基于徐州市故黃河截污管工程的非開挖修復(fù)施工方案探討

王偉 楊傳禮

【摘要】文章通過徐州市故黃河（三環(huán)西路-弘濟(jì)橋）排水管修復(fù)工程的實施，詳細(xì)介紹了局部樹脂固化修復(fù)技術(shù)的工藝特點(diǎn)、使用范圍、原理、施工流程、工藝操作要求、施工流程、材料和設(shè)備設(shè)計要求及質(zhì)量控制，為不具備采用大開挖工藝及其他修復(fù)工藝進(jìn)行地下管道修復(fù)的施工項目，提供了可資借鑒的經(jīng)濟(jì)高效地下管網(wǎng)維修施工辦法。

【關(guān)鍵詞】排水管；非開挖修復(fù)；局部樹脂固化技術(shù)

1、工程概況

本工程為徐州市故黃河（三環(huán)西路-弘濟(jì)橋）排水管修復(fù)工程，管道材質(zhì)為水泥管，管徑分別為DN600、DN800、DN1000，采用局部現(xiàn)場固化法（點(diǎn)狀原位固化法）對管道進(jìn)行非開挖修復(fù)，施工范圍在三環(huán)西路-弘濟(jì)橋，全長共計7725米，共341點(diǎn)采用局部樹脂固化修復(fù)。

2、局部樹脂固化技術(shù)施工工藝

2.1局部現(xiàn)場固化法工藝特點(diǎn)：①局部樹脂固化修復(fù)技術(shù)是一種排水管道非開挖局部內(nèi)襯修理方法。利用氈筒氣囊局部成型技術(shù)，將涂灌樹脂的氈筒用氣囊使之緊貼母管，然后用紫外線等方法加熱固化。實際上是將整體現(xiàn)場固化成型法用于局部修理。②局部樹脂固化主要分人工玻璃鋼接口和氈筒氣囊局部成型兩種技術(shù)，本工程將采用用氈筒氣囊局部成型技術(shù)，在損壞點(diǎn)固化樹脂，增加管道強(qiáng)度達(dá)到修復(fù)目的，并可提供一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。③Ф1000mm以下管道局部修理采用局部樹脂固化修復(fù)方法最具有經(jīng)濟(jì)性和可靠性；④在排水管道非開挖修復(fù)中，通常與壓密注漿法聯(lián)合使用。⑤保護(hù)環(huán)境，節(jié)省資源：不開挖路面，不產(chǎn)生垃圾，不堵塞交通，使管道修復(fù)施工的形象大為改觀?？傮w的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益好。

2.2使用范圍：①適用管材為鋼筋混凝土材質(zhì)及其他材質(zhì)污排水管道。②適用于排水管道局部和整體修理。③管徑800mm以上及大型或特大型管道，施工人員均可下井管內(nèi)修理；對于800mm以下的管道，可以采用電視檢測車探視位置，然后放入氣囊固定位置。④適用管道結(jié)構(gòu)性缺陷呈現(xiàn)為破裂、變形、錯位、脫節(jié)、滲漏，且接口錯位應(yīng)小于等于5cm，管道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，管道線形沒明顯變化，管道壁體堅實不酥化。⑤適用于管道接口處有滲或臨界時預(yù)防性修理。⑥不適用于檢查井損壞修理。⑦不適用與管道基礎(chǔ)斷裂、管道坍塌、管道脫節(jié)口呈倒栽式狀，管道接口嚴(yán)重錯誤、管道線形嚴(yán)重變形等結(jié)構(gòu)性缺陷損壞的修理。

2.3工藝原理：①局部現(xiàn)場固化采用聚酯樹脂，可使用含鈷化合物或有機(jī)過氧化物作為催化劑來加速樹脂的固化，進(jìn)行聚合反應(yīng)形成高分子化合物。該材料是單液性注漿材料，施工簡單，設(shè)備清洗也十分方便。②其樹脂與水具有良好的混溶性，漿液遇水后自行分散、乳化，立即進(jìn)行聚合反應(yīng)，誘導(dǎo)時間可通過配比進(jìn)行調(diào)整。③該材料對水質(zhì)的適應(yīng)較強(qiáng)，一般酸堿性及污水對其性能均無影響。

2.4施工工藝流程：（1）局部現(xiàn)場固化工藝流程 ①將氈筒用適合的樹脂浸透。②將上述氈筒纏繞于氣囊上，在電視引導(dǎo)下到達(dá)修復(fù)的地點(diǎn)。③向氣囊充氣使氈筒“補(bǔ)丁”被壓覆在管道上，保持壓力待樹脂固化。④氣囊泄壓縮小并拉出管道。⑤最后進(jìn)行電視檢測，進(jìn)行施工質(zhì)量檢測。⑥排水管道處于流砂或軟土暗浜層，由于接口產(chǎn)生縫隙，管周流砂軟土從縫隙滲入排水管道內(nèi)，致使管周土體流失，土路基失穩(wěn)，管道下沉，路面沉陷。因此，局部現(xiàn)場固化修復(fù)時，必須進(jìn)行損壞管內(nèi)清洗，并且電視確認(rèn)干凈。（2）工藝操作要求①鉆孔注漿管周隔水帷幕和加固土體。②在局部樹脂固化修理前應(yīng)對管周土體進(jìn)行注漿加固，注漿液充滿土層內(nèi)部及空隙，形成防滲帷幕，加強(qiáng)管周土體的穩(wěn)定，制止四周土體的流失，提高管基土體的承載力，再通過局部樹脂固化修復(fù)技術(shù)進(jìn)行修理，達(dá)到排水管道長期正常使用。

2.5局部樹脂固化法工藝操作要求：①樹脂和輔料的配比2：1應(yīng)合理。②氈筒應(yīng)在真空條件下預(yù)浸樹脂，樹脂的體積應(yīng)足夠填充纖維軟管名義厚度和按直徑計算的全部空間，考慮到樹脂的聚合作用及滲入待修復(fù)管道縫隙和連接部位的可能性，還應(yīng)增加5-10%的余量。③氈筒必須用鐵絲緊固在氣囊上，防止在氣囊進(jìn)入管道時氈筒滑落。④充氣、放氣應(yīng)緩慢均勻。⑤樹脂固化期間氣囊內(nèi)壓力應(yīng)保持在1.5Bar，保證氈筒緊貼管壁。

2.6 施工流程：①氈布剪裁：根據(jù)修復(fù)管道情況，在防水密閉的房間或施工車輛上現(xiàn)場剪裁一定尺寸的玻璃纖維氈布。剪裁長度約為氣囊直徑的3.5倍，以保證氈布在氣囊上部分重疊；氈布的剪裁寬度必應(yīng)使其前后均超出管道缺陷5CM以上，以保證氈布能與母管緊貼。②樹脂固化劑混合：根據(jù)修復(fù)管道情況，供貨商要求的配方比例配制一定量的樹脂和固化劑混合液，并用攪拌裝置混勻，使混合液均色無泡沫。記錄混合濕度。同時，施工現(xiàn)場每批樹脂混合液應(yīng)保留一份樣本，并進(jìn)行檢測并報告它的固化性能。③樹脂浸透：使用適當(dāng)?shù)哪ǖ秾渲旌弦壕鶆蛲磕ㄅc玻璃纖維氈布之上。通過折疊使氈布厚度達(dá)到設(shè)計值，并在這些過程中將樹脂涂覆于新的表面之上。為避免挾帶空氣，應(yīng)使用滾筒將樹脂壓入氈布之中。④氈筒定位安裝：經(jīng)樹脂浸透的氈筒通過氣囊進(jìn)行安裝。為使施工時氣囊與管道之間形成一層隔離層，使用聚乙烯（PE）保護(hù)膜困扎氣囊，再將氈筒用鐵 絲捆綁在氣囊之上，并防止其滑動或掉下。氣囊在送入修復(fù)管段時，應(yīng)連接空氣管，并防止氈筒接觸管道內(nèi)壁。氣囊就位以后，使用空氣壓縮機(jī)加壓使氣囊膨脹，氈筒緊貼管壁。該氣壓需保持一定時間知道氈布通過常溫（或加熱或光照）達(dá)到完全固化為之。最后，釋放氣囊壓力，將其拖出管道。記錄固化時間和壓力。

圖2-1修復(fù)氣囊

圖2-2修復(fù)后效果圖

2.7材料和設(shè)備設(shè)計要求：⑴氈筒，應(yīng)使用玻璃纖維墊（包含紡織和混織玻璃纖維），能裝載樹脂和承受安裝壓力，并與使用的樹脂系統(tǒng)相容。氈筒在安裝時應(yīng)該能緊貼舊管壁，并符合安裝的長度。并考慮安裝時圓周方向的伸展。玻璃纖維氈在應(yīng)用之前必須具備一下特性：①每單位面積質(zhì)量：根據(jù)ISO3374，1050g/㎡±10% 。②厚度：1.6毫米±15% 。③寬度：根據(jù)ISO5025，400mm-2500mm 。⑵樹脂，使用適合局部固化法的樹脂和固化劑系統(tǒng)。為避免樹脂性質(zhì)變化，與其接觸的設(shè)備，均不能與水接觸。

⑶厚度設(shè)計，局部內(nèi)襯厚度根據(jù)管道部分破損情況，采用厚度設(shè)計公式設(shè)計。⑷內(nèi)襯結(jié)構(gòu)，安裝于母管之上的點(diǎn)狀或局部內(nèi)襯必須至少三層，包括一外部混織纖維層和一內(nèi)部混織纖維層，中間夾層為玻璃纖維編制層。

2.8施工質(zhì)量控制：

⑴ 主控項目，①所用樹脂和氈布的質(zhì)量符合工程要求；檢查方法：檢查產(chǎn)品質(zhì)量合格證明書。

②內(nèi)襯蠕變符合設(shè)計要求，檢查方法：每個修復(fù)管段至少1次應(yīng)在施工場地使用內(nèi)徑與修復(fù)管段相同的試驗管道（譬如硬質(zhì)聚氯乙烯管）制作局部內(nèi)襯。至少2次測試得到的圓環(huán)形樣品的短期彈性模量值（1h值E1h和24h值E24h），根據(jù)下式計算蠕變Kn值，該值小于11%方為合格。檢查檢測報告。

⑵一般項目，①內(nèi)襯厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，檢查方法：逐個檢查；在內(nèi)襯圓周上平均選擇8個以上檢測點(diǎn)使用測厚儀測量并取各檢測點(diǎn)的平均值為內(nèi)襯管的厚度值，其值不得少于合同書和設(shè)計書中的規(guī)定值。當(dāng)內(nèi)襯管的設(shè)計厚度不大于9mm時，各檢測點(diǎn)厚度誤差允許在±20%之內(nèi)；內(nèi)襯管設(shè)計厚度不小于10.5mm時，各檢測點(diǎn)厚度誤差允許在±25%之內(nèi)。②管道內(nèi)襯表面光滑，無褶皺，無脫皮；檢查方法：目測并攝像或CCTV檢測內(nèi)襯管段。管內(nèi)殘余廢棄物質(zhì)已得到清除。管頂不允許出現(xiàn)褶皺。管道彎曲部分的褶皺不得超過公稱直徑的5%。③管道接口裂縫應(yīng)嚴(yán)密，接口處理要貫通、平順、均勻，均符合設(shè)計要求。修復(fù)后氈筒寬度應(yīng)在50公分左右，接口平滑，保證水流暢通。氈筒表面應(yīng)光潔、平整，與接口老壁粘結(jié)牢固并連成一體，無空鼓、裂紋和麻面現(xiàn)象。

3、綜述

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是施工簡單，它適用于地表開闊、無任何障礙物以及在確保不會影響交通的條件下進(jìn)行。然而在大多數(shù)情況下，開挖施工法妨礙交通、破壞環(huán)境、影響市民生活；局部樹脂固化法修復(fù)地下管道，具有施工時間短（每個點(diǎn)修復(fù)2小時，多個點(diǎn)可同時修復(fù)），設(shè)備占地面積小，施工方便，內(nèi)襯管耐久實用和保護(hù)環(huán)境節(jié)省資源等優(yōu)點(diǎn)。施工現(xiàn)場并不具備采用大開挖工藝及其他修復(fù)工藝來修復(fù)地下管道條件，采用局部樹脂固化法修復(fù)技術(shù)不僅在經(jīng)濟(jì)效益上具有優(yōu)勢，在社會效益上的效果也十分明顯。 局部樹脂固化法修復(fù)技術(shù)和大開挖修復(fù)技術(shù)及其他技術(shù)比較，如每段管道損壞數(shù)量不多，施工成本比開挖及其他修復(fù)技術(shù)成本更底，施工時間和對社會產(chǎn)生的影響來看，局部樹脂固化法修復(fù)技術(shù)具有更大的優(yōu)勢，它對交通、環(huán)境、生活和商業(yè)活動造成的干擾和破壞遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于大開挖修復(fù)及其他修復(fù)技術(shù)。