噴涂修復(fù)技術(shù)在排水管道非開挖修復(fù)中的應(yīng)用研究

何 穎

(福州市規(guī)劃設(shè)計研究院 福建福州 350108)

0 引言

排水管道是城市市政基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，在城市雨、污水收集與輸送，防汛、排水安全服務(wù)保障方面發(fā)揮著不可缺少的作用。目前，我國早期建設(shè)的排水管道由于使用壽命期限的臨近以及日益增加的排水負荷，早已不堪重負。加之，我國在排水管道的維護、維修上投入不足，造成排水管道滲漏、結(jié)構(gòu)性破壞、變形、不均勻沉降等情況時有發(fā)生[1]。隨著中心城區(qū)的人口與城鎮(zhèn)建設(shè)趨于平衡，對雨、污水管道的修復(fù)與維護工作將日益加大，雨污水管網(wǎng)系統(tǒng)存在的問題嚴重制約了污水建設(shè)工程的開展。

長久以來，排水管道的修復(fù)均采用明挖換管的方式。隨著城鎮(zhèn)化進程的發(fā)展，城區(qū)地下管線四通八達、縱橫交錯，同時道路承擔的交通壓力也日益增加。在此大背景下，非開挖修復(fù)方式以其修復(fù)效率高、對地面交通及行人影響小、無環(huán)境污染等優(yōu)勢正逐漸成為排水管道修復(fù)的主要手段。離心噴涂修復(fù)技術(shù)是利用空氣動力學的原理，將預(yù)先配制好的膏狀修復(fù)材料(特種水泥漿或環(huán)氧樹脂材料)通過專用噴涂機將修復(fù)材料均勻噴涂至管道內(nèi)表面，使修復(fù)材料在管壁形成連續(xù)致密的內(nèi)襯層。主要適用于鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管、陶土管等管材。如采用人工噴涂修復(fù)則管道管徑需大于800mm。 噴涂修復(fù)工藝為永久性，全結(jié)構(gòu)性修復(fù)，既解決了管道滲漏、破損等問題，同時也延長了管道的使用壽命。基于此，本文擬結(jié)合某修復(fù)工程案例，詳細介紹噴涂修復(fù)的工藝流程及其施工各步驟要點。

1 工程概況

該工程位于福州市新店片區(qū)，需修復(fù)的管道為一根橫穿晉安河的污水倒虹管。管道管徑為d1200，管材為玻璃鋼夾砂管。經(jīng)CCTV檢測，該倒虹管存在多處滲漏。管道CCTV檢測情況如圖1所示。

圖1 管道CCTV檢測情況

由于倒虹管道位于河床底，無法采用傳統(tǒng)的開挖換管。經(jīng)討論決定采用非開挖噴涂修復(fù)技術(shù)進行修復(fù)。

2 非開挖噴涂修復(fù)方案

檢測表明，倒虹管內(nèi)部雖有多處漏水，但管道的自身結(jié)構(gòu)狀況良好，未出現(xiàn)明顯變形及結(jié)構(gòu)破壞。故，該工程擬采用人工噴涂進口的PERMACAST?PL-8,000型專用灰漿內(nèi)襯材料，同時添加ConmicSheild?(砼盾)防腐添加劑?？紤]到玻璃鋼夾砂管內(nèi)壁較為光滑，如直接噴涂則灰漿在管壁上的附著力較差，在進行內(nèi)襯噴涂前，先在管道內(nèi)壁上增加一層φ3mm@50×50mm高強度鋼絲網(wǎng)作為管道的增強骨架。噴涂修復(fù)共分兩層施工，控制最終的內(nèi)襯厚度在50mm，從而實現(xiàn)對管道的完美修復(fù)。PERMACAST?PL-8,000型專用灰漿的性能參數(shù)如表1所示。

表1 PERMACAST?PL-8,000的性能參數(shù)

2 施工工藝流程

噴涂修復(fù)工藝流程如圖2所示。

圖2 噴涂修復(fù)工藝流程

3 主要施工步驟要點

3.1 施工準備

前期施工準備，包括倒虹管及周邊相關(guān)管線資料收集，施工區(qū)域內(nèi)水文、地質(zhì)資料收集。同時，組織施工人員進行現(xiàn)場勘測，了解施工區(qū)域內(nèi)的地貌、地物、交通情況等周邊環(huán)境條件。然后，根據(jù)收集到的資料及現(xiàn)場情況制定詳盡的施工組織方案及交通導(dǎo)改方案，并對施工相關(guān)人員進行書面技術(shù)及安全交底。同時，讓各組施工人員對配置的設(shè)備進行試運行，以確保設(shè)備能正常運行。

3.2 堵水、調(diào)水

采用與待檢測管徑匹配的堵水氣囊將待檢測管段上下游封堵，防止上游管道來水流入待檢測管道。在待檢測管道安放氣囊時，必須對管塞部位(管口處2m)進行清洗，并進行檢查，防止管塞上面殘留的砂石在氣囊充氣后對氣囊產(chǎn)生破壞，從而產(chǎn)生安全隱患。該工程由專業(yè) “蛙人”潛水下井封堵。當待檢測管道內(nèi)水量較大時，即按規(guī)定做好防滑動支撐措施，在堵水氣囊下游方向插入槽鋼。氣囊封堵完畢后，采用泥漿泵將上游管道污水調(diào)入下游管道。該工程經(jīng)過水量測算，配備一臺22kW、2臺11kW泥漿泵用以調(diào)水。堵水、調(diào)水方案，如圖3所示。

圖3 堵水、調(diào)水方案(W1～W4為檢查井)

3.3 管道預(yù)處理

3.3.1管道清洗及疏通

污水管道在長期運行過程，不可避免會產(chǎn)生沉積物，造成管道的淤堵。因此，在噴涂修復(fù)開始前需先對管道進行清疏。該工程采用高壓清洗水車進行清洗。清洗時，地面施工人員反復(fù)牽拉清洗管，增加管內(nèi)水流動力，將管內(nèi)沉積物清理出來。對于高壓清洗困難的管段，配合采用機械清洗進行疏通。即在鋼絲繩后連接專用清管器，通過檢查井兩端絞車，反復(fù)牽拉鋼絲繩，直至管道內(nèi)部沉積、障礙物清理出來。機械清洗障礙物后，采用高壓水車進行二次清洗，以達到內(nèi)襯修復(fù)要求。管道清洗工序如圖4所示。

圖4 管道清洗示意圖

3.3.2結(jié)構(gòu)性缺陷處理

對滲漏嚴重的管道，采用專用堵水材料進行堵水。對錯口、脫節(jié)部位，采用水泥砂漿抹平。

3.4 管道檢測

預(yù)處理完成后，對待修復(fù)管道采用CCTV進行檢測，并根據(jù)檢測結(jié)果判斷預(yù)處理結(jié)果是否滿足要求。管道預(yù)處理要求如下：

(1)預(yù)處理后管道內(nèi)應(yīng)無沉積物、垃圾及其他障礙物；

(2)預(yù)處理后管道內(nèi)不應(yīng)有影響施工的積水；

(3)預(yù)處理后管道內(nèi)不應(yīng)有滲水現(xiàn)象；

(4)預(yù)處理后管道表面結(jié)凈，無影響襯入的附著物，尖銳毛刺，突起現(xiàn)象。

如不滿足要求則應(yīng)再次進行預(yù)處理，直至滿足要求后將檢測視頻記錄留底。

3.5 噴涂修復(fù)技術(shù)施工

3.5.1漿料攪拌

噴涂前，現(xiàn)場配置噴涂漿料，灰漿的有效時間視現(xiàn)場情況不同控制在30min以內(nèi)。每次攪拌的灰漿量，在規(guī)定的時間內(nèi)用完；不能將已經(jīng)固化的灰漿加水拌和后繼續(xù)使用。在使用過程持續(xù)攪拌，以保持灰漿有足夠的流動性，以防止灰漿在使用過程變硬。

3.5.2噴涂施工

內(nèi)襯噴涂共分兩層進行，噴涂總厚度控制在5cm。第一層內(nèi)襯澆筑前，先將鋼絲網(wǎng)(規(guī)格為直徑3mm)在管道上固定，進而再進行人工噴涂，澆筑厚度為2cm。第一層噴涂完成后靜置4h，再進行第二層澆筑，第二次澆筑層厚度為3cm。每層噴涂結(jié)束，應(yīng)對照預(yù)先設(shè)置的計量釘，以保證噴涂厚度滿足要求。

噴涂工人采用專用噴槍在管道內(nèi)進行噴涂施工，采取快速掃槍的噴涂方式。一個回次噴涂完成，待初凝過后，變換旋噴方向即可進行下一回次的噴涂。經(jīng)過多次類似噴涂直到噴涂厚度滿足要求為止，整個噴涂過程即為完成。嵌入式的粘結(jié)劑可保證任何時候增加噴涂層的作業(yè)要求。鋼絲網(wǎng)骨架固定施工如圖5所示，人工噴涂施工如圖6所示。

圖5 鋼絲網(wǎng)骨架固定施工

圖6 人工噴涂施工

在噴涂作業(yè)前后，時刻注意環(huán)境溫度對噴涂效果的影響：

(1)高溫作業(yè)(26℃以上)：在環(huán)境溫度或管道表面溫度超過37℃時，不應(yīng)進行噴涂施工。將材料放置在陰涼處保存，保持待噴涂管道涼爽。在環(huán)境溫度超過26℃但不及37℃，若需延長灰漿的使用時間，工程施工人員可使用涼水或冰水攪漿。在這類高溫環(huán)境中進行施工，提醒工程人員要確保修復(fù)基體表面處于飽和-干燥(SSD)狀態(tài)。

(2)低溫作業(yè)(<7℃)：在進行噴涂作業(yè)之前，要求作業(yè)人員確保在噴涂后72d內(nèi)的，環(huán)境溫度不會降低到7℃以下；在施工過程，環(huán)境溫度和基體表面溫度均不得低于7℃。低溫將延緩材料的凝固及強度的增長。

3.6 竣工驗收

噴涂修復(fù)完成后，采用CCTV對修復(fù)質(zhì)量進行驗收。驗收主要包括兩個方面：

(1)修復(fù)管道驗收要求：①修復(fù)后更新的管道應(yīng)無滲水、滴漏等現(xiàn)象；②內(nèi)襯表面應(yīng)光潔、平整，無局部劃傷、裂紋、磨損、氣泡、褶皺等影響管道結(jié)構(gòu)和使用功能的損傷和缺陷。

(2)離心噴涂修復(fù)驗收要求：①工程外觀檢查：噴涂材料與待修管道之間無任何間隙，噴涂材料不能有任何局部脫落和坍塌。噴涂材料的表面應(yīng)當連續(xù)、均勻、光滑，不出現(xiàn)肉眼可觀察到的水泡，氣泡。整個噴涂表面不能出現(xiàn)任何形式的裂縫[1]。②噴涂厚度檢查：噴涂時通過計量釘來檢驗噴涂的厚度。

噴涂修復(fù)后管道內(nèi)情況如圖7所示。

圖7 噴涂修復(fù)后管道內(nèi)情況

4 結(jié)語

此次大口徑玻璃鋼夾砂管的修復(fù)實例表明：非開挖噴涂修復(fù)工藝在管道內(nèi)壁形成光滑的保護層不僅可以解決管道滲漏、破損等結(jié)構(gòu)性缺陷問題，還可以起到防腐、防水垢等作用。使排水管道的過水能力和使用壽命均得到大幅度提升。同時結(jié)合非開挖噴涂修復(fù)效率高、對地面交通及行人影響小、無環(huán)境污染、修復(fù)后較短時間內(nèi)即可恢復(fù)通水(約4小時)等優(yōu)勢。未來在排水管道修復(fù)改造上定會有更為廣闊的前景。