引言我國大多數城市發展已從建設時代逐漸進入了運行和維護管理時代，且隨著城市化進程的加快，我國城市人口迅速增長，用地面積迅速擴張，同時，對城市各類基礎設施的要求也越來越多。尤其是近年來全國重點區域及重點流域對排水污水的處理提出了更高的要求，排水系統的維護與修復顯得尤為重要[1]。我國上海、北京和廣州等城市混凝土排水管道鋪設較早，其管齡普遍在30～50年。這些混凝土管道在服役過程中，會受到化學、物理和生物等各種復雜因素的影響，遭受腐蝕破壞，大多已出現滲漏，嚴重的甚至發生管道變形和不均勻沉降等。為不影響城市正常排水，應及時對這些混凝土管道采取修復措施。我國以前在管道修復工作中常用的是傳統的開挖修復技術。所謂開挖修復技術，就是修復管道時，必須開挖管道上路路面，這需要路面停止通車，并利用挖掘設備對管道鋪設部位進行挖掘，修復或更換管道后，再行填土和鋪設混凝土，修復期長，工作量大，而且對交通運營影響嚴重。隨著我國城市化的進展，城市地下管線錯綜復雜，城市道路的負荷越來越嚴重，排水管道開挖修復面臨的困難越來越大，已不適應現代化城市運維的高標準和高要求。管道非開挖修復技術于20世紀70年代在發達國家初露端倪，在我國也有近20年的探索之路。該修復技術無需破壞路面或者僅破壞少許路面，利用原有的檢查井即可對管道進行修復加固。該技術整體優勢在于修復工程對地面、交通、環境以及周圍地下管線等的影響較小，避免了開挖修復技術造成的大面積負面影響[2]。當前，管道非開挖機器人修復技術已被研發成功，必將顛覆傳統的管道開挖修復技術，修復效率大幅提高。本文對管道非開挖技術的分類、工藝及其優缺點進行論述，并重點介紹非開挖修復技術之一的機器人修復技術。

1常用管道非開挖修復技術

管道非開挖修復技術根據修復的整體性可分為整體修復和局部修復兩大類。1.1整體修復技術整體修復指對某一段管道進行整體加固和修復。采用整體修復可以達到防腐、防滲、增加結構強度甚至修舊如新的目的。目前常用的整體修復技術有：穿插法、原位固化法、螺旋纏繞法、內襯法、碎裂管法。1.1.1穿插法穿插法是指在舊管道中拖入新管，在新、舊管體之間注入高強漿體，將舊管體與新管體連接為一個整體的方法。穿插法所用管材通常選擇聚乙烯（PE）管，有時也用聚氯乙烯（PVC）管、陶瓷管、混凝土管或玻璃鋼管等[3]。采用穿插法修復管道后，新管的內壁直接接觸管內流動的液體。1.1.2原位固化法原位固化法，又稱CIPP（CuredInPlacePipe）法。該技術是指將具有防滲透和耐腐蝕的復合纖維增強軟管作為載體，浸漬環氧樹脂或不飽和樹脂后作為內襯材料，將軟管一端翻轉并用夾具固定在修復管道的入口處，用壓力水或氣體作動力，將軟管緊貼于舊管內壁，當內襯管到達終點時，在管內進行加熱，使環氧樹脂或不飽和樹脂固化，樹脂固化后，軟管與原管道緊密連接，形成新的內襯層[4]。1.1.3螺旋纏繞法所謂螺旋纏繞法，是利用螺旋纏繞工藝，將帶鎖扣的PE條帶或PVC條帶緊密貼合在原管道內壁，形成內襯，再在原管道與內襯間的空隙內注漿，注漿材料凝結硬化后將原管道與內襯連接為牢固整體。1.1.4內襯法內襯法根據工藝分類，可分為折疊內襯法和縮徑法。折疊內襯法，是采用可加熱變形的PE管或PVC圓管，在施工前先將管道加熱并折疊成U形、C形等形狀，立即從一個檢查井口插入，從另一個檢查井口拉出，等就位后，再利用加熱或加壓方法，使已變形的管道恢復成圓形，從而與原管道緊密貼合，構成復合管道。縮徑法，是指通過機械作用使用于裝配的內襯管斷面直徑縮小，將直徑縮小的內襯管送進原管中，就位后，利用加熱、加壓或靠自身彈性，其內襯管恢復至原有形狀，從而與原管道內壁緊密貼合[5]。1.1.5碎裂管法碎裂管法，采用碎裂管設備從內部將原管道破碎或割裂后，將原管道碎片擠入周圍土體形成管孔，同步拉入新管道。以上5種常用的管道非開挖整體修復技術，各有適用條件和優缺點，具體見表1[6]。表1常用的管道非開挖整體修復技術的適用條件及優缺點1.2局部修復技術[7-8]局部修復指對管道接口、管身等某些損壞部位進行局部的防滲堵漏修復。局部修復針對性強，可降低維修費用，但無法增加結構整體的強度。目前常用的局部修復技術有：點狀原位固化法、套環法[9]。1.2.1點狀原位固化法點狀原位固化法也被稱為局部樹脂固化技術。該技術是將浸漬了熱固性樹脂的玻纖布（或氈）緊貼于管道內部缺陷位置，樹脂固化后，在管道內部缺陷處形成局部包圍的短管內襯。1.2.2套環法套環法是指通過在管道接口部位或局部損壞部位安裝止水套環進行局部修復的方法。常用的管道非開挖局部修復技術的適用條件和優缺點見表2。表2常用的管道非開挖局部修復技術的適用條件及優缺點2/機器人修復技術展望

除了以上幾種國內常用非開挖技術外，經過多年的研究與開發，國內外已經在管道機器人領域取得了重大突破。自從20世紀50年代提出管道清理器以來，管道機器人開始發展迅猛，其中一部分已經進入到試應用階段，在管道的清理、探傷、補口和維修等領域突顯了優勢，但距大規模應用還有一定距離。機器人修復是非開挖修復技術中最新的、靈活度最高的方法之一，是一種使用遙控的修復裝置來進行修復工作的方法。遙控修復裝置一般為輪式結構，并配有各種施工工具，通常與照明和閉路電視檢測（CCTV檢測）系統配合使用[10-11]。2.1修復機器人分類修復機器人根據用途分為磨削機器人、填充機器人和離心噴射機器人三類。磨削機器人用來清除管道內樹根、石塊和淤泥等影響修復雜物，也可以對缺陷處（腐蝕凹坑、疏松部位和裂縫等）進行磨削和清理，為修復材料噴射和填充提供良好的基體表面。填充機器人則可以在磨削過的缺陷處填充修復材料，并能夠抹平修復材料表面，形成光滑內壁，通常用于管道的局部修復。離心噴射機器人則是利用專用的管噴設備，將修復材料泵送到管道中心位置高速運轉的噴頭上，修復材料在高速運轉下產生離心力，被均勻地甩到管道內壁，其模型示意圖如圖1所示。離心噴射設備在牽引車的推動下，在管道中沿軸線方向緩慢前進，修復材料與管道內壁完全貼合，達到良好的致密性，凝結硬化后與原管道內壁形成具有一定強度的整體結構。該技術施工速度快，施工效率高，可用于管道的整體修復，也可用于管道的局部修復[12]。圖1砂漿離心噴射管道修復技術模型示意圖2.2機器人修復技術的適用條件及其特點目前的機器人修復技術僅適用于管徑為200~800mm的單一管徑的直管修復。但實際上，地下管道除單一管徑的直管外，還有“T”形管、“L”形管、彎管和變徑管等其他形狀的管道，以目前的機器人修復技術，還無法靈活應用于這些管道的修復。雖然該技術存在一定的局限性，但該技術應用于單一管徑的直管修復時，優勢十分明顯：它無需開挖地面，修復后過流斷面損失小，施工時間短，修復效率高，修復過程中噪音小，可適用的缺陷種類多，經濟性好[13]。2.3修復材料的研制與選擇修復材料應選擇特種水泥砂漿。這類特種砂漿與常用的修復樹脂相比，具有與混凝土管道基底的匹配性好，且砂漿對環境污染小，隨拌隨用，操作方便，施工成本遠低于樹脂材料。地下管道內部環境復雜，易受到化學、生物腐蝕以及物理沖擊。同時，考慮大部分地下管道修復是搶修工程，對施工時間有嚴格要求，應保證砂漿在較短時間內凝結、硬化并盡快建立強度。這就要求修復材料具有快硬早強、耐腐蝕性、無收縮、與管道內壁良好的粘結性等特點。另外，填充修復砂漿還應具有良好的自流平性和填充性，離心噴射砂漿則要求良好的掛壁性和觸變性。僅滿足以上要求的噴射用修復砂漿在施工過程中，必須首先將正常通水的管道進行臨時封堵，并將排水管道中的水全部排出后才可進行修復，無法帶水作業。而要帶水作業的話，則必須開發研制水下抗分散性砂漿。水下抗分散性砂漿是在普通砂漿中摻入以絮凝劑為主的抗分散劑從而使其保持良好的流動性和抗分散性[14-15]。采用此類砂漿對管道進行修復，無需排出管道中的水，可直接將其噴射或注入水下，其能在水下不受水流影響而與管壁緊密貼合，凝結硬化后形成整體[16]。這種做法省時省力，克服了普通砂漿抗水洗能力差的問題，可大大簡化施工工藝，加快工程進度，提高工程質量，節約綜合成本。這類砂漿不僅適用于水下局部填充修復，而且也適用于旋轉噴射的整體修復。可以預見，水下抗分散性砂漿與機器人配合使用，將在管道修復方面帶來更好的技術和經濟效益。結語

當前，國內常用的管道整體非開挖修復技術包括：穿插法、原位固化法、螺旋纏繞法、內襯法和碎裂管法，管道局部非開挖修復技術包括：點狀原位固化法和套環法。隨著時代的發展，排水管道修復對施工質量和施工效率的要求越來越高