非開挖修復技術在市政排水管網(wǎng)結構性缺陷修復中的應用

文／龔文超 廣州工程總承包集團有限公司 廣東廣州 510310

引言：

市政排水管網(wǎng)工程是一個相對復雜的工程，尤其是地下管網(wǎng)系統(tǒng)，如給排水管道、天然氣管道、電力工程管道以及通信管道等，錯綜復雜且獨立，都會對排水管網(wǎng)系統(tǒng)造成直接影響。通過對市政排水管網(wǎng)運行現(xiàn)狀調查可知，當前城市市政管網(wǎng)的分布相當混亂，且隨著排水管應用時間的延長，排水管道逐步老化，當市政排水管網(wǎng)發(fā)生問題，需要進行修復時，修復難度高，任務重，時間長，同時成本也高[1]。非開挖修復技術是新時代應用相對廣泛的排水管網(wǎng)修復技術，它具有低成本、高效率、短周期、高安全性能等特點，既能有效減輕施工對地表面帶來的破壞，亦可預防各種管道爆裂或泄漏等問題，推動市政排水管網(wǎng)恢復正常運行狀態(tài)，持續(xù)發(fā)揮其作用，為城市可持續(xù)發(fā)展提供輔助。

1.非開挖修復技術的特點

1.1 低成本

在項目施工過程中，施工成本是必須要考慮的一個因素。非開挖修復技術是能夠在成本相對較低的情況下，對需要維修的管網(wǎng)進行修復，確保管網(wǎng)正常使用。非開挖修復技術的機械主要在地面上工作，因此需要配備比正常施工少一些的工作人員就可以完成有效的修復工作；再者，地面施工可極大可能地減少搬遷費用和額外投入、降低對周邊環(huán)境的損害。因而，可以有效較低成本，綜合成本低。

1.2 工期短，效率高

非開挖修復技術的特點之一就是工期短，鉆孔技術施工速度快，效率高。施工工期短，不僅可以令已修復的管網(wǎng)快速投入工作，同時還可以降低對居民生活的影響，滿足居民日常出行便利的需要。

1.3 減少對施工周邊的影響

在管網(wǎng)修復過程中，施工作業(yè)難免會對周邊居民的出行帶來不便，同時也會嚴重干擾道路汽車的行駛效率、影響居民正常出行，對居民造成了較大的影響。采用非開挖的方法進行修復，施工過程中精準定位，開挖區(qū)域相對較小，對交通沖擊相對也小，盡量減少對居民生活和出行的影響[2]。

2.局部樹脂固化修復

2.1 技術原理

局部樹脂固化修復又稱局部CIPP 法或局部樹脂固化法，是一種排水管道非開挖局部內襯修理方法。它是利用氈筒氣囊局部成型技術，將涂灌樹脂的氈筒用氣囊使之緊貼母管，固化成型后用于局部修理。目前國內常用氈筒氣囊局部成型技術，即在損壞點固化樹脂，并可提供一定的結構強度，增加管道強度達到修復目的。

預處理措施：（1）管道檢測：堵水完成后，利用CCTV 對缺陷等較高的管段進行重新檢測，并對管道內部缺陷位置及范圍進行復查。（2）管道漏水處理：漏水處理要根據(jù)實際情況來進行處理，針對漏水較小的管道，可直接進行內襯修復；若管道有較大漏水時，應采用管外高分子材料對其進行加固處理。（3）管道錯位、下沉：對于超過15cm 的錯位應用水泥進行抹平后再進行內襯修復。（4）管外注漿加固土體：采用小導管注漿加固技術對塌陷部位上部土體進行注漿加固。（5）鐵套預固：若出現(xiàn)管道輕微變形的情況，可采用機器人銑刀清除破裂殘余管片的處理技術，同進使用內襯鋼管對切除的位置進行加固支撐。

2.2 施工工藝步驟

（1）裁剪。根據(jù)修復管道情況，施工過程中需要在在防水密閉的空間或施工現(xiàn)場剪裁一定尺寸的玻璃纖維氈布用于施工。裁剪要求中，氈布的剪裁長度約為氣囊直徑的3.5 倍，確保氈布與氣囊上部分重疊；同時氈布的寬度要滿足其前后均超出管道缺陷20cm 以上，確保氈布能與母管緊貼，順利修復。

（2）材料檢測。根據(jù)修復管道情況，要求供貨商按照一定的比例配制好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。同時要按照固定時間記錄混合濕度。根據(jù)施工技術要求，在施工現(xiàn)場將每批樹脂混合液進行送檢。

（3）涂抹。使用抹刀將樹脂混合液均勻涂抹于玻璃纖維氈布之上。通過折疊工序讓氈布厚度達到設計值并覆于新的表面之上。同時為避免挾帶空氣，應使用滾筒將樹脂壓入氈布之中。

（4）安裝。為使施工時氣囊與管道之間形成一層隔離層，先采用聚乙烯（PE）保護膜捆扎氣囊，再將氈筒捆綁與氣囊之上，并防止其滑動或掉下。再將經(jīng)樹脂浸透的氈筒通過氣囊進行安裝，連接空氣管。

（5）加壓。利用空氣壓縮機加壓使氣囊膨脹，讓氈筒緊貼管壁。該氣壓需持續(xù)一定時間直到浸漬樹脂的氈布通過常溫（或加熱或光照），達到固化效果。

（6）釋壓驗收。待樹脂固化后，釋放修補器氣囊壓力，然后將其拖出管道。記錄固化時間和壓力。要求管道內襯表面光滑，無褶皺，接口平滑，整潔，通水驗收。

2.3 材料及性能

玻璃纖維作為內襯材料的一種，可以較好地裝載樹脂，承受壓力，在樹脂固化前攜帶和支撐樹脂。聚酯樹脂這種材料使單液性注漿材料可以更好地進行聚合反應，誘導時間可通過配比進行調整。且材料對水質的要求不高，一般酸堿性及污水都不會對其性能有影響[3]。

2.4 質量控制

（1）準確確認管道缺陷的寬度，確保剪裁玻璃纖維墊時超出200mm 以上；（2）要用和樹脂相融合的玻璃纖維墊；量出樹脂和固化劑，確保配合比的準確性，使混合液的質量有保障；（3）為避免樹脂性質變化，與其接觸的設備均不能與水接觸；（4）修補器氣囊壓力保持適當，使氈筒緊貼修復缺陷裂縫。

2.5 質量要求

（1）根據(jù)ISO3374 玻璃纖維墊一定能裝載樹脂和承受安裝壓力；（2）考慮安裝時圓周方向的伸展性，和樹脂的系統(tǒng)相容性；（3）樹脂和固化劑的混合液配置均色污泡沫，混合濕度達到要求；（4）做好樣本記錄，每批混合液保留一份進行檢測它的固化性并報告。

3.紫外光固化整體修復（CIPP）

3.1 技術說明

對稱紫外光固化(UV)原位修復法，其適應范圍如下：適用于地下排水管道或溝道；修復對象的截面可為圓形、橢圓形、方形等特殊形狀；適用的圓形管道內徑通常為DN150～1200mm；單次（通常）修復長度可達200m，其它長度須定制。

內實壁厚計算，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》CJJ/T2014 進行計算。根據(jù)需要選擇合適材料，如單層或多層聚酯纖維氈，編織材料或非編織材料[4]。

注意事項：（1）管道彎曲在10°以下；（2）錯位在20mm 以內；管道脫節(jié)在50mm 以內；（3）承受水壓在0.05MPa 以內；（4）地下水流入量在2L/min 以內；

以上情況均可采用CIPP 光固化內襯修復技術進行修復，并具有國外認證證明。管道內部情況及缺陷超出以上范圍，注意應用此修復方法。

3.2 工程材料

內襯材料有不含玻璃纖維和含玻璃纖維兩種，根據(jù)需要選用。短期彎曲性能要求：應按照《塑性彎曲發(fā)性能的測定》（GB/T9341-2008）中的規(guī)定對重力管道和壓力管道的內襯管進行初始彎曲彈性模量和彎曲強度的測試。拉伸性能要求：按照《塑性拉伸性能的測定第二部分：模塑和擠塑料的試驗條件》（GB/T1040.2-2006）的要求對內襯材料進行拉伸強度的測試，玻璃纖維增強的材料應按《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》（GB/T1449-2005）中的規(guī)定進行測試。

3.3 施工方法

3.3.1 工作流程

現(xiàn)場踏勘-污水截流、導流-管道清洗、疏通-CCTV檢測-CIPP 紫外線固化修復-驗收-恢復使用。

3.3.2 技術要點

現(xiàn)場踏勘：檢查現(xiàn)場施工周圍環(huán)境，包括線下管道、施工現(xiàn)場臨近建筑物，交通要道等；井口管徑、周長，兩檢查井之間距離、管內水流量，有無支線等。污水截流、導流：采用管堵或砌墻。管道清洗、疏通：設備要求：壓力160kg 以上，流量210m3/h,選擇噴頭。

CCTV 檢測：觀察管道有無破損，變形，異物侵入等。記錄準確距離。CIPP 紫外線固化修復：詳見后。

驗收：CCTV 檢測外觀；取樣管道平均壁厚；檢查新舊管道有無滲水等。

3.3.3 施工工藝

CCTV 檢測結束后帶回一根繩子，用此繩子拉入保護膜。保護膜作用是保護材料拉進過程外膜不被劃破。采用一根鋼絲繩，用做拉內襯用。兩端要注意配合，鋼絲繩要向前拉，兩拉頭要對稱，不然鋼絲繩容易滑到保護膜的下面。在檢查井內用膨脹釘固定好保護膜，防止同內襯一同拉入管內。穿好鋼絲繩后，用牽引車將其拉入內襯，內襯拉放的速度要控制在小于6m/min。連好內襯繩子后，綁好扎頭。如果在施工段內有檢查井，用白布纏好才能開始充氣工序。白布進入兩端管內20cm 以上。開啟高壓風機給內襯充氣，初始時氣壓控制在0.01Mpa，每10min 提升50 毫帕，直至達到管徑對應的氣壓，保持壓力30min，使其與內管壁完全粘合。

充氣時須從另一端拉回一根繩子，用于拉紫外線燈。具體操作如下：首先要打開扎頭，并迅速放入紫外線線燈，這個過程不得超過10 分鐘。若內襯塌陷導致無法將紫外線燈放進去，則采用充氣法把管道鼓起后拉入。連接好繩子，重新綁好扎頭，連接好風管。

開啟高壓風機充氣，待管道鼓起后將紫外線燈拉到另一端。按照技術方案程序開燈，開始固化，依次開啟8 盞紫外線燈，間隔30s，右后向前。

開啟卷線器，設置好固化速度，觀察三個測點的溫度和卷線速度，隨時調整，其中最大速度為1m/min。距管口扎頭0.5m 時放慢速度。固化結束后依次關閉紫外線燈，間隔30s，右后向前。

松開扎頭，取出紫外線燈，注意燙傷。輕拿輕放，防止損壞燈頭。拉出內膜，用氣動切割鋸處理好管口。清理現(xiàn)場，把工具擺放整齊，按照施工生產(chǎn)要求擺放到制定位置，同時進行質量檢查。

3.4 施工驗收及外觀檢測

施工完成后進行驗收。DN800 以上可采用人工檢測，DN800 以下采用CCTV 檢測，并出相關報告，報告包括影像資料。根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》CJJ/T2014 規(guī)定，不得出現(xiàn)以下現(xiàn)象：內襯管內不得有可見地下水滲漏，支管的連接應暢通等，并且不能出現(xiàn)有大量起皺，起泡、隆起、白斑、開裂等現(xiàn)象[5]。

4.速格墊內襯整體修復

4.1 技術原理

格墊襯管道無損修復技術是采用速格墊作為修復的內襯材料。首先將速格墊依據(jù)待修復的管道尺寸預制成工程實地需要的規(guī)格，拉入需要修復的管內，然后通過充氣或注水的方法使其與管壁充分接觸。通過灌漿的方法填充速格墊與管壁之間的空隙，令速格墊與原管道組成一個整體。利用速格墊與灌漿料形成新的管腔結構層，以達到對老舊的管道進行維護的修復。

4.2 材料及屬性

速格墊：是一種高分子樹脂材料，具有良好的耐酸堿性能和耐化學腐蝕性能。

高徽漿SG100：主要由水泥、專用外加劑，并輔以多鐘礦物改性組分和高分子聚合物材料配合組成。具有低水膠比、高流動性、零泌水、微膨脹、耐久性好的特點，施工時，可直接加水攪拌使用。

速格墊結構結合了熱塑性塑料的優(yōu)點（柔韌性、延展性、耐腐蝕）和混凝土的特點（強度高、鋼性好）。速格墊為混凝土結構的長期保護提供了一個高質量的解決方案。而且它滿足了耐酸結構的最高要求。速格墊防止混凝土的劣化從而延長建筑的使用壽命。除此之外還能防止泄露和滲透，直接保護了環(huán)境。

4.3 施工前預處理

（1）原有管道經(jīng)檢查其損壞程度經(jīng)設計認可，修復施工方案滿足設計要求。

（2）原有管道經(jīng)處理后不得出現(xiàn)修復施工工藝的缺陷，觀察管道內表面全數(shù)應全部合格，預處理施工記錄，相關技術處理記錄符合規(guī)范要求。

（3）對影響修復施工的缺陷進行修補處理，必要時對周邊土體進行加固，改良處理，施工設備就位并經(jīng)檢查滿足施工要求。

4.4 工藝步驟

用卷揚機將速格墊拉進管道，速格墊根據(jù)實際情況提前預制焊接成型，速格墊焊接應通過測量及計算確定尺寸，長度。內襯制作長度宜比實際測量長度長200mm，以保證施工誤差不影響工程質量。

速格墊安裝完成后，在管道端口通過錨固板及螺栓將速格墊端口固定在管壁上，并安裝密封條；同時安裝好灌漿管，排水排氣管，回漿管等，氣囊兩端用擋板固定，內部充滿水，將速格墊支撐起來，壓力保持恒定。

從灌漿孔中注入SG100 高徽漿，使SG100 高徽漿填充速格墊與混凝土管道之間隙，從而使速格墊與管道形成一個整體。灌漿完成后，一段時間方可拆膜，夏季至少24 小時，冬季至少48 小時。拆膜后進行端部處理，然后閉水實驗，檢查管道的嚴密性。

4.5 質量控制及要求

（1）速格墊焊接操作規(guī)范和焊接質量達到設計要求。（2）速格墊的鋪設要保證不要破損和保持平整，不可扭曲。（3）灌漿壓力按照設計要求，檢測注漿效果，注意注漿量。（4）速格墊內襯修復管道，使管道無滲漏，腐蝕。（5）速格墊表面應光潔，平整、裂紋、磨損、孔洞、起泡、褶皺等缺陷。（6）速格墊內襯與原管緊密結合一起，管內無明顯突起、凹陷、空鼓等[6]。

5.施工安全

（1）道路施工做好安全圍護，并做好交通指導疏散工作。（2）動工前打開檢查井，用風機向管內通風、排氣。防止在施工過程中管道內的有害氣體對施工人員及周邊居民造成傷害，采取必要的防毒措施，以保證安全。（3）采用有毒氣體檢測儀對管內進行檢測，確保安全狀態(tài)下進行施工。（4）上班時工作服，安全帽，防毒服，工作鞋等著裝整齊干凈，正確處理交叉作業(yè)，盡可能避免交叉作業(yè)，否則必須設防護設施或隔離措施；（5）用電設備配電箱，必須有明顯標志，嚴禁隨意亂接電線；管內照明采用12V低壓礦燈，不得使用其它高壓照明電源電路。（6）作業(yè)前檢查工作環(huán)境是否安全，手柄，電源線，插頭開關是否完好，操作者嚴格執(zhí)行安全操作規(guī)程，穿戴好絕緣防護品，不違章作業(yè)；（7）施工用電電源線采用橡膠防水電線，配備專用施工電箱，并裝漏電保護開關。電箱專人看管。（8）井口及井下作業(yè)人員嚴禁吸煙，焚燒雜物等，以防影響管內空氣質量，引起人員不適。（9）按照要求對施工區(qū)域圍欄圍護，閑雜人員一律不得入內。施工現(xiàn)場布置安全生產(chǎn)標語，設置安全警示標志。（10）施工現(xiàn)場必須設置安全防護措施，配備足夠的消防器材。按照要求在各配電箱旁邊懸掛相關的危險標志牌。（11）施工人員將嚴格按有關施工規(guī)范施工，做好預防監(jiān)測控制措施，尤其應注意雨季的施工安全，做好排水和邊坡支護措施。（12）管內堵水大徑采用氣囊與磚墻同時進行，加強處理，厚度以二四墻及以上為主。并采用鋼管及木料支撐加固處理。

結語：

根據(jù)城市老舊排水管路的具體現(xiàn)狀，針對性的采用局部樹脂固化修復，紫外光固化整體修復（CIPP），速格墊內襯整體修復工藝，提高效率。因此，采取非開挖管道修復技術不僅可以提高修復排水管網(wǎng)效率和速度，還可以針對內部排水管道損壞位置實現(xiàn)對道路路基的“零開挖”，這樣就會降低因施工給居民帶來的不利之處?？偠灾?，我國的排水管網(wǎng)非開挖修復技術的優(yōu)勢在社會影響以及環(huán)境保護方面逐漸凸顯，相信施工修復技術的應用前景與空間將會越來越廣闊。