市政给排水管道施工中非开挖修复技术的应用与优化研究

1. 绪论

随着城市化进程加快，市政给排水管道老化问题凸显，传统开挖修复技术弊端多，非开挖修复技术因优势明显成主流选择，对城市基础设施运维等意义重大。

国外在该领域起步早、体系完善，国内虽加大研究力度，但在材料、工艺、智能化应用方面有差距，且多聚焦单一技术应用，缺系统性对比与优化策略分析。

本研究通过文献分析、案例调研与实地考察，梳理主流非开挖修复技术相关情况，结合工程实例剖析优缺点，针对现存问题提优化建议，探讨智能化、绿色化趋势，采用理论与实践结合的方法，为其科学应用提供参考。

2. 市政给排水管道常见病害及传统修复技术分析

市政给排水管道长期服役存在多种典型病害，分结构性损坏（如破裂、变形等，由地基沉降等因素致）、功能性缺陷（管内结垢等，致排水能力降）、渗漏问题（接口松动等，引发次生灾害），不同材质管道损坏特征各异。

传统开挖修复技术虽有优势，但局限明显。经济上，城区施工综合成本是非开挖技术 2-3 倍；社会方面，施工占道致交通拥堵，工期比非开挖法长 50% 以上；环境上，产生扬尘、噪音，破坏地下管线，如某污水管改造工程，传统法致交通拥堵 45 天，非开挖法仅 7 天。

非开挖修复技术优势显著且必要。工艺上，通过内衬等实现原位修复，施工效率提升 60% 以上；材料上，新型材料使用寿命达 50 年，超传统管材；可持续发展角度，契合绿色理念，碳排放量减少 40%-70% 。在历史城区、交通要道等敏感区域作用关键，随着相关行业标准实施，其已在国内规范化、标准化推广应用，助力城市地下管网维护更新。

3. 非开挖修复技术分类与原理

非开挖修复技术包含多种类型，各有特点与应用场景。

CIPP 原位固化法应用广泛，原理是将浸渍树脂软管置入旧管道后固化成新管，适用于 DN150-DN2400 的管道，修复后过流能力恢复超 95% ，施工快且地面干扰小，但树脂材料成本高，固化质量控制严格。

螺旋缠绕法利用带状型材在旧管内螺旋缠绕成新管，可带水作业，在DN600-DN3000 大管径修复优势明显，速度达 10-15 米 / 小时，不过接头密封要求高、环刚度低，不适用于高外压工况。

喷涂法分水泥基砂浆喷涂和聚合物喷涂，前者用于混凝土管道结构性修复，后者侧重防腐防渗，材料成本仅 300-500 元 / 米，可修复异形管道，但施工质量受工人技术水平影响大。

还有其他技术，裂管法适用于扩径改造，能增大管径 10-30% ；局部修复技术如不锈钢发泡筒针对局部缺陷，成本低；3D 打印修复技术可精准修复复杂破损，但设备投入大。

总之，不同技术各有优劣，在实际应用中，需综合考虑管径、损坏类型、预算等因素进行比选，参考相应技术选型矩阵，以选出最适宜的修复技术。

4. 非开挖修复技术的工程应用案例分析

非开挖修复技术在工程实践中的应用效果已通过多个典型案例得到充分验证。在不同地质条件下，技术选型优化作用显著。如上海外环线污水管修复，针对软土地基特点，通过增加定位导向装置等优化措施，解决CIPP 技术管体漂移问题，修复精度提升 40% ，工期缩短 15 天；重庆山区给水管修复面对岩层挑战，采用 “钢骨架 PE 复合内衬 + 柔性灌浆” 工艺，管道抗冲击性能提高 60% ，经受住多次地震考验。

特殊工况下，各项目团队也有针对性方案。北京长安街雨水管修复针对高交通负荷，采用夜间分段喷涂与快速固化纳米材料，固化时间缩至 2小时，施工噪声降低，实现高效作业；杭州西湖景区污水管修复考虑敏感环境，开发食品级树脂配方，降低 COD 排放量，保护水体生态，获评示范项目。

通过对华东地区 12 个典型工程综合效益对比，能看出不同技术经济性差异。全生命周期成本分析显示，CIPP 技术综合成本最低，螺旋缠绕法在大管径时更经济，喷涂法维护频率较高。某开发区实践表明，非开挖技术带来交通影响时间、工程成本、碳排放量等多方面显著效益。

不过，也有失败案例。广东某市供水管 CIPP 修复项目，因忽视前期CCTV 检测，没发现管内钢筋，致内衬管贯穿性划伤。这凸显要严格执行 “检测 - 清洗 - 修复” 标准流程，保证关键节点验收合格率。

总之，这些正反两方面工程实例，为非开挖修复技术的规范化应用积累了宝贵经验，值得借鉴与反思，以推动其更好地应用于实际工程中。

5. 非开挖修复技术现存问题与优化策略

非开挖修复技术在推广应用中，在材料性能、施工工艺和管理体系方面存在亟待解决的问题，不过也有相应优化策略。

在材料性能方面，现有树脂材料耐久性差，在高温或强腐蚀环境易降解，如沿海城市工程监测到使用 3 年后强度衰减 17% 。对此，一是开发纳米改性复合材料，添加 2% 石墨烯可提升耐腐蚀性 50% ；二是建立材料数据库实现智能选型。同时，要应对环保合规挑战，推广水性 UV 固化树脂等环保替代材料，加快制定环保标准。

施工工艺上，固化温度偏差会影响强度，凸显精准控制的重要性。建议植入光纤传感器实时监测固化度并开发 AI 温控系统，苏州项目应用后施工合格率提升至 98.7% ；对于复杂节点修复合格率低的情况，可通过3D 打印定制构件和机器人辅助施工来提升，上海某项目采用机器人后工效提高 3 倍。

管理体系优化方面，建立 BIM 运维平台意义重大，能集成数据实现剩余寿命预测，深圳智慧水务系统应用后维修响应时间缩短 60% ；开发多目标优化算法可控制成本，南京项目应用节省造价 23% 。此外，标准体系有滞后问题，需修订相关标准，补充大管径修复等要求及专项标准。

从技术经济性角度，建立区域化材料集中采购平台可降本 15% ，推广模块化施工设备能提升利用率 40% 。全寿命周期评价显示非开挖技术虽初期投资高，但运维费用低，综合效益显著，建议纳入投资评价体系。这些优化策略有助于推动该技术规范化应用与可持续发展。

6. 结论与展望

本研究探讨市政给排水管道非开挖修复技术，得出重要结论：不同修复技术各有优势，科学选型可提升修复效率，非开挖技术较传统法降成本、减碳排放，在交通敏感区优势明显。

但当前该技术存在材料耐久性、施工精度问题，如高温强腐蚀环境下材料强度衰减及特殊节点修复合格率低。

为此，建议未来重点开展四方面研究：开发智能修复技术，提升施工精度；研发绿色环保材料，降低排放、延长寿命；深度应用数字孪生技术，优化修复方案；完善标准体系，制定新标准、建立数据中心。这些研究方向将助力技术持续创新与推广应用。

参考文献：

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