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姚智超-运行工况下大型污水管道修复技术（11.23）.pdf

编号：162650

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姚智超-运行工况下大型污水管道修复技术（11.23）.pdf

1、 1、概述n 合流一期干线总体概况3总管及附属设施：约30km（含检查井、透气井、闸门井等附属设施）中途泵站（彭越浦泵站、出口泵站）沿线接入支线共28条，彭越浦泵站上游16条，下游12条（外高桥支线单独进厂）总管及附属设施改造：约30km彭越浦泵站改造出口泵站改造n 合流一期干线总体探检情况4n彭越浦上游段，内部探检长度占比9%。呈现重度腐蚀。n彭越浦下游段，主要以外部检测及局部声呐为主，检测长度占比8%，检测位置检测方法检测目的检测距离（m）检测时间彭越浦泵站上游16#工作井及下游管道CCTV游筏摄像及QV检查井及管道内部结构缺陷情况802018年初16#工作井及下游管道无人机飞行球管道内部

2、结构缺陷情况1502018年初16#工作井下游管道高清长距离CCTV游筏摄像管道内部结构缺陷情况3302020年底14#工作井及下游管道CCTV游筏摄像及QV检查井及管道内部结构缺陷情况952018年初14#工作井上游管道无人机飞行球管道内部结构缺陷情况502018年初8#工作井及上游管道CCTV游筏摄像及QV检查井及管道内部结构缺陷情况152018年初合计490 彭越浦泵站下游彭越浦高位井下游箱涵（南侧单孔）搭载声呐的ROV水下机器人管道内淤积情况4522018年初2#倒虹井CCTV摄像及QV井内结构缺陷情况2018年初2#倒虹井上游倒虹管（南侧单孔）搭载声呐的ROV水下机器人管道内淤积情

3、况4002018年初2#倒虹井下游箱涵（南侧单孔）搭载声呐的ROV水下机器人管道内淤积情况1212018年初复旦大学箱涵段搭载声呐的ROV水下机器人管道内淤积情况10542018年初合计2027 总计2517 16#+261m处顶管对接处密封材料流失16#+56m处“腐蚀带”现象16#+261m处顶管对接处密封材料流失16#+6m处“钢筋裸露”现象n12点方向管道漏筋率52%3、9点方向管道漏筋率24%6点方向管道漏筋率10%n 工程范围5n工程起点：16#（中山北路金沙江路）n工程终点：11a#（中沙北路镇坪路）n现状管径：DN3500n管道长度：2.7km16#14#王一然16#井14#井

4、武2井12#井武1井11a#井金沙江路杏山路梅岭支路白兰路曹杨路武宁路兰田路东新支路岚皋路镇坪路宁夏路凯旋路光新路地铁11号线地铁14号线地铁7号线地铁13号线11a#DN3500DN35002、修复方案选择及论证n 钢筋网+水泥基灰浆材料喷涂法（复合内衬结构)7Step1.表面预处理Step2.架设钢筋网并植筋固定Step3.喷涂水泥基灰浆材料Step4.表面打磨p 设计内衬：钢筋网（植筋）+喷涂4cm聚合物水泥基砂浆+2cm防腐砂浆；修复完成后内径约D3380，粗糙系数0.0160.02；p 植筋：需在原管道内壁进行植筋（间距0.6m 0.6m）以固定钢筋网，对原结构有一定损伤。p 施工空

5、间要求：正常喷涂作业施工空间要求约1.2m；p 施工效率：单次喷涂厚度不超过2cm，两次喷涂之间需间隔1天。30m/月；总工期相对较长。p 耐久性（耐冲刷、抗腐蚀、抗渗）：耐冲刷能力一般、抗腐蚀效果较好、抗渗较好，耐久性一般；p 整体刚度：一般n 薄壁不锈钢内衬法（复合内衬结构）8p 设计内衬：8mm316不锈钢内衬+6cm早强自平流微膨胀聚合物水泥基压浆材料；修复完成后内径约D3360,粗糙系数0.01。p 植筋：不需要，对原结构损伤较小p 施工空间要求：正常施工空间约0.8m 1m，壁后注浆期间需搭一定支架（间距1m左右）；p 施工效率：50m/月/工作面；p 耐久性（耐冲刷、抗腐蚀、抗渗

6、）：耐冲刷性能好、抗腐蚀性能好、抗渗性能好，耐久性好；p 整体刚度：好Step1.不锈钢内衬吊装Step2.不锈钢内衬运输Step3.不锈钢内衬焊接成环Step4.壁后注浆（搭设支架）n 修复方案计算分析（复合内衬）9修复标准采用-混凝土结构加固设计规范原管道设计壁厚330mm，混凝土标号约为C45，管道平均覆土约5m：按照现行给水排水工程管道结构设计规范进行计算：若采用植筋+挂网类方案：内侧环向钢筋若采用HRB400 D12钢筋，需要As=1067mm2，约D12100。内侧纵向采用构造钢筋D8230，As=218.7mm2另需植筋固定钢筋网植筋规格D12600X600若采用薄壁不锈钢代替

7、钢筋的内衬法：按照环向钢筋等代面积计算fyAs=fyAs，计算得出钢板厚度t=（360*1000/100*113.1）/145/1000=2.808mm，取值3mm。按照纵向钢筋等代面积计算fyAs=fyAs，计算得出钢板厚度t=（360*1000/230*50.3）/145/1000=0.54，取值1mm。31603不锈钢腐蚀速率按0.1mm/年考虑，30年共需t=3mm。计算得不锈钢板厚度为7mm，考虑市场长常用的不锈钢板厚度模数（7mm需特制加工），本工程不锈钢板厚度t取值为8mm。n 武宁路地道上跨合流一期总管修复工程10u新开工作井：主要位于中分带内，夜间施工期间占用两侧各一根车道；

8、修复期间占用（压缩）两侧相邻车道约0.5m1m。白天交通正常通行。施工场地净高限制及交通组织要求，每天施工约1根钻孔桩或1根MJSu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。u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。u临泵设置及闸门封堵：秒流量为10.42m/s，5台900泵和1台700泵。n 南干线总管修复工程（2.2*2m箱涵）11p 管道病害：部分顶板板底腐蚀严重，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，未见露筋。箱涵底板未发生明显腐

9、蚀。p 修复方案：顶板6mm316不锈钢+15cm压浆+D16100钢筋（端部腋角部位植筋），侧墙6mm316不锈钢+8cm压浆，底板6cm防腐砂浆+D10200钢筋（端部植筋）。修复期间箱涵内无临排管道，空间相对宽裕。n 合流一期总管A段修复工程与南干线修复工程对比12修复技术断面及施工工艺运行年限位置沿线重要市政设施管道病害修复环境修复工艺对原结构损伤造价整体实施难度合流一期总管A段DN3500管道（顶管施工）30年中山北路（内环高架下方）多（内环高架、13号线、11号线、7号线）管道上半部位腐蚀严重，钢筋裸露或缺失干舱修复，内有大型中导管，空间有限8mm薄壁不锈钢+壁后注浆较小较高高南干

10、线2.2*2m箱涵（现浇施工）40年成山路及龙东大道地面道路一侧少（13号线）顶板及侧墙腐蚀严重，顶板钢筋裸露或缺失干舱修复，内部空间宽裕6mm薄壁不锈钢+壁后注浆+部分植筋植筋有一定破坏较低低综合比较下来，合流一期总管病害基本同南干线，修复工艺两者近乎相同（钢板厚度由计算确定），但合流一期总管的沿线重要市政设施要多余南干线，整体实施难度要高于南干线。3、合流一期管线修复关键技术15n 2022年干仓后二次详检情况顶管对接处严重腐蚀钢筋保护层厚度检测管内壁钻芯取样+抗压强度检测n 二次详检报告16n 经检测发现 2条变形缝处(位置 1:4 井往东北方向约40m 处;位置2:4井往西南方向约70

11、m 处。)锈蚀严重；n 经检测，老井武 1#井侧面混凝土抗压强度检测值在 51.8MPa至 54.Ma之间，钢筋保护层厚度在 28m 至 31 之间，未见明显腐蚀。n 经现场检测，管道3点和9点方向凝土抗压强度推定值在 50.3MPa至大于58.3MPa之间;管道3点、9 点和 12点方向内表面混凝腐蚀严重，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；n 12点方向管道漏筋率52%；n 3、9点方向管道漏筋率24%n 6点方向管道漏筋率10%n 总体实施步骤18运行配合试验前期准备全过程运行配合临排设施施工管道二次探检管道干仓修复磨合与调试配合工况，模式化运行配合操

12、作施工许可证、临水、临电、管线搬迁、绿化搬迁水位、流速控制；全过程管理配合等创造干仓条件精准匹配修复工艺中导管+地面临排19 推荐方案实现空管的方式n“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旱季水深1.3m1.8mn 地面临排20地面临排（中山北路中分带内）路口浅埋临排，垫高路面（路口较大且地下管线复杂）浅埋式过路临排箱涵电力管信息管给水管（局部填高路面）6m2.5mDN1600路口全埋临排（路口较小且地下管线简单，避免路面长接

13、坡）信息管给水管全埋式过路临排箱涵（上敷钢板）n 修复工艺方案选择要点21p 基于现状，保障未来：对于已经发生严重病害或目前病害较轻的管道均应按照保障未来30年内安全运行的标准进行修复；p 结构加强，防腐提升：通过设置钢筋网或内衬钢板来加强结构承载能力，选择优质的防腐涂层或防腐内衬来提高防腐能力；p 有限空间，支座切换：中导管两侧操作空间约0.80.9m，且中导管下方每隔2m左右布设一组型钢支座；p 施工便捷，造价适中：修复工艺应简单高效，尽快恢复原管道过水能力，同时方案造价应在合适范围内。受制于内部中导管，机械螺旋缠绕工法和3S模块法及其它类似塑料内衬方案均不适合本工程的应用；在中导管环境下

14、，能够进行施工的修复工艺有钢筋网+水泥基灰浆材料喷涂法、薄壁不锈钢内衬法n 总体要求23临排安装阶段管道修复阶段运行配合水位控制0.8m流速1.0m/s支线泵站停泵彭越浦降水位彭越浦流量控制过程管理实施监控应急响应旱天低峰时段旱天非峰值时段常规运行模式雨天运行配合为全过程配合。临排安装阶段主要为水位流速控制，管道修复阶段主要为过程建管及监控2416#X1X2X3X4X514#X6武1武2X7X8X912#11a#彭越浦泵站-1.84-4.0145m182m133m265m286m129m170m199m87m190m327m311m102m129m-7.92.9km-7.9-3.09-2.5

15、7-3.77-3.12-3.27-3.53-7.9-3.11 23:0000:30，彭越浦泵前水位降低至-7.9m，此时管道内水深约2.05m-3.82-4.07-4.37-4.52-4.78-5.02-2.82-1.86-3.89-3.91-4.62-4.87-5.17-5.32-5.58-5.82-6.06n 彭越浦泵站水位控制 00:3001:30，将管道内存水水位降至0.8m以下 4:00以后，彭越浦泵站恢复正常运行 01:304:00，彭越浦开一台泵，单泵流量4.5m/s，水位控制在-7.9m配合步骤(单泵维持该水位)各井位可施工水位原管道内径3500中导管内径1400n 高位水箱加

16、高28高位水箱加高1.5m高位水箱原尺寸L*B*H:5000*2500*3500调整后5000*2500*5000抬高1.5m。增大高位水箱容量，增加水头压力使临排运行更安全。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受井内。为了保证在大水量下临排的运行安全，将高位水箱尺寸增大，给予更大的容量缓冲。沿线多处地面临排需要绕行开关站，后采用地面绕行方案，避免了管线搬迁，减少了水头损失。n 不锈钢内衬管由四片拼接成环，每片管片平铺后长度为2.67m，宽度为0.75m，每环管片需错缝拼接。n 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，考虑施工效率和焊接质量

17、，选择气保焊（氩气保护）的焊接工艺。32n（1）不锈钢内衬拼装完成后，将灌浆料（砂浆以铝酸盐水泥作为主要胶凝材料）按规定比例拌和，压注进入不锈钢内衬与原管道之间的空隙，注浆体凝固后与不锈钢内衬和原管道一起构成复合内衬。n（2）不锈钢焊接完成后，以两个投料井之间为一个注浆段，注浆孔分部方向为12点、9点、6点、3点，四点注浆。n（3）灌浆以变形缝止水带为界，6米一个区间。4、结论n 根据前期探检和干仓后二次探检情况，运行了30年的合流一期干线已存在土保护层脱落、钢筋外露、粗细骨料流失、管道强度降低、接口错台、井壁及顶板钢筋或卵石外露等结构性问题，结构性病害较大程度降低了干线运行效率，增加了事故风

18、险。n 本工程管段现状旱天平均运行水位约为半管，具备通过运行配合进一步创造临排设施安装的条件。n 根据前期排摸结果及流量测算，地面临排无法满足干线中的流量要求，结合前期武宁路试验段的施工经验，采用地面临排+中导管临排的形式进行临排输送。n 本工程采用的不锈钢板内衬具有较高的强度，类似工程案例来看，目前国内做到DN3000以上的技术只有不锈钢内衬法。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，不会对原管道产生二次破坏，满足了大口径管道；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。满足30年的使用年限需求。35

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