紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)施工技術(shù)

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［摘要］CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)技術(shù)目前是原位固化法中技術(shù)最先進(jìn)、流程最簡(jiǎn)單、效率最高效、質(zhì)量最可靠的一種常用修復(fù)方式,是解決地下管道損壞難題的微創(chuàng)技術(shù),可在不開(kāi)挖或少開(kāi)挖地表的條件,跨過(guò)河流、湖泊、重要交通干線、重要建筑物對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)。以實(shí)際工程為例,對(duì)該工藝的施工技術(shù)進(jìn)行研討。結(jié)果表明：這項(xiàng)技術(shù)適應(yīng)性強(qiáng)、質(zhì)量可靠,利用檢查井作業(yè),做到真正意義上的非開(kāi)挖。建議在城市排水管道修復(fù)上得到廣泛的應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］CIPP紫外線光固化；非開(kāi)挖；整體修復(fù)；施工技術(shù)

1工程概況

江西鷹潭老城片區(qū)及東湖工程位于鷹潭市老城片區(qū)內(nèi),主要針對(duì)雨、污水管道管徑為DN300、DN400,解決其破裂、堵塞、滲漏等管道缺陷問(wèn)題。需修復(fù)改造的管道分別分布在老城區(qū)內(nèi)的19個(gè)小區(qū),均已進(jìn)行了老舊小區(qū)改造,即新鋪裝路面,或?yàn)樯虡I(yè)街,由于老舊小區(qū)居民多,地形復(fù)雜,待修復(fù)管段分散,開(kāi)挖周期長(zhǎng),不可預(yù)見(jiàn)等因素多,不具備開(kāi)挖施工作業(yè)條件。通過(guò)項(xiàng)目部申請(qǐng)并經(jīng)各單位批準(zhǔn),對(duì)該部分小區(qū)修復(fù)工藝設(shè)計(jì)為CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)。實(shí)施管段總計(jì)長(zhǎng)度1024m,平均管段長(zhǎng)度15m。

2工藝原理

CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)技術(shù)屬于軟管內(nèi)襯法,其原理是在現(xiàn)有的舊管道內(nèi)壁上襯一層浸漬液態(tài)熱固性樹(shù)脂的軟襯層,通過(guò)加熱（紫外線光）使其固化,形成與舊管道緊密配合的薄層管,管道斷面幾乎沒(méi)有損失,工程安全可靠,提高了服務(wù)性能,有益于設(shè)施的后期養(yǎng)護(hù)。

3施工工藝流程及操作要點(diǎn)

3.1施工工藝流程

施工工藝流程：管道預(yù)處理→拖入底膜拉入內(nèi)襯軟管→固定扎頭→軟管充氣→軟管固化→拆除扎頭、切頭→修復(fù)后CCTV檢測(cè)→拆除封頭恢復(fù)通水→竣工驗(yàn)收,見(jiàn)圖1。

3.2操作要點(diǎn)

3.2.1管道預(yù)處理。修復(fù)前的下水道,首先須封堵上、下游管口,一般可采用充氣管塞實(shí)施封堵；其次以高壓射水的方式將管道疏通干凈,如果管內(nèi)水位較高,還需抽水或臨時(shí)排水；待管內(nèi)疏通干凈后,實(shí)施修復(fù)前CCTV檢測(cè),準(zhǔn)確記錄每一處缺陷的位置和等級(jí),如果某一處缺陷嚴(yán)重,還應(yīng)增加局部切割、抹面、灌漿等輔助措施,以保證內(nèi)襯修復(fù)的順利實(shí)施。3.2.2拖入底膜拉入內(nèi)襯軟管。（1）首先拖入塑料底膜,它減輕了內(nèi)襯材料的拖入阻力,同時(shí)也可減小因原管道內(nèi)壁偶爾出現(xiàn)的突出物對(duì)內(nèi)襯造成的傷害,保護(hù)內(nèi)襯軟管；拉入內(nèi)襯管的過(guò)程需緩慢進(jìn)行,嚴(yán)格控制卷?yè)P(yáng)機(jī)的行進(jìn)速度,并嚴(yán)格控制拉力,必要時(shí)在拉入內(nèi)襯前可先在底膜上倒?jié)櫥瑒?減小摩擦阻力。（2）紫外光固化法CIPP非開(kāi)挖修復(fù)工藝采用玻璃纖維軟管,它使用含有光引發(fā)劑的不飽和聚酯樹(shù)脂或乙烯基酯樹(shù)脂體系,材料需要避光保存,在運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)之前不得開(kāi)啟包裝,以免受光照影響,影響固化效果。3.2.3固定扎頭。（1）固定扎頭在施工應(yīng)將保鮮膜在外提前纏繞好,然后按照規(guī)格要求的布頭將軟管兩端綁扎結(jié)實(shí),將進(jìn)風(fēng)口的扎頭安設(shè)在終端井,無(wú)進(jìn)風(fēng)口的扎頭安裝在起始端井。再通過(guò)鉗子把扎頭全部塞到提前準(zhǔn)備好的軟管里,然后再對(duì)兩根綁帶從不同的方向進(jìn)行搭接綁扎結(jié)實(shí)拉緊錯(cuò)開(kāi),防止脫落。（2）在進(jìn)行起始端井施工時(shí)要從扎頭中間部位橫穿一條既能耐高溫又結(jié)實(shí)的細(xì)繩與預(yù)置繩相互連接,另一端的終端井施工時(shí)預(yù)留部分的繩應(yīng)從扎頭中間部位掏出來(lái)并系在扎頭外部的固定位置上,扎頭部分施工結(jié)束后然后在軟管上開(kāi)2~3個(gè)均勻長(zhǎng)度3cm~5cm的縱向小孔,深度開(kāi)到玻纖層為止,然后整理好布頭,檢查內(nèi)端插入舊管道的插入深度為20cm~25cm,最后在終端井的上部將充氣管和回流測(cè)壓管連接。3.2.4軟管充氣利用風(fēng)機(jī)和空壓機(jī)通過(guò)扎頭的通氣孔向材料內(nèi)輸送壓縮氣體進(jìn)行再生管的擴(kuò)徑,要使之與原有管道緊密接觸。充氣過(guò)程應(yīng)按0.02Bar/min~0.03Bar/min的速度緩慢充氣,當(dāng)壓力達(dá)到0.2Bar~0.3Bar時(shí),持續(xù)保壓20min~40min,保證軟管充分漲開(kāi)；在保壓階段應(yīng)將軟管中的預(yù)置繩拉出,置換為耐高溫的細(xì)繩,用于拉燈架；保壓完成后進(jìn)行燈架的功能測(cè)試及燈架高度的調(diào)節(jié),并套上對(duì)應(yīng)管徑的內(nèi)膜。3.2.5軟管固化。利用塑料軟管將紫外線燈支架平穩(wěn)的送入管內(nèi),待6盞燈在既有管道內(nèi)就位后,打開(kāi)燈架前段的攝像機(jī),開(kāi)啟紫外燈照射內(nèi)襯管,樹(shù)脂中所含光引發(fā)劑在紫外光照射下使樹(shù)脂產(chǎn)生固化反應(yīng),固化過(guò)程產(chǎn)生大量熱量促進(jìn)固化持續(xù)進(jìn)行,燈架上不同位置安裝有先進(jìn)的溫度傳感器用以探測(cè)對(duì)應(yīng)位置內(nèi)襯管的溫度,固化過(guò)程中應(yīng)實(shí)時(shí)觀察修復(fù)溫度,溫度為80℃~130℃為宜,如果溫度達(dá)不到80℃可適當(dāng)降低固化收線速度,保證固化過(guò)程一次性完成。邊硬化邊通過(guò)燈架上的攝像機(jī)對(duì)管道情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。固化完成關(guān)閉燈光,調(diào)整風(fēng)量降低管道內(nèi)部壓力降至大氣壓,關(guān)閉風(fēng)機(jī),然后冷卻20min~40min直至軟管充分固化冷卻。整個(gè)固化過(guò)程,在控制臺(tái)上可全程監(jiān)控,自動(dòng)錄像,自動(dòng)記錄固化速度、管壁溫度,高度集成高度自動(dòng)控制系統(tǒng)保證了成品的性能。3.2.6拆除扎頭、切頭。待燈架從管道一端移出到尾段后,固化過(guò)程結(jié)束,關(guān)閉紫外燈控制開(kāi)關(guān),關(guān)閉風(fēng)機(jī)及空壓機(jī),結(jié)束往管道內(nèi)送氣,拆除兩端扎頭,取出內(nèi)襯材料的內(nèi)膜,用特殊機(jī)械切除管道兩端的端部。同時(shí),在修復(fù)完成的材料不同位置上取樣、編號(hào),進(jìn)行厚度、強(qiáng)度檢測(cè),并送到專(zhuān)業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行復(fù)測(cè),以便了解施工的成效。3.2.7修復(fù)后CCTV檢測(cè)。施工結(jié)束后,為了了解固化施工后管道內(nèi)部的質(zhì)量情況,在管端部切開(kāi)之后,對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行檢測(cè)。采用CCTV檢測(cè)設(shè)備,把修復(fù)結(jié)果拍成錄像資料,能夠直觀地與修復(fù)前檢測(cè)的管段錄像做對(duì)比,且隨時(shí)查閱每一段修復(fù)后管段的內(nèi)部情況。3.2.8拆除封頭恢復(fù)通水。施工結(jié)束,拆除兩端堵頭,便可投入使用。紫外線固化法CIPP所使用玻璃纖維內(nèi)襯管的高度回彈性和耐久性,基于其優(yōu)良的機(jī)械性能。按照國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求,對(duì)修復(fù)管道夾層的密封進(jìn)行檢查。獨(dú)立的檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)進(jìn)行的各項(xiàng)檢測(cè),證實(shí)紫外線固化法CIPP玻璃纖維軟管可以獲得優(yōu)良的質(zhì)量,修復(fù)完成后,可放心使用,且壽命長(zhǎng)久。3.2.9竣工驗(yàn)收。所有工序結(jié)束后,制作并提交相關(guān)數(shù)據(jù)報(bào)告及影像資料,進(jìn)行最后的竣工驗(yàn)收工作。修復(fù)效果對(duì)比見(jiàn)圖2,CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)主要施工步驟見(jiàn)表1。

4材料與設(shè)備

4.1材料

CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)采用的軟管材料應(yīng)符合下列要求：（1）需提供第三方材料的檢測(cè)報(bào)告以及材料廠商自檢合格證明,最終產(chǎn)品應(yīng)滿足50年的設(shè)計(jì)壽命。（2）修復(fù)材料能承受管道中正常的沼氣、硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、甲烷等水平,能抵抗土壤特殊環(huán)境和其它化學(xué)腐蝕的作用。（3）韌性應(yīng)能承受牽引與伸展的施工拉力,縱向拉伸率應(yīng)不大于2％,徑向拉伸率為2％~5％。

4.2設(shè)備

根據(jù)工程需要組織調(diào)配,按照實(shí)際需要組織安排相關(guān)施工設(shè)備,保證設(shè)備在使用過(guò)程中的完好性和穩(wěn)定性。施工機(jī)具應(yīng)在人員進(jìn)場(chǎng)是隨車(chē)輛準(zhǔn)備到位,并及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)和調(diào)試,并確保和工程開(kāi)工同時(shí)配備到現(xiàn)場(chǎng)并要能夠全部滿足工程需求,保質(zhì)保量加快施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)度,從而提高施工效率。CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)車(chē)及紫外線燈架見(jiàn)圖3。

5效益分析

5.1社會(huì)效益

在城市管網(wǎng)新建、改建和修復(fù)的過(guò)程中,傳統(tǒng)的開(kāi)挖法施工將造成交通堵塞,需進(jìn)行交通導(dǎo)行,占用人行道、綠地或園林等,有時(shí)還因?yàn)橹匾芫€（例如軍用光纜、國(guó)防光纜、重要樞紐供電電纜等）、河道、水網(wǎng)、鐵道、機(jī)場(chǎng)及建筑物的存在,根本不允許開(kāi)挖施工,即使通過(guò)各方面的關(guān)系協(xié)調(diào),可以開(kāi)挖施工,也需要花費(fèi)大量的經(jīng)濟(jì)投入解決管線遷改和臨時(shí)的支護(hù)保護(hù)措施,還會(huì)因挖填造成“拉鎖馬路”和“補(bǔ)丁馬路”現(xiàn)象。而采用非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù),可以最大限度地避免了因開(kāi)挖所需的道路、管線遷改和對(duì)環(huán)境的破壞,減少了因交通導(dǎo)行、管線遷改、材料堆放等引起的與交警、城管、管線權(quán)屬單位、社區(qū)、小區(qū)物業(yè)、建筑物物業(yè)等部門(mén)的溝通協(xié)調(diào)問(wèn)題,避免了工程的額外投資和協(xié)調(diào)所需的工期,非開(kāi)挖減少了對(duì)環(huán)境的破壞,采用液壓設(shè)備噪聲低,減少了擾民因素,對(duì)周邊居民生產(chǎn)生活幾乎無(wú)任何影響,社會(huì)效益明顯提高。

5.2工期效益

CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)技術(shù)工期短,以長(zhǎng)度15m的井段為例,從調(diào)查分析到施工完成后檢測(cè)質(zhì)量,平均僅需4.5h,而開(kāi)挖施工從地下管網(wǎng)調(diào)查、交通導(dǎo)行、路面破除、管線探挖、遷改或保護(hù)、支護(hù)開(kāi)挖,到地基承載力試驗(yàn)、墊層回填壓實(shí)取樣檢測(cè)、管道安裝、閉水試驗(yàn)、管槽回填、路面恢復(fù)養(yǎng)護(hù)試驗(yàn)檢測(cè),則平均需要7天（不含養(yǎng)護(hù)時(shí)間）。

5.3投入少,影響小

開(kāi)挖修復(fù)需投入大量的人員和機(jī)械設(shè)備,而CIPP紫外線光固化非開(kāi)挖整體修復(fù)技術(shù)的重要設(shè)備僅1臺(tái)清淤車(chē)、1臺(tái)貨車(chē)、1臺(tái)檢測(cè)修復(fù)車(chē),配合6~7人施工,CIPP紫外光整體修復(fù)負(fù)面影響小,對(duì)地面、交通、環(huán)境影響弱,對(duì)周?chē)叵鹿芫€無(wú)影響,且不像開(kāi)挖修復(fù)那樣需要材料堆放場(chǎng)。

5.4質(zhì)量效益

適用全部管種（鋼筋混凝土管、混凝土管、HDPE管、陶管、鋼管、鑄鐵管、PVC管、PE管等）,可修復(fù)管徑Φ250~Φ1500,修復(fù)范圍大,修復(fù)后過(guò)流斷面損失小,針對(duì)老、舊管道設(shè)施的改造,能同時(shí)滿足結(jié)構(gòu)更新和修復(fù)功能缺陷需求,并且可以重新獲得設(shè)計(jì)不少于20年的使用壽命,沒(méi)有接頭,表面光滑、連續(xù),避免了接頭部位容易滲漏水的質(zhì)量通病。

6結(jié)語(yǔ)

該施工技術(shù)具有技術(shù)先進(jìn)、質(zhì)量可靠、工效高（每臺(tái)班每日最大可修復(fù)3段管道）、綜合造價(jià)便宜等特點(diǎn),避免了傳統(tǒng)開(kāi)挖安裝管道的施工工序,值得在市政工程污水管道修復(fù)改造施工項(xiàng)目中推廣和應(yīng)用。

作者:劉光第 單位:中國(guó)水電建設(shè)集團(tuán)十五工程局有限公司