染淤泥，需送至专业危废处理厂进行无害化处理（如化学稳定化、焚烧、填埋），严禁随意排放。

二、市政污水管道非开挖修复技术：不开挖、高效率的管道 “微创手术”

传统的管道修复技术（如开挖修复）需破坏道路、拆除绿化，不仅施工周期长（通常为 7-15 天）、成本高，还会对交通和居民生活造成严重影响。非开挖修复技术（Trenchless Rehabilitation Technology）则通过检查井或微小工作坑，在不破坏地面设施的前提下完成管道修复，具有施工周期短、对环境影响小、修复质量高的优势，已成为市政污水管道修复的主流方向。目前常用的非开挖修复技术可分为局部修复技术与整体修复技术两大类。

（一）局部修复技术：针对管道局部缺陷的 “精准修复”

局部修复技术适用于管道存在单点或短距离（通常小于 2m）缺陷的情况，如裂缝、接口渗漏、小型孔洞等，无需对管道整体进行改造，具有成本低、效率高的特点。

1. 点状原位固化法（Spot CIPP）

适用场景：适用于管径 100-1200mm 的管道，修复单点裂缝、接口渗漏，修复长度通常为 1-2m。

工作原理：将浸满热固性树脂（如环氧树脂、不饱和聚酯树脂）的纤维软管（直径略小于管道内径）通过检查井送入管道缺陷位置，随后通过压缩空气或水将软管膨胀，使其紧贴管道内壁，再通过紫外线（UV）照射或热水加热的方式，使树脂在管道内固化（固化时间约 30-60 分钟），形成与管道内壁紧密结合的 “内衬补丁”，封堵缺陷部位。

技术优势：

修复后内衬层强度高（抗拉强度≥30MPa），耐腐蚀性强，使用寿命可达 50 年；

施工周期短，单处修复仅需 2-4 小时，对交通影响极小。

2. 不锈钢双卡套修复技术

适用场景：适用于管径 150-1000mm 的管道，尤其适合修复管道接口松动、错位（错位量≤20mm）或小型孔洞（直径≤50mm）。

工作原理：将特制的不锈钢卡套（由上下两个半圆形卡套组成，内侧包裹橡胶密封垫）通过检查井送入管道接口缺陷处，利用专用工具将卡套收紧，使橡胶密封垫紧贴管道外壁与接口缝隙，形成密封结构，同时不锈钢卡套提供机械支撑，防止接口进一步错位。

操作要点：

修复前需清理管道接口处的淤泥、杂物，确保橡胶密封垫与管道表面紧密贴合；

卡套收紧力度需均匀，避免过度收紧导致管道变形。

3. 注浆修复技术

适用场景：适用于管道与检查井接口渗漏、管道外壁周围土体流失导致的管道沉降，或管道内壁微小裂缝（宽度≤0.5mm）的密封。

工作原理：通过专用注浆设备将注浆材料（如聚氨酯注浆液、水泥浆）注入管道缺陷部位或管道外壁与土体之间的缝隙中。注浆材料在缝隙中扩散、凝固，形成密封层或填充体，封堵渗漏通道，同时加固周边土体，防止管道继续沉降。

注浆材料选择：

聚氨酯注浆液：适用于封堵漏水缝隙，遇水后会膨胀（膨胀率可达 10-30 倍），密封效果好；

水泥浆：适用于加固管道周边土体，成本低，但凝固时间较长（通常为 8-12 小时）。

（二）整体修复技术：解决管道整体老化、变形的 “全面改造”

当管道存在大面积裂缝、腐蚀、变形（变形率≤30%）或整体老化等问题时，需采用整体修复技术，在原有管道内部形成新的 “内衬管”，替代原有管道的功能，实现管道的全面更新。

1. 原位固化法（CIPP）：应用最广泛的整体修复技术

适用场景：适用于管径 100-2000mm 的圆形、矩形、卵形等各种断面的管道，可修复管道腐蚀、裂缝、变形、渗漏等多种缺陷，是目前非开挖整体修复技术中应用最成熟、范围最广的技术。

工作原理与流程：

软管制备：根据管道内径，将浸满热固性树脂的纤维软管（通常为玻璃纤维或聚酯纤维材质）裁剪成相应长度，并在软管两端安装密封装置；

软管牵引：通过检查井将软管牵引至待修复管道内，确保软管位置与管道缺陷区域完全对应；

膨胀固化：向软管内注入压缩空气（压力通常为 0.2-0.4MPa），使软管膨胀并紧贴管道内壁，随后通过紫外线（UV-CIPP）或热水（Steam CIPP）加热，使树脂固化（UV 固化时间约 1-2 小时，热水固化时间约 3-4 小时）；

端口处理：树脂固化后，切除软管两端多余部分，使新形成的内衬管与原有管道端口平齐，确保水流顺畅。

技术优势：

内衬管与原有管道结合紧密，水力性能好（内壁光滑，摩擦系数≤0.012），可提升管道排水能力；

修复后管道使用寿命可达 50 年以上，且无需破坏地面设施，施工周期仅为传统开挖修复的 1/3-1/5。

2. 内衬折叠法（Fold-and-Form Lining）

适用场景：适用于管径 200-1500mm 的管道，尤其适合修复管道内壁严重腐蚀、结垢，或原有管道内径因淤积、变形导致缩小的情况。

工作原理：将预制好的聚乙烯（PE）或聚氯乙烯（PVC）内衬管加热后折叠成 “U” 形或 “C” 形，通过牵引设备将折叠后的内衬管送入待修复管道内，随后向管道内注入热水或压缩空气，使内衬管恢复圆形并紧贴原有管道内壁，最后通过机械方式将内衬管两端与原有管道连接固定。

技术优势：

内衬管为预制管，材质均匀，强度高（抗冲击强度≥20kJ/m²），耐化学腐蚀；

折叠后的内衬管截面积小，可通过较小的检查井送入管道，适用于检查井间距较大（可达 100m）的场景。

3. 螺旋缠绕法（Spiral Winding）

适用场景：适用于管径 500-3000mm 的大型管道，可修复管道变形、坍塌（坍塌量≤50%）、严重渗漏等严重缺陷，同时也可用于管道扩容（通过缠绕形成比原有管道内径更大的内衬管）。

工作原理：通过检查井将带状塑料型材（通常为聚丙烯 PP 或聚乙烯 PE 材质，型材边缘设有锁扣结构）送入管道内，利用专用缠绕机将型材螺旋缠绕在管道内壁，同时通过锁扣将相邻型材连接固定，形成连续的内衬管。缠绕过程中，可向型材与原有管道之间的缝隙注入水泥砂浆，进一步提升内衬管的稳定性与承载能力。

技术优势：

可根据管道缺陷情况调整内衬管厚度（通常为 10-50mm），承载能力强，适用于重型车辆通行的道路下方管道；

施工速度快，每小时可缠绕 3-5m 内衬管，且可在带水作业（水深≤1m）条件下施工，无需断水。

4. 破管外挤法（Pipe Bursting）：管道更新的 “替代技术”

适用场景：适用于原有管道材质为混凝土、砖砌体、灰口铸铁等脆性管道，且管道存在严重变形、坍塌或无法通过内衬修复的情况，本质是通过破坏原有管道，在原位铺设新管道，属于 “非开挖更新技术”。

工作原理：通过上游检查井将破管头（由液压设备驱动，前端为锥形结构）送入原有管道，破管头在液压推力作用下向前行进，锥形结构将原有管道破碎，破碎后的管道碎片被挤压至周边土体中，同时通过破管头后端的牵引设备将新管道（通常为 HDPE 管）拉入原位，替代原有管道。

技术优势：

可一次性完成管道破碎与新管铺设，适用于管道整体报废的场景；

新管道材质为高强度 HDPE，使用寿命可达 100 年，且水力性能优于传统管道。

注意事项：

施工前需评估周边土体稳定性，避免破管过程中导致地面沉降或周边管线损坏；

适用于管径 100-1000mm 的管道，且新管直径需与原有管道直径相近（偏差≤20%）。

三、非开挖修复技术的选择依据与发展趋势

（一）技术选择的核心因素

在实际工程中，非开挖修复技术的选择需综合考虑以下因素，确保修复方案的经济性、安全性与有效性：

管道缺陷类型与程度：局部裂缝、渗漏优先选择点状 CIPP、注浆修复；整体腐蚀、变形优先选择原位固化法（CIPP）；严重坍塌、脆性管道优先选择破管外挤法；

管道管径与断面形状：小管径（≤300mm）管道适合点状 CIPP、内衬折叠法；大管径（≥800mm）管道适合螺旋缠绕法、机械清淤 + CIPP 组合技术；矩形、卵形管道优先选择 CIPP 技术；

周边环境条件：道路下方、居民区周边管道优先选择 CIPP、内衬折叠法（施工噪音小、无扬尘）；水源地、敏感区域管道需选择环保型修复材料（如无溶剂环氧树脂）；

施工周期与成本：紧急修复（如污水泄漏）优先选择点状 CIPP（2-4 小时完成）；长期规划修复可选择 CIPP、螺旋缠绕法（成本适中，使用寿命长）；管道整体报废需选择破管外挤法（一次更新，长期收益）。

（二）非开挖修复技术的发展趋势

随着市政管道养护需求的提升与技术创新的推动，非开挖修复技术正朝着智能化、绿色化、一体化方向发展：

智能化检测与修复：结合 AI 技术的 CCTV 检测机器人可自动识别管道缺陷（识别准确率≥95%），并生成优化修复方案；智能注浆设备可实时调整注浆压力与流量，确保密封效果；

绿色环保材料应用：无溶剂环氧树脂、生物降解型固化剂等环保材料逐渐替代传统溶剂型材料，减少修复过程中的挥发性有机化合物（

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