非开挖管道修复技术：方法体系综述与工程选用指南

非开挖管道修复技术：方法体系综述与工程选用指南

引言：城市地下管网的重要性与非开挖技术的战略意义

城市地下管网是现代城市的”生命线”工程，涵盖给水排水、燃气、热力、通信、电力等多类管线系统。据住房和城乡建设部统计，全国城市排水管道总长度已超过100万公里，且以年均约10万公里的速度持续增长。然而，早期建设的管网大量步入老化和病害高发期——管道腐蚀、接口脱节、裂缝渗漏、树根侵入、地面沉降引起的结构破坏等问题层出不穷。据估算，国内运行年限超过30年的排水管道占比已超过25%，管网病害修复需求十分紧迫。

传统管道修复依赖明挖开槽施工，需破除道路、临时围挡、迁改管线、恢复路面，施工周期长、社会影响大、综合成本高。以城市主干道排水管修复为例，明挖施工的综合成本通常是非开挖工艺的2~4倍，且施工期间对交通、居民生活和商业运营的干扰难以估量。在此背景下，非开挖管道修复技术（Trenchless Pipe Rehabilitation）应运而生并快速发展，成为城市管网维护领域的主流技术方向。

非开挖修复技术是指在不开挖或少量开挖地面的前提下，对既有管道进行检测、清淤、修复和更新的技术总称。其核心优势在于：保护地面设施和交通正常运行、大幅缩短工期、降低工程综合造价、减少建筑垃圾和环境污染。本指南系统梳理当前主流非开挖修复技术的方法体系，为工程技术人员提供选用参考。

方法分类体系：整体修复与局部修复

非开挖管道修复技术按修复范围和技术原理可划分为整体修复和局部修复两大类别。

整体修复（Full Pipe Rehabilitation）针对管道整体性能退化或结构性病害，对全线管道内壁进行全覆盖式修复，修复后管道形成新的独立结构层或内衬层，承受内压、土压及交通荷载。按技术路线不同，又分为原位固化法（CIPP）、折叠内衬法、短管内衬法、爆管法、螺旋缠绕法和喷涂法六大类。

局部修复（Localized Rehabilitation）针对管道局部缺陷（如单个裂缝、接口脱开、局部腐蚀穿孔等），对病害点进行定点修复，不更换或重衬整段管道。局部修复具有针对性强、施工灵活、对管道其余正常段无扰动等优点，适用于缺陷分布相对集中的管道。

整体修复方法详解

CIPP紫外光固化法（UV-CIPP）

原位固化法管道内衬修复技术（Cured-In-Place Pipe，简称CIPP）是将浸透树脂的纤维增强软管置入既有管道内部，通过紫外光（UV）照射使树脂固化，在原管道内形成一层高强度内衬管的非开挖整体修复工艺。其中，紫外光固化法（UV-CIPP）因其固化效率高、环境扰动小、质量可控等突出优势，近年来在国内排水管道修复市场中占据主导地位，市场占有率超过60%。

技术原理：UV-CIPP内衬管以玻璃纤维（GF）或聚酯纤维（PE）为增强材料，以不饱和聚酯树脂（UP）或乙烯基酯树脂（VE）为基体材料。施工时，将浸透树脂的软管以牵引或翻转方式置入待修复管道，随后向软管内充入压缩空气使其膨胀紧贴原管道内壁，最后利用紫外光灯链（UV LED或UV金属卤化物灯）在管道内匀速行进，引发不饱和树脂发生自由基聚合反应，实现内衬管的快速固化。

工艺流程：

（1）CCTV检测与评估：采用管道闭路电视检测机器人（CCTV）对管道内部进行全程录像和缺陷评估，确定修复范围和内衬管设计参数。（2）管道预处理：对管道进行高压水射流清洗，必要时进行局部点状修复以消除大于规定宽度的裂缝和脱节。（3）内衬管制作与运送：根据管道检测数据定制内衬管，玻璃纤维毡的树脂含量通常控制在45%~55%（重量比），内衬管直径预留约3%~5%的膨胀量以确保与原管道紧密贴合。（4）内衬管拉入与充气膨胀：采用卷扬机或液压牵引装置将内衬管平稳拉入管道，充气压力通常为0.2~0.5 bar。（5）紫外光固化：将紫外光灯链置入内衬管，以0.5~1.5 m/min的速度匀速牵引，灯链功率范围为2000~12000 W（根据管径和壁厚选定）。固化完成后自然冷却降压，端口处理后恢复运行。

适用范围：适用管径范围DN150~DN1600，最大可修复管径可达DN3000（采用特殊工艺）。修复后内衬管壁厚通常为3~15 mm（根据设计要求确定），内衬管弯曲柔性和抗拉性能满足施工要求。

技术标准：设计与施工应符合CJ/T 244-2018《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》和CJJ/T 210-2010《城镇排水管道非开挖修复更新技术规程》。国际标准参照ASTM F1216-2017和EN 13566-4:2002相关条款。材料方面应满足GB/T 31439.1-2015对内衬管材料的物理力学性能要求。

优势：施工速度快（DN800管道日均施工可达150~200 m），固化时间短（DN600管道紫外固化时间约30~50 min），内衬管与原管道贴合紧密、密封性好，修复后管道内壁光滑（粗糙系数降至n≤0.010），过流能力不降甚至略有提升，环境适应性强（可在-10℃至40℃环境温度下施工）。

局限性：对管道预处理要求较高，内衬管需整体拉入，对管道内径变化和弯曲角度有一定限制（一般要求管道弯曲角度不超过30°），大管径施工设备要求较高。

CIPP热水/蒸汽固化法

热水固化法和蒸汽固化法是CIPP技术中应用历史最久的固化工艺，均属于热引发固化方式。热水固化法是将热水锅炉车或临时加热系统产生的热水（温度约70~95℃）泵入已充气膨胀的内衬管中，利用热水的热量使树脂固化；蒸汽固化法则是以饱和蒸汽（温度约100~150℃）作为热源进行固化。蒸汽固化升温速度更快，适用于大管径（DN800以上）管道。

热水/蒸汽固化法与UV固化法的主要区别在于热源形式：UV固化法以紫外光为固化能量来源，固化均匀性更好、设备转场灵活、无需大量热水或蒸汽热源，更适合城市建成区内的管道修复工程。热水/蒸汽固化法设备投入相对较低，适合DN1000以上大管径修复场景。固化时间方面，热水固化通常需要2~6小时（根据管径和壁厚），显著长于UV固化。

执行标准方面，热水固化CIPP参照ASTM F1743-1996(2018)，蒸汽固化参照AWWA M28《Manual of Water Supply Practices — Rehabilitation of Water Mains》相关章节。

折叠内衬法（U型/C型内衬）

折叠内衬法（Fold-and-Form Lining）又称U型内衬法或C型内衬法，是将工厂预制的中空PE或PVC型材在常温或加热状态下通过模具折叠成”U”形或”C”形截面（截面高度约为原管道直径的40%~50%），经牵引置入管道后，利用压力水或蒸汽使其展开并恢复圆形截面，通过机械连接或焊接与原管道内壁紧密贴合的工艺。

技术原理：折叠内衬管通常采用高密度聚乙烯（HDPE，PE100级）或硬质聚氯乙烯（PVC）材料生产，壁厚根据设计压力和管径确定（通常为6~20 mm）。内衬管外径略大于原管道内径（过盈量约2%~5%），展开后在外压作用下紧贴原管道内壁，形成具有独立结构承载能力的内衬层。

适用范围：适用管径范围DN100~DN1200，最大可达DN1500。特别适用于变形量较大（椭圆度≤20%）的管道。对管道弯曲有一定容许度（可适应≤45°弯曲角度），但弯曲段需分段施工。

优势：材料成本相对较低，内衬管可在工厂预制成长距离卷材（单卷最长可达500 m），减少现场接头；HDPE材质耐腐蚀性能优异，设计使用寿命达50年以上；施工过程无需固化等待时间。

局限性：修复后管道内壁截面略有缩小（截面积减小约5%~15%），需在设计时复核过流能力；大管径折叠内衬施工难度增加；不适用于管道存在严重变形或坍塌的工况。

短管内衬法

短管内衬法（Segmental Pipe Lining）是将预制好的短节管段（单节长度通常为0.5~3 m）逐段推入或牵引进入待修复管道，在管道内部形成连续内衬层的工艺。短管节段通常采用高密度聚乙烯（HDPE）、玻璃纤维增强复合管（GRP）或钢筋混凝土管，通过承插连接、热熔焊接或机械法兰连接固定。

短管内衬法又细分为两种工艺路线：顶管式内衬（Pipe Jacking Lining）和拼装式内衬（Slip Lining）。顶管式内衬采用液压千斤顶将预制管节顺序推入，适用于直线或小角度弯曲管道；拼装式内衬则通过牵引将管节逐段拉入，适合有一定弧度的管道。

适用场景：主要用于大口径管道（DN800以上，最大可达DN3000以上）、工业管道、箱涵和明渠的修复。管节可工厂定制，适合管道变形严重或存在坍塌的工况。GRP短管内衬的刚度可达SN10000 N/m²以上。

优势：材料强度高，可独立承受外部荷载；管节可根据现场条件定制形状（大口径管道优势明显）；对严重损坏管道修复效果好。

局限性：内壁有效截面积减小较多（管壁厚度通常为30~100 mm）；施工需要反复进管作业，施工周期相对较长；管道转弯处处理困难。

爆管法（Pipe Bursting）

爆管法（Pipe Bursting）是一种将原破损管道原地碎裂并同步敷设新管道的管道更换技术。其原理是利用爆管设备产生的静拉力、冲击力或爆炸力作用于专用爆管头，使其强行挤扩原管道并使其碎裂，同时将新管道（通常为PE100 HDPE管）同步拖入孔内的工艺。

按爆管头的动力来源，爆管法分为以下三类：

（1）静爆管法（Static Pipe Bursting）：利用液压千斤顶对爆管头施加持续静拉力，使原管道在径向挤扩力作用下破裂。静拉力通常为200~2000 kN（根据管径和材质确定），适用于DN100~DN600管道，更换管径可比原管道扩大1~2个等级。

（2）气爆法/液压胀管法（Pneumatic/Hydraulic Bursting）：利用压缩空气锤或液压冲击锤驱动爆管头，以高频冲击能量（冲击频率约200~600次/min）破碎原管道。适用于DN200~DN600铸铁管、钢筋混凝土管和陶土管的更换。

（3）水平定向钻爆管法（HDD-Based Pipe Bursting）：借助导向钻进技术控制爆管路径，适合复杂地形和需要精确控制的工况。

适用范围：适用管径DN50~DN600（传统爆管法），特殊工艺可处理至DN1200。更换管道通常采用PE100或PE4710级HDPE管。爆管法适用于管道结构性破坏严重（坍塌、严重变形、大面积腐蚀）且具备导向孔施工条件的工况。

技术标准：施工应符合CJ/T 244-2018和CJJ 7-2006《城市供热管网工程施工及验收规范》。国际标准参照ASTM F1962-2011中关于爆管工艺的章节。

优势：彻底更换旧管道，消除管道全部病害；可同步增大管道过流能力；新管与原管道管位基本一致，无需重新定线；HDPE新管理论使用寿命≥50年，耐腐蚀、接口少、整体性好。

局限性：属于部分开槽工艺（需开挖工作坑和接收坑），对地层条件有一定要求（不适应于坚硬岩石层和卵石含量过高的地层）；施工过程可能引起地表隆起或沉降，需严格监测；施工前需进行地下管线探测（CCTV + 探地雷达）。

螺旋缠绕法

螺旋缠绕法（Spiral Wound Lining）是通过专用缠绕设备在待修复管道内部将PVC或HDPE型材板条螺旋缠绕并同步锁扣连接，形成一根连续内衬管的工艺。内衬管在缠绕过程中逐圈扩大，最终与原管道内壁紧密贴合。缠绕完成后，可在环隙内灌注水泥砂浆（固定式工艺）或保持空置（自承重式工艺）。

螺旋缠绕法分为两种工艺类型：

A型工艺（固定式/刚性内衬）：内衬管缠绕完成后，在内衬管与原管道之间的环隙内灌注水泥砂浆，使内衬管与原管道共同承受外部荷载。水泥砂浆的抗压强度应不低于30 MPa。该工艺内衬管刚度高，适用于承受较大外部荷载的管道。

B型工艺（自承重式/行走式内衬）：内衬管通过特定的PVC-U型材（带肋型材）螺旋缠绕成型，型材自身具有足够的环刚度（可达到SN≥10000 N/m²），无需灌注水泥砂浆即可独立承压。该工艺施工速度较快，适合深度较浅、荷载较小的排水管道。

适用范围：螺旋缠绕法适用管径范围为DN200~DN3000，是所有非开挖修复工艺中适用管径范围最宽的方法之一。尤其在大口径管道（DN1200以上）修复中，螺旋缠绕法在成本和效率方面具有显著优势。可用于圆形管道、蛋形管道及矩形箱涵。

优势：施工设备体积较小，对作业空间要求低（入井坑尺寸可控制在1.5 m×1.5 m以内）；缠绕施工速度较快（DN800管道日均施工可达100~300 m）；可带水作业（污水管道满管条件下仍可施工）。

局限性：修复后管道内壁存在螺旋形锁扣痕迹，粗糙系数略高于光滑管道（n≈0.011~0.013）；管道变径处处理困难。

喷涂法

喷涂法（Spray Lining）是利用专用喷涂设备将防腐或结构增强材料均匀涂覆于管道内壁的修复工艺。根据喷涂材料的不同，主要分为以下三类：

（1）环氧树脂喷涂法：采用高压无气喷涂设备将双组分环氧树脂涂料均匀喷涂于管道内壁，涂层厚度通常为1~5 mm。环氧树脂涂层具有优异的耐化学腐蚀性能和附着力，适用于给水管道、污水管道、工业管道的防腐修复。

（2）聚氨酯喷涂法：聚氨酯材料喷涂后可在管道内壁形成柔性涂层，具有良好的抗渗性能和抗冲击性能，对管道微裂缝有较好的填充和封闭作用。涂层厚度通常为2~10 mm，可在-30℃至80℃范围内保持性能稳定。

（3）水泥砂浆喷涂法：以离心喷涂或高压喷涂方式将聚合物改性水泥砂浆（抗压强度≥30 MPa）均匀涂覆于管道内壁，涂层厚度通常为10~50 mm。该工艺可恢复管道结构强度，适用于排水管道、涵洞等结构性修复。

适用范围：喷涂法适用于DN100~DN3000的各种材质管道（混凝土管、钢管、铸铁管、塑料管等），既可用于整体喷涂修复，也可用于局部缺陷区域的定点喷涂加固。

技术标准：环氧树脂喷涂应符合GB/T 50268-2008《给水排水管道工程施工及验收规范》对内防腐涂层的要求，水泥砂浆喷涂应满足CJJ/T 210-2010的相关规定。饮用水管道喷涂材料须取得卫生许可批件。

局部修复方法详解

嵌补法（点状修复）

嵌补法是针对管道局部缺陷（如裂缝、接口渗漏、局部腐蚀等）进行定点密封修复的传统局部修复工艺。根据材料和工艺不同，分为嵌缝密封和灌浆填充两种方式。

嵌缝密封：使用专用密封材料（如聚氨酯密封胶、环氧腻子、快凝水泥等）直接填塞和封闭管道裂缝、接口缝隙等局部渗漏点。该方法施工简便快捷，但对施工人员技能要求较高，密封质量依赖于缺陷处表面的清洁干燥程度。

灌浆填充法：采用高压注浆设备将环氧树脂、聚氨酯发泡浆料或水泥基灌浆材料注入管道外部土体或管道裂缝区域，填充管道与周围土体之间的空隙，加固管道结构，同时封堵渗漏通道。灌浆压力通常控制在0.3~1.5 MPa，灌浆量根据现场试验确定。

适用范围：嵌补法主要适用于管道局部渗漏、接口脱开宽度≤30 mm的病害修复，不适用于管道结构性严重破损的工况。灌浆填充法可与CIPP整体修复配合使用，对管道周围土体进行加固预处理。

机械制内衬（顶管内衬）

机械制内衬（Mechanical Spot Repair）是通过专用设备将预制金属或复合材料内衬管件精确安装于管道缺陷位置，形成局部结构增强和密封修复的工艺。主要技术包括：

（1）不锈钢快速锁修复（Stainless Steel Quick-Lock）：采用不锈钢（304或316L级）材质制作的环形锁扣套筒，内衬弹性橡胶密封圈。安装时将快速锁套筒压缩后置入管道缺陷位置，利用专用膨胀工具将其扩张并锁紧贴合于原管道内壁。适用于DN100~DN800管道，可处理裂缝、脱节、腐蚀穿孔、局部坍塌等多种局部缺陷。安装后即可恢复通水，密封压力可达0.6 MPa以上。

（2）快速顶管内衬（Fast Lining / Pipe Jacking Spot Repair）：将短节复合材料内衬管（GRP/HDPE）通过顶进方式精确安装于管道缺陷段，内衬管与原管道之间的环隙注入锚固砂浆。该方法内衬管段长度可定制（0.3~3 m），对DN150~DN600管道局部严重破损修复效果良好。

（3）玻璃纤维增强内衬（GFRP Spot Liner）：采用玻璃纤维增强复合材料制成的局部内衬管，壁厚通常为3~8 mm，具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。通过专用安装工具导入管道缺陷位置，常温固化或热固化成型。该方法已在市政排水管道局部修复中得到推广应用。

局部固化法（CIPP点修）

局部固化法（CIPP Spot Repair）是CIPP技术在局部修复领域的应用延伸，专门针对管道单个或少数几个局部缺陷进行修复的工艺。其技术原理与整体CIPP相同，但以内衬材料包覆缺陷段（通常修复段长度0.3~2 m）进行固化。

局部固化法根据固化方式不同分为UV局部固化和热水/蒸汽局部固化两类。UV局部固化因其设备灵活、固化时间短（单点固化时间5~20 min）的特点，在局部缺陷修复中应用最广。

技术参数：局部内衬管通常采用玻璃纤维增强材料（壁厚2~6 mm），树脂浸透率（重量比）不低于40%。修复后内衬管弯曲强度不低于45 MPa，拉伸强度不低于60 MPa（玻璃纤维增强型），耐化学腐蚀性能符合EN 13566相关要求。

适用范围：适用于管道局部裂缝（宽度≤50 mm）、单个或少数接口脱节、局部腐蚀、穿孔或小型坍塌等病害的修复。缺陷间距较大（单点缺陷间隔>5 m）时，局部固化法在工程经济性上优于整体CIPP修复。

方法选用指南

面对多样化的非开挖修复技术，工程选用应综合考虑以下关键因素，进行技术经济比选后确定最优方案：

（1）管道材质与接口形式：不同修复工艺对原管道材质的适用性存在差异。混凝土管、钢筋混凝土管和陶土管适用于所有主流修复工艺；钢管适用于CIPP（需做好内壁除锈处理）、喷涂法和螺旋缠绕法；铸铁管适用于爆管法（可更换为HDPE管）；塑料管（PE/PVC）更推荐采用CIPP或折叠内衬法，对爆管法有一定限制。

（2）管道管径：管径是决定修复工艺选择的首要参数之一。DN150~DN1600范围是UV-CIPP的最佳适用范围；DN200~DN3000的宽管径范围可选用螺旋缠绕法；DN100~DN1200可选折叠内衬法；DN50~DN600可选爆管法。喷涂法和局部修复法则对管径无严格限制。

（3）病害类型与破损程度：管道病害分为结构性病害（管道环刚度丧失、严重变形、坍塌等）和功能性病害（渗漏、内壁腐蚀、接口脱开等）。结构性病害需选用整体修复工艺（CIPP、爆管法、螺旋缠绕法），功能性病害可选用局部修复或喷涂工艺。破损程度评估应依据CJJ/T 210-2010附录中的管道状况评估等级（Ⅰ~Ⅴ级）确定。

（4）管道运行条件：管道运行工况（压力管道/重力流管道、设计压力/水头、输送介质特性，温度）对修复工艺的选择有重要影响。给水管道修复需选用符合GB/T 17219《生活饮用水输配水设备及防护材料的安全性评价标准》要求的材料；污水管道需考虑介质腐蚀性；热力管道需选用耐温性能匹配的内衬材料（耐温等级通常要求≥60℃）。

（5）工程经济性：综合成本包括直接工程费用（材料费、施工费、设备费）和间接费用（交通影响费、居民干扰补偿费、路面恢复费等）。大管径管道修复（DN800以上）爆管法和螺旋缠绕法在成本上优势明显；中小管径修复（DN150~DN600）UV-CIPP在综合性价比上竞争力较强；局部修复方法在缺陷点分散且数量少时具有明显经济优势。

（6）施工环境与场地条件：管道埋深、地下水位、地层土质、地面交通条件、周边管线密集程度等因素均影响工艺选择。交通繁忙路段优先选用不开挖或少开挖工艺；地下水位高的砂质地层对爆管法有一定风险；作业井周边空间受限则螺旋缠绕法更为适合。

施工预处理要求

高质量的施工预处理是保证非开挖修复工程质量的前提和基础。根据CJJ/T 210-2010和CJJ 6-2009《城镇排水管道维护安全技术规程》的要求，预处理工作主要包括以下内容：

（1）CCTV管道内检测：修复施工前必须对管道进行CCTV闭路电视检测，全面记录管道内部状况，识别缺陷类型（裂纹、变形、腐蚀、树根侵入、接口脱节、坍塌等）、缺陷位置（准确桩号和钟表方向）、管道材质、管径和管道埋深等参数，编制缺陷检测报告和修复长度清单。CCTV检测应符合CJJ 181-2012《城镇排水管道检测与评估技术规程》的相关规定。

（2）管道清淤与清洁：采用高压水射流（工作压力15~30 MPa）对管道进行全面清洗，清除管道内的淤泥、沉积物、石块、建筑垃圾、树根、凝结油脂等附着物。清洗后管道内壁清洁度应满足：管壁无≥10 mm的尖锐突起，无影响内衬管拉入的硬质结块，淤泥量沿管壁沉积厚度≤5 mm。化学除锈法可用于钢管内壁除锈处理。

（3）局部预处理：对管道内壁存在的≥30 mm的尖锐突起、管壁错口（错边量超过管道内径的1/3）、严重变形管段应进行局部修复处理，确保内衬管拉入路径畅通。对管道弯曲角度超过工艺允许值的管段，应采用分段修复或调整施工工艺。

质量验收标准

非开挖管道修复工程的竣工验收应按照CJJ/T 210-2010和CJ/T 244-2018的要求进行，主要验收项目包括：

（1）CCTV复检：修复完成后须对管道进行CCTV内窥复检，确认内衬管与原管道贴合紧密、无明显脱层、无皱褶、无鼓起，端口处理规范。复检影像资料应作为竣工资料存档。

（2）闭水试验（排水管道）：重力流排水管道修复后应按GB 50268-2008进行闭水试验，试验水头为上游管内顶以上2 m，30 min内渗水量应满足规范允许值要求。

（3）内衬管物理力学性能检测：应按设计要求对内衬管取样送检，检测项目包括弯曲强度（≥45 MPa）、拉伸强度（≥60 MPa）、压缩强度、巴氏硬度、吸水率等指标，检测结果须满足相应材料标准要求。

（4）压力管道水压试验（给水/燃气管道）：压力管道修复后须按设计压力进行水压或气压试验，试验压力通常为设计压力的1.5倍，稳压时间不少于30 min，压降应满足规范允许值。

发展趋势

随着物联网、人工智能和机器人技术的快速发展，非开挖管道修复技术正朝着以下方向演进：

（1）智能化与机器人化：管道CCTV检测机器人正向全自主导航、缺陷AI自动识别和量化评估方向发展，修复机器人也在向可自主完成内衬管拉入、固化、端口处理全流程的方向发展。

（2）新材料与新工艺：高强度纤维增强复合材料（碳纤维、玄武岩纤维）内衬管正在进入工程应用；紫外光固化技术正向更高功率、更短固化时间方向发展；自修复树脂材料已有初步研究成果。

（3）数字化管理平台：基于BIM和GIS的管道资产管理系统与修复工程全过程数据集成，实现管道病害的全生命周期管理，为管道维护决策提供数据支撑。

（4）绿色低碳技术：减少施工能耗和材料损耗、发展可循环利用的内衬材料、施工过程碳排放核算等绿色低碳理念正在融入非开挖修复技术体系。