螺旋缠绕衬砌在北美小直径隧道修复中的应用

小编语

北美有大量建于上世纪30至50年代的排水隧道，时至今日，这些隧道都大多因为长期服役而需要对内衬进行修复。鉴于城市的发展、稠密的人口与环境保护的要求，这些隧道的修复工作需要一种非开挖、少占地、噪音小、可随时中断的技术——“螺旋缠绕衬砌”修复法应运而生，在北美地区得以使用。 本期，就让小编带大家一起了解一下吧。

什么是螺旋缠绕衬砌？

螺旋缠绕衬砌与国内常用的隧道内衬修复法——原位固化法（ Cured in place pipe，简称CIPP）诞生于同一年代、虽然其应用不如CIPP法广泛，但随着技术的发展和排水管道修复的施工环境要求日益严苛，该工法在北美等地的应用也逐渐增加。

新型的螺旋缠绕法施工设备

该技术的原理是通过螺旋缠绕的方法将带状材料（通常是pvc）安装在需要修复的隧道内部，并不断前进。材料扩张后会贴紧旧管壁形成新的管道内衬，每段修复材料之间会使用特殊形式的锁扣互锁，并使用钢带压合在接缝处。

传统的螺旋缠绕衬砌施工中，在内衬完成固化后，还需要在新管与旧管之间注浆填补空隙，从而形成一条具有高强度及良好水密性的新管道。

点击下方视频观看螺旋缠绕法施工过程：

螺旋缠绕衬砌可以通过隧道内原有的检查井施工，做到真正的不开挖，工地上也无需使用化学材料，占地面积小，可满足严苛的施工环境要求；允许水下施工，也适合用于大口径、大埋深的隧道修复。美国亚特拉大市桃树溪排水隧道工程便是这一工法的典型案例——

亚特拉大市桃树溪排水隧道修复工程

亚特拉大市桃树溪排水隧道，隧道直径为2.3m,总长3.2km。始建于1930年，于2018年开始准备进行修复工作。管道穿越繁忙的居住区、城市公园、高尔夫球场和州际公路，因此使用螺旋缠绕衬砌修复旧隧道。

施工现场

工程中只使用了现有的隧道检测井，新内衬由钢增强PVC材料构成，无任何其他化学添加剂，并提前4个月完工，顺利穿越社区、公园、高尔夫球场。

螺旋缠绕衬砌的问题

无论是在国内还是在国外，相较于螺旋缠绕衬砌，CIPP法是更常见的非开挖隧道修复技术。螺旋缠绕衬砌存在以下问题：

■ 该工法修复后隧道断面的面积损失较大，使排水隧道流量减小；

■ 铺设完带状材料后，还需要注浆来填补新的内衬与旧管道之间的空隙；

■ 面对急曲线较多的隧道时，施工难度会大大增加；

■ 虽然可以应对异型隧道，但是需要进行对应的调整。

面对异型隧道时，设备需要进行调整

此外，螺旋缠绕衬砌对施工过程中所用的带状材料有较严格的要求。要根据管道的埋深、承载能力以及结构强度需求等，计算并选择与之匹配的型材。加上设备本身，螺旋缠绕法的成本也是一个需要考虑的因素。

技术发展与进步

随着技术的发展，这些传统螺旋缠绕衬砌的问题也开始得到逐步解决。近年来，对螺旋缠绕衬砌法的施工设备和材料进行一系列的革新，使得该技术能够克服一些缺点。

新一代的螺旋缠绕法设备

新型的螺旋缠绕衬砌施工设备加装了旋转液压机械臂，可以直接将未固化的材料“铺设”在管壁上，通过精确控制旋转液压机械臂以确保内衬材料和管道之间没有空隙空间，因此不再需要补注浆。螺旋缠绕作业结束，末端密封后，整个管道修复过程随之完成。

这种无需注浆的螺旋缠绕衬砌技术目前大多应用于直径小于1.5m的隧道，去年完成的波特兰排水隧道修复工程便是成功案例：

波特兰排水管道Macadam段修复

波特兰排水管道Macadam段，隧道直径为1.3m，需要修复的部分为300m，修复段位于居民区中。这次修复工程中施工方应用了带有旋转液压机械臂的螺旋缠绕设备。

这套新型的螺旋缠绕设备不仅使得施工方无需进行补充注浆，还帮助解决了面对曲线时的问题。在精确控制的液压臂的帮助下，工程从部署到完工仅仅只耗费了不到7天。

螺旋缠绕法技术的发展不仅限于设备本身，在带状材料锁扣设计，设备进一步小型化，便捷化方面也有不同程度的创新和发展。使得螺旋缠绕衬砌法的用途得到了进一步的扩展。

不同的带状材料锁扣设计

占地少且可以快速部署的全套设备

小编语

螺旋缠绕衬砌是一种在国内应用不多的技术，但其发展潜力巨大，施工所用设备在未来也将向无人化和智能化方向发展，未来这种工法占地少，环境影响小的优势将逐步体现，其快速施工的特性，还会让这种工法在紧急情况处理中也占有一席之地。