浅谈市政管道非开挖修复技术的优势与发展

马志广

摘要：市政管道是城市基础设施的重要组成部分，为全球亿万人提供供水和卫生服务。这些管道位于地下，有的环境十分恶劣，随着时间的推移，会老化并出现各种缺陷，例如泄漏、裂缝和腐蚀。使用传统的明挖方法修复管道，不仅成本高昂、破坏市政面貌，而且工期长。该方法可能会导致交通中断、国有资产浪费和民众生活不便。非开挖修复方法使用专用设备从内部修复管道，为修复市政管道提供了一种替代方法，该方法可以更快、更具成本效益并且对周围环境的破坏性更小。该方法由于具有优于传统开挖方法的优势，越来越多地用于管道修复。本文主要分析了市政管道非开挖修复技术的优势与发展。

关键词：市政管道；非开挖修复技术；优势；发展

1市政管道非开挖修复施工的优点

（1）降低塌陷和倒塌的风险。非开挖修复方式不需要对地面进行大面积的开挖，减少了地下管道周围土体的松动和沉降，从而降低了管道塌陷和倒塌的风险。（2）降低工人受机械损伤的风险。非开挖修复方式不需要工人进入深坑进行施工，减少了工人在狭小、危险的环境中作业的风险，降低了机械损伤和伤害事故的可能性。（3）降低环保风险。非开挖修复方式减少了土壤被挖掘和破坏的程度，减少了对环境的破坏和污染。同时，减少了施工过程中产生的噪音、粉尘和废弃物的排放，有利于保护周围环境的质量。（4）降低交通事故风险。非开挖修复方式不需要对道路进行大面积封闭或交通管制，减少了交通事故的风险。施工期间，交通流量可以保持相对较稳定，减少了交通拥堵和事故发生的可能性。（5）减少对居民生活区的干扰。非开挖修复方式可以在不打扰附近住户的情况下进行施工，减少了施工对居民生活区域的干扰。相比之下，传统的开挖修复方式可能会对附近居民生活造成较大的干扰和不便。

2市政管道非开挖修复技术的类型及其各自的优势

2.1市政管道非开挖修复技术的分类

2.1.1管道内衬法

将新内衬插入现有管道并就地固化，以此在旧管道内创建新的无缝管道。管道内衬方法有多种类型，包括原位固化法（CIPP）、喷涂内衬和拉入内衬。（1）原位固化法（CIPP）将柔性内衬插入现有管道并用空气或水对其充气以符合旧管道的形状。然后使用热量、紫外线或蒸汽将内衬固化到位，以在旧管道内形成新的无缝管道。CIPP适用于直径从2～120英寸的管道，可用于修复由多种材料制成的管道，包括混凝土、黏土、PVC和铸铁。（2）喷涂内衬法将液态聚合物喷涂到现有管道的内部，以形成新的无缝内衬。聚合物就地固化形成坚硬、耐用层，而且耐腐蚀和磨损。喷涂内衬适用于直径从1～120英寸的管道，可用于修复由多种材料制成的管道，包括混凝土、黏土、PVC和铸铁。（3）拉入式衬砌将内衬插入现有管道并使用绞车或液压系统将其拉入到位。然后将内衬充气并固化到位，以在旧管道内形成新的无缝管道。拉拔内衬适用于直径范围为2～24英寸的管道，可用于修复由多种材料制成的管道，包括PVC和HDPE。

2.1.2裂管法

打破现有管道并将新管道拉入同一位置，从而破碎旧管道并创建一个新的、更大直径的管道。裂管法适用于直径为6～48英寸的管道，可用于替代多种材料制成的管道，包括混凝土、黏土、PVC和铸铁。裂管法是将爆破头插入现有管道并使用绞车或液压系统将其拉过管道。爆破头将旧管道破碎成小块，并将其推入周围的土体中，然后将一根新管道拉到爆破头后面的位置，形成一条新的无缝管道。

2.1.3滑动衬砌法

将新管道插入现有管道并使用绞盘或液压系统将其滑入到位，从而在旧管道中创建一个新的、直径更小的管道。新管道通常由PVC、HDPE或玻璃纤维制成，设计得比现有管道略小。然后用灌浆或水泥材料填充两根管道之间的空间，以提供结构支撑并防止地下水渗入。滑动衬砌法适用于直径范围为6～96英寸的管道，可以用于修复由各种材料制成的管道，包括混凝土、黏土、PVC和铸铁。

2.1.4定向钻孔法

在地下钻孔并安装新管道而不影响地面。这种方法对于在道路、河流、建筑物等障碍物下安装管线特别有用。定向钻孔使用配备有定向引导系统的钻机在地下钻一个导向孔。导向孔完成后，使用铰孔工具将孔扩大到所需直径。然后通过扩大的孔将新管道拉入到位。

2.2四类非开挖技术对比

管道内衬法是修复中度损坏或腐蚀管道的常规选择，而裂管法则更适合更换严重损坏或塌陷的管道。对于状况良好但有泄漏或其他轻微损坏的管道，滑动衬砌法是一个合适的选择。定向钻孔法是在障碍物下或环境敏感区域安装管道的首选。非开挖技术的选择将取决于多种因素，包括管道类型、损坏程度、管道位置和周围环境。仔细评估这些因素将有助于确定哪种非开挖技术最适合特定的管道维修或更换项目。

3非开挖修复技术的发展

3.1AI和机器人

AI和机器人技术在市政管道非开挖修复领域的应用是一个非常有潜力的发展方向。机器人技术已经开始应用于部分非开挖修复项目，并取得了一定的成功。其中，机器人能够精确定位新管道并进行自主操作，可以减少人为干扰和误差，提高修复的准确性和效率。随着机器人技术的不断进步，未来有可能开发出更加智能和自主的机器人。通过大量实例图片训练，AI机器人可以学习和理解不同管道损伤的特征，从而能够自主判断损伤点位和选择合适的修复方案。这将大大提高维修的效率和准确性，同时减少对周围环境的破坏。此外，AI技术还可以应用于管道数据的分析和预测，帮助确定管道的健康状况并进行预防性维护。通过对大量历史数据和实时监测数据的分析，AI可以识别出潜在的问题和风险，并提前采取措施进行修复或替换，从而避免管道故障和漏水等问题的发生。

3.2传感器和监控

未来发展的另一个领域是传感器和监控技术。传感器技术的进步使实时监控管道状况成为可能，从而可以在潜在问题变得严重之前及早发现。该技术还可用于监测非开挖修复项目的有效性，为改进未来的修复工作提供数据。随着传感器技术的不断改进，有可能开发出可以嵌入管道材料中的传感器，从而在管道的整个生命周期内提供连续监测。根据监测结果开展主动维护和维修，减少昂贵的紧急维修的需要。

3.3先进材料

先进材料在市政管道非开挖修复领域的应用是一个重要的发展方向。碳纤维和玻璃纤维等新材料已经被广泛应用于非开挖修复项目，用于加固和加强现有管道的结构。这些先进材料具有许多优良特性，例如高强度、轻质、耐腐蚀等。相比传统的管道材料，它们具有更好的机械性能，可以有效地提高管道的抗压能力和耐候性。此外，这些材料还具有较高的抗腐蚀性，能够更好地抵抗化学物质和水的侵蚀，从而延长管道的使用寿命。随着先进材料的不断发展和创新，未来还有可能开发出更为坚固和耐用的材料。例如，研究人员正在探索纳米技术在材料改性中的应用，以进一步提高材料的性能。同时，新材料的开发也将注重可持续性和环保性，以减少对环境的影响。

4结语

总之，除了最大限度地减少对周围环境的破坏和降低成本的优势外，非开挖技术还有可能延长管道的使用寿命。通过在不开挖的情况下修理或更换管道，周围的土体和基础设施不会受到干扰，从而减少未来损坏或腐蚀的可能性。因而非开挖技术是修复市政管道的优选方案。随着这些非开挖技术的不断发展和改进，将成为基础设施维护和维修过程中越来越重要的技术。

参考文献

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