紫外光固化技術(shù)在管道修復(fù)工程中的應(yīng)用

孫大雷，林 榮，呂愛(ài)華

（1.北京萬(wàn)興建筑集團(tuán)有限公司，北京 102600；2.廈門(mén)安越非開(kāi)挖工程技術(shù)股份有限公司，福建 廈門(mén)361000）

隨著我國(guó)城市建設(shè)規(guī)模的逐漸擴(kuò)大，作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的市政地下管網(wǎng)改造是城市現(xiàn)代化發(fā)展的重要課題。許多老舊城區(qū)的污水管道破損嚴(yán)重，供應(yīng)能力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足人們逐年增長(zhǎng)的需求，同時(shí)地下管線管位也隨著管線種類(lèi)的增加而日益緊張。對(duì)故障管道和已達(dá)到使用壽命的管道進(jìn)行修復(fù)或更換是市政管理部門(mén)無(wú)法回避的問(wèn)題。

山東省臨沂市蘭山區(qū)屬老舊城區(qū)，青龍河流經(jīng)蘭山區(qū)域，沿河敷設(shè)有污水管線，部分管線敷設(shè)在河內(nèi)，由于年久老化、破損等因素，導(dǎo)致河水與管線互通，河水污染嚴(yán)重，再由河道兩側(cè)居民私排污水入河，對(duì)河水也造成一定的污染。為美化城市水景，改善人居環(huán)境，將污染河道進(jìn)行綜合治理，顯得迫切與必要。

青龍河綜合整治工程中原污水管道采用玻纖紫外光固化法非開(kāi)挖修復(fù)，該修復(fù)技術(shù)具有無(wú)污染、無(wú)噪音、質(zhì)量?jī)?yōu)、工期短、安全性高、造價(jià)低、施工擾民少等優(yōu)點(diǎn)。

文章結(jié)合青龍河原污水管網(wǎng)非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)施工實(shí)踐，就玻纖紫外光固化修復(fù)技術(shù)在污水管網(wǎng)修復(fù)中的應(yīng)用作進(jìn)一步的探討研究，為今后同類(lèi)或類(lèi)似項(xiàng)目的設(shè)計(jì)與施工提供有益參考。

1 項(xiàng)目背景

青龍河河道長(zhǎng)度為8.5km，流域面積為11.56km2。河道最大寬度約7.0m，最小寬度為3.0m，是市區(qū)東部一條主要雨污排水河道。目前，青龍河水質(zhì)污染嚴(yán)重，離規(guī)劃水質(zhì)目標(biāo)差距甚遠(yuǎn)（水質(zhì)應(yīng)達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》IV 類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)）。青龍河水質(zhì)污染主要是外源污染、內(nèi)源污染、水體自凈能力差等原因產(chǎn)生的。根據(jù)目前情況來(lái)看，開(kāi)展青龍河河道整治工程，對(duì)恢復(fù)青龍河生態(tài)，建設(shè)現(xiàn)代化新臨沂，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略是十分必要、非常緊迫的。

2 問(wèn)題分析及解決辦法

通過(guò)對(duì)青龍河調(diào)查，發(fā)現(xiàn)河道主要污染源有沿河敷設(shè)的污水管道、私排污水入河及河底淤泥。

2.1 現(xiàn)況污水管道污染河道

臨近沿河污水管道直徑DN1200，管材為HDPE 雙壁波紋管及鋼筋混凝土管，管道存在老化、漏水、損壞、塌陷等問(wèn)題，檢查井有滲漏現(xiàn)象，造成河水與污水管網(wǎng)互通。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地限制、交通影響和環(huán)境要求等因素，經(jīng)過(guò)論證分析，設(shè)計(jì)采用玻纖紫外光固化法修復(fù)現(xiàn)有管道，解決管網(wǎng)污染河水問(wèn)題。

2.2 入河污水污染河道

青龍河兩岸私排污水入河，污水污染河道，待管線修復(fù)后將私排入河污水截留至污水檢查井，由污水管線排至污水處理廠。

2.3 河底淤泥污染河道

由于河道位于老城區(qū)，毗鄰建筑物距離河道近，場(chǎng)地狹小，導(dǎo)致河道多年未進(jìn)行整體清淤工作，致使河道淤積嚴(yán)重。針對(duì)河底淤泥污染河水，此次施工選用高壓水沖洗淤泥，再由泥砂泵抽排。

3 工程中非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)應(yīng)用

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果，現(xiàn)況DN1200 污水管內(nèi)污水較多，由于堵塞和管道存在問(wèn)題影響，管道內(nèi)污水水位高于管道半徑，部分管段水位在管頂以上，管道先進(jìn)行分段堵水、調(diào)水和清洗后采用管道閉路電視（CCTV）進(jìn)行檢測(cè)，針對(duì)缺陷類(lèi)型選擇管道預(yù)處理方法，原污水管道缺陷預(yù)處理后采用玻纖紫外光固化法非開(kāi)挖修復(fù)。

非開(kāi)挖修復(fù)工序：堵水→調(diào)水→檢測(cè)→管道預(yù)處理→管道修復(fù)。

3.1 堵水

工藝介紹：管道堵水采用堵水氣囊將待檢測(cè)管段上下游封堵，封堵管道應(yīng)先封上游管口，再封下游管口。

堵水控制重點(diǎn)：安放氣囊之前，將氣囊的外部和管道內(nèi)壁進(jìn)行清洗，以保證密封效果。必須對(duì)氣囊進(jìn)行固定，固定的方式一定要充分考慮到封堵后背水壓力的方向和大小。井下作業(yè)的人員必須受過(guò)嚴(yán)格的培訓(xùn)并取得相應(yīng)的證書(shū)（有限空間操作證、水下潛水員專(zhuān)業(yè)證書(shū)等）。

3.2 調(diào)水

管道上游有污水流入，封堵的同時(shí)，需要對(duì)上游的來(lái)水進(jìn)行調(diào)水，管道調(diào)水方案的制定結(jié)合管徑和流速，估算出流量后，選用合適的潛污泵在封堵期間進(jìn)行上下游之間的調(diào)水。

3.3 CCTV 檢測(cè)

在管道清洗疏通完成后，采用管道閉路電視（CCTV）檢測(cè)管道的缺陷。將高清晰攝像鏡頭固定在爬行器上，通過(guò)信號(hào)傳輸電纜將爬行器與操控臺(tái)連接，攝影的行進(jìn)速度控制在0.15m/s 范圍內(nèi)，攝像鏡頭移動(dòng)軌跡應(yīng)在管道中軸線上，操控臺(tái)收集爬行器在管道中的影像信息。通過(guò)收集的信息對(duì)管道缺陷進(jìn)行分析，確定預(yù)處理方案。

3.4 管道預(yù)處理

（1）漏水修復(fù)。管道、井室注漿堵漏是采用一種強(qiáng)效堵漏的聚氨酯材料速派克H100 進(jìn)行灌漿施工。該材料表面性質(zhì)分為疏水性遇水迅速反應(yīng)，15s 發(fā)泡膨脹，隨著時(shí)間逐漸穩(wěn)固，耐化學(xué)腐蝕，無(wú)毒、無(wú)溶劑，可適用于富水環(huán)境。堵漏材料與水反應(yīng)發(fā)泡膨脹，短期內(nèi)膨脹率可達(dá)18 倍，在裂縫中形成密閉的防水體系，抗壓能力可達(dá)20MPa。

（2）損壞修復(fù)。管道損壞CIPP 點(diǎn)位修復(fù)是先用樹(shù)脂將玻璃纖維織物浸透，再將玻璃纖維織物包在管道內(nèi)村修補(bǔ)器上送至管道損壞處。在CCTV 的監(jiān)控下，通過(guò)對(duì)修復(fù)器進(jìn)行充氣膨脹，緊貼在管壁上，在常溫下樹(shù)脂發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，待其固化后可起到加固原有管道的作用。施工時(shí)間短，從樹(shù)脂混合到玻璃纖維局部?jī)?nèi)襯修復(fù)完成只需1 ～2h。修復(fù)后的內(nèi)襯厚度約5mm，彈性模量可達(dá)8000MPa 左右。

（3）塌陷修復(fù)。管道塌陷采用注漿+套鋼圈修復(fù)，采用小導(dǎo)管在土體內(nèi)先注入堵漏材料速派克H40 再注入速派克H100，使塌陷部位周?chē)浫跬翆?、流砂地層固結(jié)。然后將變形塌陷部位管片切割，去除塌陷部位土體，恢復(fù)管位空間，同時(shí)內(nèi)襯鋼管片，直至管道貫通。

3.5 管道玻纖紫外光固化法非開(kāi)挖修復(fù)

（1）工藝介紹。玻纖紫外光固化是將玻璃纖維編制成軟管浸漬光固化樹(shù)脂，樹(shù)脂中含有光引發(fā)劑，利用紫外光作為固化媒介，經(jīng)過(guò)特定波長(zhǎng)的紫外光照射時(shí)，樹(shù)脂產(chǎn)生固化反應(yīng)，形成高強(qiáng)度內(nèi)襯新管。施工時(shí)采用卷?yè)P(yáng)機(jī)將充填有樹(shù)脂的玻璃纖維內(nèi)襯管拉入既有管線，通過(guò)大流量風(fēng)機(jī)將內(nèi)襯管“吹”鼓，進(jìn)而緊貼在現(xiàn)況管線內(nèi)壁上。固化后，管道能完全不依托原有管道，可以獨(dú)立承受內(nèi)壓和外壓，修復(fù)后的新管基本不會(huì)影響過(guò)水?dāng)嗝?。紫外光固化管道修?fù)技術(shù)用軟管有內(nèi)膜、玻璃纖維樹(shù)脂層、外膜、保護(hù)膜組成，該工程使用內(nèi)襯軟管厚度為10.7mm。

（2）工藝優(yōu)點(diǎn)。①對(duì)交通等影響小，真正100%非開(kāi)挖內(nèi)襯修復(fù)，不用開(kāi)挖工作坑；②施工可控性好，工期短。固化全程CCTV 監(jiān)控，拉入及固化只需3 ～4h即可完成；③內(nèi)襯管密封效果好、抗腐蝕性強(qiáng)、使用壽命長(zhǎng)；④經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)得軟管經(jīng)紫外光照射固化后材料彈性模量可達(dá)17000MPa，內(nèi)表面摩擦系數(shù)可達(dá)0.009。

（3）施工步驟及注意事項(xiàng)。①拖入墊膜、拉入內(nèi)襯軟管。墊膜應(yīng)置于原有管道底部，并應(yīng)覆蓋大于1/3 的管道周長(zhǎng)，墊膜長(zhǎng)度應(yīng)控制在兩端各超出舊管道800mm，以便后續(xù)安裝扎頭。鋪設(shè)墊膜的目的是減少軟管拉入過(guò)程中的摩擦力和避免對(duì)軟管的劃傷。墊膜拉入后應(yīng)在井底固定并安裝導(dǎo)向滑輪。內(nèi)襯軟管拉入時(shí)應(yīng)沿管底的墊膜將浸漬樹(shù)脂的軟管平穩(wěn)、平整、緩慢地拉入原有管道，拉入速度不得大于5m/min。②固定扎頭。固定扎頭是紫外固化所有工序中對(duì)操作人員的經(jīng)驗(yàn)和熟練程度要求最高的部分。綁扎頭前，預(yù)先在內(nèi)襯軟管的外部套上與內(nèi)襯軟管規(guī)格相同的扎頭布，扎頭布套長(zhǎng)1.5m，扎頭布同時(shí)要放入管內(nèi)約250cm 以上，防止暴露在管道口外的內(nèi)襯軟管因充氣時(shí)過(guò)分膨脹。扎頭上應(yīng)捆綁至少三條扎帶，使其牢固，這樣便可承受固化過(guò)程中風(fēng)機(jī)向管內(nèi)吹送的氣壓，確保使內(nèi)襯管與原有管壁的緊貼。③充氣。打開(kāi)風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)向管內(nèi)送風(fēng)，待內(nèi)襯管鼓起后，下游井工作人員將耐高溫繩與襯管內(nèi)牽引繩連接，上游井的工作人員將內(nèi)襯管當(dāng)中牽引繩拉出，使內(nèi)襯管里調(diào)換成耐高溫繩。④送入燈架。該工程修復(fù)管徑為DN1200mm，紫外線燈架選用8×1000W 的可伸縮式紫外線燈架。暫停充氣，打開(kāi)上游的扎頭蓋，用黑色耐高溫繩將紫外線燈的端口部位連接牢固，下游井工作人員將紫外線燈拉至下游井位，在拉紫外線燈時(shí)，避免紫外線燈與扎頭以及其他堅(jiān)硬物發(fā)生碰撞。同時(shí)通過(guò)紫外線燈架端部處的CCTV 攝像頭觀察內(nèi)襯管內(nèi)部是否因停氣而下陷。如果內(nèi)襯管下陷嚴(yán)重，則不宜強(qiáng)行拉入紫外線燈，以免對(duì)其造成損壞，通過(guò)補(bǔ)氣，待內(nèi)襯管膨脹起來(lái)后，拉入燈架。燈架就位后，再次對(duì)內(nèi)襯管充氣，使之與需修復(fù)管壁緊貼。⑤紫外固化。先開(kāi)啟控制臺(tái)和所有指示燈開(kāi)關(guān)，再?gòu)淖罱咏浌芏祟^的紫外燈開(kāi)始，依次開(kāi)啟各燈開(kāi)關(guān)，最后開(kāi)啟電纜卷盤(pán)開(kāi)關(guān)。根據(jù)溫度的變化，調(diào)節(jié)燈架行走速度，并參考操作表的行走速度適當(dāng)調(diào)整。通過(guò)設(shè)定紫外線燈的小車(chē)爬行速度及軟管內(nèi)溫度的控制參數(shù)，并結(jié)合攝像頭的監(jiān)測(cè)，及時(shí)調(diào)整控制參數(shù)，使軟管樹(shù)脂處于設(shè)定硬化條件。紫外燈經(jīng)過(guò)的地方軟管便覆蓋在舊管道內(nèi)壁上。當(dāng)燈架到達(dá)終點(diǎn)時(shí)，應(yīng)及時(shí)關(guān)閉電纜卷盤(pán)開(kāi)關(guān)，在按照與開(kāi)始固化相同的順序，依次關(guān)閉各燈開(kāi)關(guān)，相鄰兩燈的關(guān)閉間隔應(yīng)與開(kāi)啟間隔相同。軟管固化完成后，應(yīng)關(guān)閉空壓機(jī)并緩慢降低管內(nèi)壓力。管內(nèi)壓力降至大氣壓后，先拆除滾筒和滑輪，在拆除充氣管、扎頭，卸下控制電纜及紫外線燈架。

4 結(jié)束語(yǔ)

玻纖紫外光固化法非開(kāi)挖修復(fù)技術(shù)，在青龍河管網(wǎng)修復(fù)中取得顯著成果，滿足設(shè)計(jì)要求，令業(yè)主方十分滿意。此修復(fù)技術(shù)做到真正100%非開(kāi)挖內(nèi)襯修復(fù)，整個(gè)修復(fù)過(guò)程快速安全可靠，施工占地面積小，解決了對(duì)交通的影響，修復(fù)后的管道及井室密封效果好、抗腐蝕性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，對(duì)周?chē)h(huán)境沒(méi)有污染和損害。

從總體上看，非開(kāi)挖管道修復(fù)技術(shù)在我國(guó)還處于起步階段。國(guó)內(nèi)在技術(shù)和設(shè)備方面很多程度上依靠國(guó)外企業(yè)，相關(guān)人才也非常缺乏。隨著我國(guó)的城市建設(shè)和國(guó)民環(huán)保意識(shí)不斷地增強(qiáng)，相信相關(guān)部門(mén)已經(jīng)注意到這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，而且越來(lái)越多的工程會(huì)采用這種技術(shù)，該技術(shù)將帶來(lái)更多的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。