1、目1概述2国内修复案例3合流污水一期干线关键修复技术4结论录3随着城市的发展，污水管道长期服役运行，管道的老化、腐蚀增加，地基不均匀沉降的加剧，以及周边环境的变化，导致管道的损伤破坏。管道损伤主要为结构性病害。结构性病害主要有：破损、变形、错口、脱节、渗漏、腐蚀、橡胶圈脱落等。管道修复技术：从总体上分为三大类：一，局部修补；二，全断面修复；三，管道更新。从作业环境上分为二大类：一，水下修复；二，水上修复（干作业）。污水管道的腐蚀老化是世界级难题，我国大型管道全断面修复技术还在探索研究阶段。合流一期管道腐蚀严重南线西段老箱涵中隔墙伸缩缝渗漏4随着上海市合流污水治理一期工程、二期、三期工程、西干线
2、改造工程以及南线输送干线完善工程（东段输送干管）等一系列大型排水工程的陆续建设，上海市中心城区白龙港、竹园和石洞口三大片区的污水外排输送干管的框架网络已经形成。上述外排输送总管在经过一定年限的运行使用后，不可避免出现了一定程度的损坏（合流一期工程总管于1993年底建成通水、污水二期工程总管于1999年建成并投入使用，均已经过了二、三十年的运行使用）。但上述各干线管均为保障城市污水输送、城市生活正常运行的命脉，如何在不影响大口径的排水干管正常运行的情况下来实施修复，是我们排水从业者面临的、亟待解决的问题。上海市污水干管图5合流污水治理一期工程是为了解决上海市中心区河道的污染而进行的污水工程，于
3、1993 年 12 月 29 日建成通水。总管服务面积 288km2，合流一期污水总量约 170 万 m3/d。合流一期干线以彭越浦中途泵站为界，其上游为重力流管道，下游为压力箱涵。彭越浦泵站上游的重力段总管长约 6.0km，管径 DN3500DN5000。彭越浦下游的压力箱涵总长约 24.0km，采用双孔现浇钢筋混凝土结构，每孔宽 4.25m，高 3.5m。合流一期干线运行至今已接近 30 年，运行期间曾多次因渗漏水等隐患进行过抢修，随着使用年限的增加，近 5 年来，抢修事故频率明显增加，但受限于总管水位限制，基本均采用外部维修的形式，并未对管道内部进行抢修。根据相关研究和数据显示，污水管道
4、运行 25 年后事故多发的频率会 明显增加，污水管道爆管或事故时会影响片区排水安全，同时污水冒溢会造成环 境污染以及恶劣的社会影响，急需整体性修复改造。合流一期干线示意图6一）工程概况白龙港片区南线西段老箱涵，西端接SB泵站出水高位井，东端接罗山路连通管，是上海市污水治理二期工程的一部分，为3300mm3300mm的双孔箱涵，每25m设一伸缩缝，上下企口式结构，全长约4.7km。自1999年建成投入使用后，始终是北孔箱涵运行，南孔箱涵未启用，处于空置的状态。二）工程施工条件1、箱涵损坏情况：工程施工第一段为“SB泵站陈春港”，长约150m，箱涵的结构强度情况尚好，但个别伸缩缝出现涌流、瀑布装飞
5、溅等严重渗漏现象。该150m段箱涵由于地面起伏较大的超限绿化覆土，导致箱涵的不均匀沉降，引起伸缩缝的拉开破坏，以致发生渗漏，并对基地产生不良影响，从而加剧沉降的发生，使伸缩缝的张口进一步扩展，使其发生较大渗漏。第二段为“陈春港罗山路连通管”，长约4.5km，除个别伸缩缝出现轻微渗水外，箱涵的内壁、伸缩缝情况均较好。2、运行情况对施工条件的限制：白龙港片区南线西段老箱涵为3300mm3300mm的双孔箱涵，单孔能满足日常进行需求，但由于中隔墙几处伸缩缝发生严重渗漏，使得南箱涵也基本一直处于满水状态。3、周边环境对工程的影响：项目实施时未采用临排措施，周边环境对工程无较大影响。中隔墙伸缩缝涌流状渗
6、中隔墙伸缩缝涌流状渗漏漏中隔墙伸缩缝瀑布状渗漏中隔墙伸缩缝瀑布状渗漏箱涵沉降情况示意图箱涵沉降情况示意图7三）南侧箱涵修复方案1、中隔墙封堵：对箱涵中渗漏严重的中隔墙伸缩缝进行水下临时封堵。对南孔箱涵进行清淤、通风，并彻底清理，达到相对较好的修复工作环境。2、伸缩缝止水带修复：箱涵内壁渗漏的伸缩缝处外贴橡胶止水带的方式，外贴止水带为两侧带锯齿的“”型橡胶止水带、不锈钢压条以及不锈钢化学螺栓的组合，橡胶止水带的锯齿部位在不锈钢化学螺栓和不锈钢压条的挤压下具有更好的水密性；氯丁橡胶和不锈钢均具备较强的抗污水腐蚀性能，“”隆起部位既保证了伸缩缝具有一定的柔性，又为伸缩缝可能发生的进一步变形发展预留了
7、一定余地。3、防止箱涵进一步沉降：对该段箱涵8条伸缩缝处两侧各3m范围内的底部进行土体加固，在箱涵两侧为两排800的高压旋喷桩（搭接200）、箱涵底板下为三排斜打的压密注浆。在土体加固过程中，要严格控制压力，并密切关注箱涵顶部标高的监测数据，防止箱涵的隆起或位移。箱涵顶部底部土体加固箱涵顶部底部土体加固中隔墙伸缩缝渗漏严重中隔墙伸缩缝渗漏严重8修复完成后照片修复完成后照片本工程是双孔箱涵利用单孔运行条件，不新增临排设施，修复了箱涵伸缩缝漏水，防止箱涵继续不均匀沉降的成功工程案例，体现了双孔箱涵在后期运行检修上的优势，对后续工程有一定的借鉴意义。不中断运行不新增临排设施伸缩缝止水带修复地基加固防
8、沉降9一）工程概况上海市南区污水输送干线是上海市中心城区建设的第一条污水输送干线，全长约32km，上世纪 70 年代初建成通水，使用已超过 45 年，接近设计寿命，其中南干线1号泵站至3号泵站间的塘子泾路段及成山路路段（约2250米）受周边建设条件限制，不具备另外选线新建的可行性，需对老箱涵进行修复。二）工程施工条件1、箱涵损坏情况：顶板底部混凝土腐蚀较严重，混凝土保护层厚度明显减少，横向钢筋已经腐蚀，部分顶板腐蚀严重，粗骨料外露，钢筋普遍外露。侧壁主要缺陷为保护层剥落，粗骨料外露，未露筋。箱涵底板未发生明显腐蚀。2、运行情况对施工条件的限制：污水输送基本为满管运行。3、周边环境对工程的影响：
9、南干线箱涵待修复段位于城市干道下，交通流量大，地下管线复杂。检查井处箱涵顶板检查井处箱涵顶板检查井处箱涵侧墙检查井处箱涵侧墙10三）箱涵修复方案1、临排方案：成山路段根据污水流量在箱涵正上方浅埋敷设3-4根DN500钢管，上游设置临泵井，污水抽至高位水箱通过临管排至下游入流井。2、施工方案：2.1、确保施工环境干燥：封堵完成后进行管道内清淤及高压水枪冲洗松散混凝土，垃圾清理并通风，营造干仓工作环境。2.2、顶板修复：箱涵顶板底部混凝土钢筋及粗骨料外露，为级重度腐蚀。工程对顶板修复采用植筋焊接钢筋网片喷涂高强砂浆进行处理，恢复顶板的承载能力。内衬修复示意图内衬修复示意图11三）箱涵修复方案2.3
10、、伸缩缝止水带修复：工程在原有老箱涵中埋式止水带外侧再贴一条止水带，并用双组份聚硫密封胶嵌缝的修复方式，保留伸缩缝的使用功能。伸缩缝非破坏修复结构包含堵漏层和防水层，堵漏层和防水层之间设置泡沫板层以确保伸缩缝延展性。堵漏层的作用是防止箱涵外的地下水进入伸缩缝；防水层是在堵漏层基础上，再外贴一条橡胶止水带，起到双重保障，即地下水不渗漏进箱涵内、箱涵内的污水不漏出影响环境。2.4、不锈钢内衬施工：依次安装焊接不锈钢侧板和顶板，安装完成后，对箱涵底板进行铺钢筋网，浇筑无机防腐砂浆修复。侧板分层及两侧同步灌浆使灌浆更为密实，减小侧板水平受力，使两侧压力保持一致，减少不锈钢内衬的变形。不锈钢顶板采用分层
11、浇筑，使砂浆得到充分流动，砂浆中的气泡能够尽可能排出，且防止砂浆中的大颗粒集中在底部，避免砂浆层的强度在高度方向上差异较大。止水带修复止水带修复12这是国内首次在大型污水箱涵中运用非开挖不锈钢内衬修复技术的工程。受城市干道交通组织及市政管线搬迁的影响，临排的施工进度不够理想，同时水下封堵，管道清淤安全风险高。但在临排施工完成后，干仓条件下采用不锈钢内衬修复可节约一定工期。不中断运行临排设施施工难度大，安全风险高伸缩缝非破坏修复不锈钢内衬修复效果好修复完成后照片修复完成后照片13结合武宁路快速化改建工程的实施，为确保交叉段合流一期干线的运行安全，该段总管在武宁路快速化改建施工前已采用不锈钢内衬法
12、完成了修复，目前已竣工通水。中导管施工：运行配合降低管道内水位和流速，由潜水员采用定制推车及相关设备进行施工，相邻管节法兰连接；每天晚上完成3节，逆水推进。地面临排铺设：路口路面抬高1m，周边放坡；铺设临排钢箱涵；夜间施工，白天交通正常通行。不锈钢内衬法管道修复：16mm不锈钢内衬，并在壁厚填充 3.6cm 注浆，修复完成后内径约 DN3400。工期：该段管道（约 90m）实际施工周期约 7 个月，其中新开工作井 4 个月，中导管及闸门封堵约 1 个月，管道修复约 2 个月。14工程名称断面及施工工艺运行年限管道病害临排措施临排实施特点管道修复环境管道修复工艺对原结构损伤整体实施难度合流一期总
13、管修复DN3500混凝土管道30年管道上半部位腐蚀严重，钢筋裸露或缺失中导管+地面临排中导管带水作业，施工时间短，效率低，安全风险大。干仓修复，内有大型中导管，空间有限8mm薄壁不锈钢+壁后注浆较小高南干线改造工程箱涵修复2.2*2m箱涵45年顶板及侧墙腐蚀严重，顶板钢筋裸露或缺失城市道路下钢管浅埋涉及管线搬迁多，交通组织困难大，经济性差。干仓修复，内部空间较宽裕6mm薄壁不锈钢+壁后注浆+部分植筋植筋有一定破坏中白龙港片区南线西段老箱涵修复23300mm3300mm的双孔箱涵24年伸缩缝出现涌流、瀑布状飞溅等严重渗漏现象，箱涵不均匀沉降对箱涵中渗漏严重的中隔墙伸缩缝进行水下临时封堵，交替使用
14、单孔箱涵。水下封堵风险大。干仓修复，内部空间较宽裕/中15合流污水一期干线修复工程是对彭越浦泵站上游16#（中山北路金沙江路）至11a#（中沙北路镇坪路）的现状DN3500的管道进行运行工况下的非开挖不锈钢内衬修复。1、施工内容：（1）对现状武1#、武2#检查井进行开盖和改造利用，对现状12#、14#和16#检查井进行开盖修复。（2）新建9座骑马井（X1井-X9井）。（3）干线修复期间的临排。（4）对地下合流污水管一期干线管段进行修复，管段全长约2433米，管径为DN3500的钢筋砼管。2、工程周边环境：沿线市政设施多；管道全线被内环高架“骑跨”；地下管线复杂，与轨交14号线、武宁路隧道等重要
15、市政设施并行、交叉；沿线交通繁忙；现有设施侵占井位。合流一期干线修复工程管道及井位布置合流一期干线修复工程管道及井位布置163、修复总体思路：1）全量转输、干仓修复；2）结合调水、分段修复；3）全面检测、摸清问题；4）运行调度、协同配合。4、结构修复目标：结构使用年限不小于30年。5、管道断面目标：管道过流能力仍满足原设计工况及运行需求。6、临排方案：16#-14#段采用地面（DN1600钢管）临排；14#-X9段采用地面（DN1600钢管）临排+原管道内中导管（DN1400）临排。7、管道修复方案：修复采用8mm薄壁奥氏体S31603不锈钢在原DN3500混凝土管道内分块焊接成环进行修复，内
16、衬拼接完成后进行5cm壁后注浆。8、重难点：在原污水管道内有限空间作业，难度大、风险高；临排设置难。管道全线被内环高架“骑跨”不锈钢内衬修复示意图171、设计阶段管道检测：2018年至2020年期间，分别采用高清长距离CCTV游筏摄像、CCTV游筏摄像及QV、无人机飞行球等措施对合流一期管道进行了总体探检，管道在12点方向管道露筋率52%，3、9点方向管道露筋率24%，6点方向管道露筋率10%。管段腐蚀、强度降低、井壁及顶板钢筋或卵石完全显露，部分管段已达到3级重度腐蚀。16#+6m处“钢筋裸露”现象16#+56m处“腐蚀带”现象16#+262m处“缩径”段16#+261m处顶管对接处密封材料
17、流失16#井内部“钢筋裸露”16#井内部“钢筋裸露”182、施工阶段干仓二次探检：2022年管道干仓后进行了二次探检，经检测发现 2条变形缝处锈蚀严重；管道3点和9点方向混凝土抗压强度推定值在 50.3MPa至58.3MPa之间;管道3点、9 点和 12点方向内表面混凝土腐蚀严重，粗骨料外露，钢筋未外露部分实际有效的保护层厚度比检测值低 5-20mm。管道12点方向管道露筋率52%；3、9点方向管道露筋率24%；6点方向管道露筋率10%。二次检测表明：管道顶部腐蚀较严重，混凝土保护层有损失；侧面、底部腐蚀一般，混凝土强度尚好。二次探检钢筋锈蚀性状二次探检钢筋锈蚀性状管道对接处严重腐蚀钢筋保护层
18、厚度检测回弹仪测管壁强度抗压强度检测工程在原合流污水管不停止运行的情况下施工，需要采用临时排水系统保证管内干仓修复环境，临排系统流量上线根据往年运行旱季峰值数据设计，16#井至14#井间旱季峰值流量为5.8m3/s，14#井至武1#井旱季峰值流量为9m3/s。19工程沿线受市政设施多、地下管线复杂、被内环高架“骑跨”、沿线交通繁忙、现有设施侵占井位等周边环境影响，地面或浅埋排管应尽量减少。工程首次采用中导管临排+地面临排相结合的形式确保污水输送。20临排方案实现空管的方式“地面临排+中导管临排”过水运行配合难度较大，但可在夜间低峰时段集中配合对大系统的负面影响较小潜在负面影响隐患较小工程地面临
19、排管采用1根DN1600钢管，临排全长2454米，浅埋666米，明敷1788米。设置8座临泵井根据输送流量配泵，每个临泵井配一台冷备用水泵。8个污水输送段，配备8个高位水箱，上游合流污水经临泵提升后排入高位水箱，再通新建地面临排管接入下游接收井内，为了保证在大水量下临排的运行安全，施工阶段将高位水箱尺寸增大，给予更大的容量缓冲。21临泵布置示意图临泵布置示意图6m2.5mDN1600地 面 临 排高位水箱原尺寸L*B*H:5000*2500*3500调整后5000*2500*5000抬高1.5m干线总管输送不确定因素较多，会导致总管输送量增加，如突发天气情况、支线输送增加等，导致输送量增加，另
20、外配电无法及时恢复、临泵故障无法解决等，为了保证污水输送，打开施工段临泵井和接收井内的插板门，恢复干线总管正常输送。本工程施工段钢制挡水墙在总管顶部标高上设置电动闸门，打开闸门用于污水应急输送，可保证恢复总管100%输送能力。应急方案根据临排方案，在现状合流污水一期总管内设置一根DN1400中导管，转输来自上游的合流污水，为合流总管修复创造干仓条件。中导管提供一定的临排输水能力，同时留给了工人施工的空间。原管道内径3500中导管内径1400根据运行配合，在上游泵站夜间停泵水位降低后，开始中导管施工。DN1400钢管两侧安装法兰，并焊接，每节管长3m；通过15T折臂吊车或自制龙门吊把DN1400
21、钢管从下游井吊装至井底；运输小车由槽钢、钢管、滑轮组成，小车高度1m，小车与DN1400内套管连成整体；在不断流管道带水的情况下将中导管用运输小车推送就位连接固定。施工难点：1、施工时间短（夜间0点至3点）2、有限空间带水作业3、高架下施工，吊装受限4、中导管下井、推送、就位、连接时间长、难度大（1）如原管道变形缝处有地下水渗漏，应先进行堵漏；如原管道有较大破损、凹陷、应先采用环氧类材料（必要时贴钢板）进行局部修复。（2）不锈钢管片内直径3400mm，每环不锈钢内衬由4片组成，每片环宽约750mm，厚度8mm，每片约重127kg。垂直运料采用定制龙门吊或吊车，管内水平运料采用定制小车。（3）不
22、锈钢内衬拼装前在弧形外侧（与壁后浆体接触侧）加焊栓钉，以增加不锈钢内衬与壁后注浆体的整体性，栓钉采用HBB400短钢筋，每块不绣钢板内衬不少于6根栓钉。不锈钢内衬拼缝之间采用等强度手工满焊连接，焊缝等级为一级，相邻环的纵缝应保持错缝拼接。正式焊接前在地面处进行试焊，确定最优焊接工艺参数。（4）不锈钢内衬之间设置一组变形缝，与原管道接缝位置对齐，缝内填充嵌缝材料并设置一道钢边橡胶止水带。锚固栓钉详图按照保障未来30年内安全运行，工程采用不锈钢内衬修复技术。在原DN3500混凝土管道内采用8mm不锈钢内衬分块焊接成环进行修复，内衬，然后5cm自密实微膨胀水泥基灌浆料进行壁后注浆。不锈钢内衬管由四片
23、拼接成环，每片长度为2.67m，宽度为0.75m，每环管片需错缝拼接。在不锈钢板拼接完成后统一对接缝处进行等强度满焊，焊缝等级为一级，焊接工艺为气保焊（氩气保护）。1、管片拼装27不锈钢内衬拼接图（1）不锈钢内衬拼装完成后，设计采用满堂式支撑，在管道上半部分等间距设置5道支撑，下半部分利用中导管支架，钢管与不锈钢接触部分采用定制弧形垫片，防止钢管的滑移和对不锈钢管片的磨损。（2）将注浆料（砂浆以铝酸盐水泥作为主要胶凝材料）按规定比例拌和，以变形缝止水带为界，6米一个区间，上下左右四点分三阶段逐步注浆，保障内衬与原管道间的注浆饱满，注浆体凝固后与不锈钢内衬和原管道一起构成复合内衬。2、壁后注浆
24、一、健康检测精准分析：管道结构检测结果是设计修复方案的依据，由于设计前期管道在运行情况下条件受限，检测报告是局部的不完整的，必须在干仓情况下进行详细探检（称二次探检），明确检测内容和要求，对管道腐蚀程度，结构受损情况做出科学的判断，为管道修复方案的优化完善提供依据。二、腐蚀为主个别渗漏：根据前期二次探检结果，运行了30年的该段合流一期干线重力流管道已存在混凝土保护层脱落、钢筋外露、锈蚀，特别是管道上半部腐蚀较为严重，管道强度有所降低、接口错台、检查井井壁及顶板钢筋或卵石外露等结构性问题。三、临排为要中导结合：中心城区交通繁忙，地下管线密布，加上大型管道输送流量很大，地面临排无法满足干线的流量要
25、求，本工程采用地面临排+中导管输送是一种创新模式，国内应属首次全面成功应用。四、运行协同风控第一：在运行配合下，不断流进行中导管施工是本工程难点之一，直径1400mm的钢管，壁厚14mm，每节长度3m，吊装下井，推送就位难度大，运行配合时间短，施工效率低，安全风险大，在今后的工程要优化改进。29五、统筹部署分段修复：为考虑修复施工的安全性，统筹计划安排，临排调配，作业井间距离控制在200m以内，在实际施工过程中中导管的推送距离可以适当扩大，但壁后注浆距离不宜过长，需在后续合流一期干线修复及其他工程中进一步优化。六、中导过流潜力可挖：中导管采用重力流的形式进行污水的安全输送，实际临排时中导管上下游存在一定压力差，其过水能力比计算要大一些，通过此发现，可在地面临排施工条件受限的路段适当减少地面临排管道管径，为后续合流一期干线修复及其他工程提供了新的思路。30南干线HDPE内衬管七、管道补强 防腐兼顾：本工程采用的不锈钢板内衬具有较高的强度，不锈钢内衬能够替代部分钢筋的作用，起到结构补强的作用；其次，不锈钢具有较强的防腐能力与耐久性，在污水环境中服役使用寿命更长；第三，不锈钢内衬表面较为光滑，可有效减小管道过流断面损失。八、拓展思路 创新防腐：针对污水对钢筋混凝土的腐蚀，新建工程的新型防腐技术应大力推广。
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