城市排水管道非开挖修复技术对管道使用寿命的影响分析

一、引言

城市排水管道作为城市基础设施的重要组成部分，承担着收集、输送城市污水和雨水的重要任务，对保障城市正常运行和居民生活环境质量至关重要 。然而，随着城市的发展和排水管道使用年限的增长，管道老化、破损、腐蚀、渗漏等问题日益严重，导致排水不畅、污水外溢、路面塌陷等一系列问题，不仅影响城市环境，还存在安全隐患 。传统的管道修复方式通常采用开挖更换或局部修补，存在施工周期长、对交通和环境影响大、成本高等缺点 。非开挖修复技术凭借其无需大规模开挖路面、施工速度快、对环境影响小等优势，逐渐成为城市排水管道修复的重要手段。研究非开挖修复技术对管道使用寿命的影响，对于合理选择修复技术、提高排水管道维护效率和降低城市运营成本具有重要意义。

二、城市排水管道常见病害及传统修复方式的局限性

2.1 常见病害类型

城市排水管道在长期运行过程中，面临多种病害问题。管道腐蚀是常见病害之一，由于污水中含有酸碱物质、微生物等，对管道内壁产生化学腐蚀和生物腐蚀，导致管壁变薄、强度下降 。管道破裂和渗漏多因地基沉降、外部荷载作用或管道老化引起，会造成污水泄漏，污染地下水和土壤环境 。此外，管道堵塞也是频发问题，杂物堆积、油脂凝结、树根侵入等因素，会导致排水不畅，甚至引发管道满溢 。

2.2 传统修复方式的局限性

传统的城市排水管道修复方式主要包括开挖更换和局部开挖修补 。开挖更换需要大面积开挖路面，施工过程中会阻断交通，影响市民出行；同时，施工产生的噪音、扬尘和废弃物对周边环境造成污染 。此外，开挖施工还涉及路面恢复、绿化重建等工作，增加了施工成本和工期 。局部开挖修补虽然施工范围相对较小，但同样存在对交通和环境影响较大的问题，且对于管道整体老化、大面积腐蚀等问题，修复效果有限，难以从根本上解决管道病害，无法有效延长管道使用寿命 。

三、城市排水管道非开挖修复技术概述

3.1 技术原理

非开挖修复技术是指在不开挖或少开挖路面的情况下，采用各种技术手段对排水管道进行修复的方法 。其原理主要是利用物理、化学等方法，在原有管道内部形成新的内衬或结构，增强管道的强度和密封性，恢复或提升管道的使用功能 。例如，内衬修复技术通过在旧管道内插入或浇筑新的内衬材料，形成复合管道结构，隔绝外部腐蚀介质，提高管道的耐腐蚀性能和承载能力 。

3.2 主要技术类型

内衬修复技术：包括紫外光固化内衬修复（UV - CIPP）、热塑成型内衬修复、HDPE 管穿插内衬修复等 。紫外光固化内衬修复是将浸渍有树脂的软管拉入待修复管道，通过紫外光照射使树脂固化，在旧管道内形成高强度的内衬管；热塑成型内衬修复是利用热塑性材料在加热状态下的可塑性，将其成型为与旧管道贴合的内衬；HDPE 管穿插内衬修复则是将 HDPE管通过牵引或挤压的方式插入旧管道内，形成新的排水通道 。

喷涂修复技术：通过喷涂设备将修复材料均匀地喷涂在管道内壁，形成一层致密的防护层 。常用的喷涂材料有水泥砂浆、环氧树脂等，可有效修复管道的腐蚀、渗漏等问题，提高管道的耐磨性和耐腐蚀性 。

点状修复技术：针对管道局部破损、渗漏等问题，采用局部树脂固化、不锈钢双胀环等修复方法 。局部树脂固化是将树脂注入破损部位，通过加热或常温固化的方式修复管道；不锈钢双胀环则是利用不锈钢环和橡胶套对管道破损处进行密封和加固 。

四、非开挖修复技术对管道使用寿命的影响机制

4.1 材料性能提升管道耐久性

非开挖修复技术所使用的材料具有优良的性能，能够显著提升管道的耐久性 。例如，紫外光固化内衬修复技术使用的树脂材料，具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等特点，能够有效抵抗污水中酸碱物质和微生物的侵蚀，防止管道进一步腐蚀 。HDPE 管具有良好的化学稳定性和耐环境应力开裂性能，穿插内衬后可使管道长期保持良好的使用状态，延长管道使用寿命 。这些高性能材料的应用，从根本上改善了管道的工作环境，减少了管道病害的发生，从而延长了管道的使用寿命 。

4.2 施工工艺减少对管道的损伤

非开挖修复技术无需大规模开挖路面，减少了施工过程中对管道的机械损伤和地基扰动 。传统开挖施工中，挖掘机械可能会对周边管道造成碰撞、挤压，导致管道变形、破裂；地基开挖和回填过程中，也可能引起地基沉降，影响管道的稳定性 。而非开挖修复技术通过在管道内部进行修复操作，避免了这些不利因素的影响，保护了管道的原有结构，减少了因施工导致的管道损坏风险，为延长管道使用寿命创造了有利条件 。

4.3 结构增强提高管道承载能力

非开挖修复技术能够增强管道的结构强度，提高管道的承载能力 。内衬修复技术在旧管道内形成新的内衬结构，与原有管道共同承担外部荷载，使管道的整体强度得到提升 。例如，热塑成型内衬修复形成的内衬管与旧管道紧密贴合，可有效分散外部压力，减少管道因荷载过大而产生破裂的可能性 。喷涂修复技术形成的防护层也能在一定程度上增强管道的耐磨性和抗压性 。通过结构增强，管道能够更好地承受外部荷载和内部水流压力，降低管道破损的概率，从而延长使用寿命 。

五、非开挖修复技术对管道使用寿命影响的案例分析

5.1 案例一：紫外光固化内衬修复技术应用

某城市一条使用年限超过 20 年的排水管道，出现严重的腐蚀、渗漏问题，部分区域管壁厚度减薄超过 50% 。采用紫外光固化内衬修复技术进行修复，修复长度为 1000 米 。修复后，通过定期检测发现，管道的渗漏问题得到彻底解决，内衬管与原有管道紧密结合，管道的耐腐蚀性能显著提高 。经过 5 年的运行监测，管道各项性能指标良好，预计使用寿命可延长 20 - 25 年 。

5.2 案例二：HDPE 管穿插内衬修复技术应用

另一条城市排水管道因地基沉降导致管道破裂、变形，排水能力下降 。采用 HDPE 管穿插内衬修复技术，对 800 米长的管道进行修复 。修复后，管道的结构强度和密封性得到明显改善，能够承受更大的外部荷载和水流压力 。经评估，该修复技术使管道的使用寿命从预计剩余 5 年延长至 15- 20 年 。

六、结论

城市排水管道非开挖修复技术通过材料性能提升、施工工艺优化和结构增强等多种机制，对管道使用寿命产生积极影响 。在城市排水管道维护与修复工作中，应根据管道的实际情况，合理选择非开挖修复技术，充分发挥其优势，提高排水管道的可靠性和耐久性，保障城市排水系统的正常运行 。未来，随着材料科学和施工技术的不断发展，非开挖修复技术将不断完善和创新，为城市排水管道的维护和管理提供更有力的支持。

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