市政给排水管道维修技术及其应用探讨

摘要：市政给排水管道是城市基础设施的重要组成部分，其正常运行对城市的供水、排水以及公共卫生至关重要。然而，随着城市化进程的推进和管道使用年限的增加，市政给排水管道面临着老化、腐蚀、破裂等多种损伤，给日常运营带来了严重挑战。管道损伤不仅影响管道系统的稳定性和使用寿命，也可能引发环境污染和公共安全隐患。因此，探索高效、经济的管道维修技术显得尤为重要。本文结合当前常见的给排水管道维修技术，从传统方法到新型技术的应用进行分析，探讨如何通过技术创新和管理优化有效提升维修效果，以保障管道系统的长期稳定运行。

关键词：市政给排水管道；维修技术；管道损伤；应用探讨；修复方法

市政给排水管道作为城市公共基础设施的重要组成部分，承担着供水、排水及防洪等关键任务。随着城市规模的不断扩大，给排水管道在长期运行过程中不可避免地会遭遇老化、腐蚀、破裂等问题，进而导致管道系统的功能受损。这些问题不仅影响了城市的正常运营，也对居民生活质量和环境造成了不小的威胁。有效的维修技术能最大程度地延长管道使用寿命，减少管道损坏的风险，提高维修效率。当前，市政给排水管道维修技术日益发展，从传统的开挖维修到无开挖修复技术，技术的创新为管道维护提供了更多解决方案，如何根据不同情况选择合适的技术手段，成为解决管道维修问题的关键。

一、给排水管道的常见损伤与维修需求

（一）给排水管道常见的损伤类型

1、老化与腐蚀

给排水管道在长期运行过程中，受到外界环境的侵蚀，尤其是土壤中的酸碱成分、氧气和水分等的作用，管道材质逐渐发生腐蚀[1]。以铸铁管为例，其表面常常形成氧化铁层，在一定条件下该层会脱落，导致管道表面进一步暴露，进而加剧腐蚀速度。PVC管和PE管虽然具有较强的抗腐蚀能力，但在水质差、土壤环境恶劣的地区，仍会发生一定程度的腐蚀和老化。2、管道破裂与渗漏

管道破裂主要发生在受到外力冲击、地质沉降、温度变化等因素影响下。给排水管道一旦破裂或发生渗漏，会直接导致水资源的浪费，甚至引起周围土壤或水体污染，影响公共卫生。此外，由于土壤沉降或基础设施老化等问题，管道也容易出现接头松动、接口渗漏等现象。3、结垢与堵塞

给排水管道长期运行，水质中的矿物质（如钙、镁等）容易在管道内壁沉积，形成水垢，尤其是硬水地区[2]。水垢积聚不仅会导致管道通水能力下降，还会增加管道内水流的阻力，影响供水效率。此外，管道内的有机物、垃圾和沉积物也容易在管道内壁形成堵塞，严重时会导致供水中断。

（二）损伤带来的影响

1、对供水、排水效率的影响

管道的损伤，尤其是破裂、渗漏和堵塞，直接影响给排水系统的流量和水压，导致水资源的浪费，影响市民的日常用水需求[3]。同时，供水管道破裂或渗漏可能导致水质污染，而排水管道的损坏则可能引发城市的内涝问题，危及公共安全。

2、对环境与居民生活的影响

管道损伤若得不到及时修复，会导致周围环境受到污染，尤其是破裂的污水管道可能将污水渗透至地下水层或表面水体中，造成严重的环境污染，危及居民的生活和健康。而渗漏水的长期积聚则会导致地下土壤湿度过高，甚至引起地面沉降等问题。

3、对管道系统长期稳定性的威胁

管道的老化与损伤不仅影响其局部使用，还可能导致整个供水或排水系统的功能失效，进而带来大规模的设备损坏和工程修复需求，造成巨大的经济损失。

（三）维修需求分析

1、高效的维修技术需求

随着城市建设的不断发展，市政给排水管道网络逐渐扩大，维修需求也越来越复杂。传统的维修方法往往需要大规模的开挖，耗时长、成本高、对环境的干扰大。因此，急需发展更加高效、便捷的管道维修技术，确保对管道损伤的快速响应和有效修复。

2、快速修复与长期耐用性的平衡

给排水管道维修不仅要考虑修复的速度，还要注重修复后的长期使用效果。尤其是在城市核心区及繁忙路段，维修过程中应减少对交通、环境的影响，同时保证修复后的管道能够在多年内保持良好的运行状态。

3、对维修成本的控制

管道维修通常需要较高的经济投入，特别是在传统的开挖修复方式下，施工复杂且时间长。如何在保障维修质量的基础上，降低成本，提高施工效率，成为了当前技术应用中的一大挑战。

二、现有给排水管道维修技术

（一）传统维修方法

1、替换法

替换法是最传统的管道维修方式，尤其适用于管道老化严重、损坏较大的情况。该方法通常需要对受损管道进行全面拆除，并更换新的管材。然而，替换法往往需要大规模的开挖，施工周期长，成本高，并且对周围环境的影响较大。

2、现场焊接与修补法

对于部分破损或腐蚀较严重的管道，可以采用现场焊接或修补的方法。这种方法主要适用于金属管道和一些塑料管道。通过专业设备进行管道表面焊接或利用修补材料进行裂缝封堵，能够有效恢复管道的密封性，避免水流泄漏。这种修补方法施工较为简便，但其适用范围有限，对管道材料和损坏类型有一定的要求。

3、外部补强与支撑法

当管道因土壤沉降或外力作用发生变形时，常常需要进行外部补强或支撑。通过在管道外部安装钢支撑或环形补强材料，能够有效避免管道进一步损坏。该方法适用于管道承压部分或因外力损伤导致的形变问题，但同样会受到施工场地的限制。

（二）新型维修技术

1、无开挖技术

无开挖技术，也称为非开挖修复技术，近年来得到了广泛应用。主要包括内衬修复法、定向钻进技术、气囊封堵技术等[4]。这些技术通过无需开挖地面或墙体，就能完成管道内部的修复或更换。特别是内衬修复法，通过在管道内衬上一层新的防腐材料，不仅能够修复管道的结构性损伤，还能有效提高管道的防腐性能。此类技术大大减少了施工对城市交通、环境的干扰。

2、CIPP （Cured-In-Place Pipe） 技术

CIPP技术是一种常用于排水管道修复的无开挖技术，通过将浸渍树脂的管道套管插入原有管道内，然后利用热或紫外线照射进行固化。CIPP修复后的管道表面光滑、耐腐蚀性强，且能够有效延长管道的使用寿命。该技术已在世界许多城市的市政管道维修中得到了广泛应用，尤其适用于老化严重且难以拆除的管道。

3、管道机器人技术

随着机器人技术的发展，管道内的维修工作也逐渐开始借助机器人的力量。管道机器人能够在管道内部进行自动检测、清理、修复等操作。利用先进的摄像头和传感器，机器人可以实时反馈管道的损伤情况，精准定位问题区域，并通过机械臂进行局部修复。该技术的出现，使得管道维修更加智能化、精确化，大大提高了维修效率。

4、自修复管道材料

近年来，自修复材料在管道修复中的应用开始受到关注。自修复管道材料通常在管道表面涂覆一层具有自愈功能的涂层，能够在管道受损后自动修复裂缝或孔洞。这种材料具有较强的耐腐蚀性和抗老化能力，适用于供水、排水系统的长期保护。

三、给排水管道维修技术的应用案例分析

（一）传统开挖修复法应用案例

传统的开挖修复方法通常适用于管道破损较为严重、损伤范围较大且难以通过非开挖技术修复的情况。例如，某市区一条主干道的给水管道发生破裂，导致大规模水资源浪费和居民区供水中断，市政应急部门迅速介入处理。

经过勘查，发现破损区域较广，无法通过点修复解决问题。施工单位决定采用开挖修复方法，首先确保周围交通和人员安全后，对损坏管道进行大规模开挖，暴露出破裂管段。在施工过程中，采取了支撑和加固措施，确保周围环境不受进一步破坏，避免影响地下水和土壤稳定。

由于破裂管段较长，管道被整体替换为新型聚乙烯（PE）管道。PE管具备较强的耐腐蚀性和抗氧化性，能够适应地基沉降变化，特别适合用于需要较高耐久性的给排水系统。此外，施工中还应用了先进的焊接技术，确保管道连接处密封性，避免未来渗漏。

尽管开挖修复方法能够有效解决大范围管道破裂问题，但其局限性也较为明显。开挖作业范围大，施工周期长，并且对交通、周围建筑和居民生活影响较大。此外，施工过程中需避免破坏周围地下设施，增加了施工的复杂性和成本。

（二）定向钻进技术修复案例

随着技术的发展，定向钻进（HDD）技术逐渐应用于市政给排水管道的修复工作，特别是在无需开挖的情况下修复管道的场景中表现突出。某市某区给排水系统中一段老旧管道出现了严重渗漏，经过评估，该管道区域不仅位于繁忙的商业区，还涉及多个重要建筑物的地下设施，因此无法通过传统开挖修复。

为了避免大规模的开挖，施工单位决定采用定向钻进技术进行管道修复。首先，通过定向钻进设备在管道下方进行钻孔，并沿着管道的预定路径进行穿越，确保不会影响上方的建筑物和交通设施。然后，新的管道通过这一孔道被成功拉入地下，并完成了与原管道的连接。

定向钻进技术的应用大大减少了施工过程中的开挖面积，不仅避免了对周围环境的干扰，还显著缩短了施工周期。该项目最终通过这种技术实现了管道修复，并在短短几天内恢复了供水。然而，定向钻进技术虽然有效避免了开挖带来的诸多问题，但也存在一定的挑战。首先，该技术的应用需要较高的技术要求和专业设备，施工费用较高；其次，定向钻进技术在一些复杂地质条件下，难以保证100%的精准度，可能存在一定的风险。

（三）内衬修复技术案例

内衬修复技术（CIPP技术）是一种非开挖的管道修复方法，广泛应用于管道腐蚀、裂缝渗漏等较小损伤的修复。某市一条老旧污水管道在多年的运行中出现了较为严重的腐蚀现象，部分管段出现了渗漏和堵塞，传统的开挖方法不仅成本高，还会对周围环境造成较大影响，因此市政部门决定采用内衬修复技术。

该技术通过将树脂浸渍的玻璃纤维或聚合物衬里通过管道内注入，并通过加热或其他化学反应使其固化，形成新的内衬管道。这种方法不需要开挖地面，只需在管道的一端设置入口，便可以通过特殊设备将修复材料安装到原有管道内部，从而恢复管道的正常功能。

内衬修复技术的应用成功地解决了该段管道的腐蚀问题，施工周期短、环境影响小，并且修复后的管道具有良好的耐腐蚀性和抗压性。最终，该段管道的渗漏和堵塞问题得到了有效解决，且修复效果持续稳定。然而，内衬技术的局限性也不可忽视。该技术适用于损伤不严重的管道，对于大范围、深度损坏的管道效果较差。

（四）管道机器人技术的应用

管道机器人不仅可以进行管道内的实时检测，还能通过精准的操作实现局部修复，大大提高了管道维修的效率和精确度。某市一条市政供水管道由于长期受到腐蚀影响，发生了多次局部裂纹，管道内水质发生轻微污染。由于管道所在位置地下深且紧邻市区建筑，采用传统的开挖维修方法会对交通和居民造成极大的影响。因此，市政部门决定引入管道机器人技术进行维修。

该项目采用了先进的管道机器人，机器人通过管道入口进入，在内部移动并通过集成的高清摄像头和传感器对管道进行全面检测，实时传输损伤信息。机器人根据传感器的数据，精准定位管道损伤点，并通过机械臂进行局部修复，修复过程完全在管道内部进行，无需开挖地面或周围环境。机器人操作过程中，能够完成管道表面裂缝的封闭处理，以及局部的涂层修复。

（五）自修复管道材料的应用案例

自修复管道材料通常涂覆一层具有自愈功能的涂层，在管道出现裂缝或孔洞时，能够在没有外部干预的情况下自动修复[5]。某市老旧排水管道因长期暴露在潮湿的土壤环境中，发生了多次裂缝渗漏问题。传统的修复方法效果短期，且管道老化现象较为严重，因此市政部门决定采用自修复管道材料进行修复。修复方法是将具有自愈功能的涂层涂覆在管道的内外表面。这种涂层材料由具有自愈性能的聚合物组成，能够在裂缝发生时通过内部化学反应自动修复裂缝和孔洞，恢复管道的完整性。该涂层不仅具有优良的耐腐蚀性能，还具备抗老化、抗压能力，能够有效应对恶劣环境下的长期使用。

总结：随着城市化进程的不断推进，市政给排水管道面临的损伤问题日益严重。随着城市基础设施逐步老化，给排水管道的修复与维护工作变得愈加复杂和重要。传统的维修技术，如开挖修复法，在某些特定情况下依然具有不可替代的优势，特别是在管道损坏较为严重、破裂较大时，能够提供直接且有效的解决方案。然而，传统方法往往伴随着施工时间长、对环境影响大等问题。与此同时，随着技术的不断创新，新型维修技术如无开挖技术、智能化修复系统等逐步得到了应用，这些技术能够在减少对周围环境的影响、提高修复效率、降低施工成本等方面展现出明显优势。

参考文献

[1]宋壮壮，尹贺贺，黄咏洲.建筑小区排水管网提质增效主要问题和应对策略[J].净水技术，2023，42（S2）：106-110.

[2]刘静，薛腾飞.城镇排水管道非开挖修复技术研究[J].建材发展导向，2024，22（10）：107-110.

[3]徐彤生.探讨市政项目排水管道非开挖修复技术[J].居业，2023，（11）：31-33.

[4]杨后军.排水管道管片内衬法修复工程施工质量控制[J].城市道桥与防洪，2023，（12）：170-174+180+25-26.

[5]王健，黄东明，范智文，等.南方某城市排水管道缺陷分析及管道修复技术[J].给水排水，2023，59（S2）：775-782+788.