復合式噴涂修復技術在污水檢查井中的應用

楊健君

（福光環(huán)境工程（上海）有限公司，上海 200333）

1 引言

近年來，各大城市針對城區(qū)老舊給水、排水管網(wǎng)進行了更新改造，為避免施工帶來的影響，大部分采用非開挖管道修復更新技術。其中排水管道復合噴涂修復法作為管道非開挖修復中的一個重要工法，在工程中得到了大量的應用。

2 工程案例

2.1 工程概況

江蘇某市第Ⅲ防洪區(qū)水環(huán)境（含黑臭水體治理）項目，項目實施范圍位于該市主城區(qū)，河網(wǎng)密布，素有“東方濕地之都”“百河之城”的美譽。區(qū)塊內(nèi)污水管道總長約365 km，檢查井約7 770 座。修復存在問題的老舊管網(wǎng)總長約220 km。已修復管道部分的附屬檢查井數(shù)量約為4 550 座，其中磚砌井約占80%。超過30%的檢查井井室存在缺陷，主要缺陷為：井壁無抹面，檢查井砂漿面層腐蝕，少量檢查井井室沉降、管口與檢查井連接處滲漏、檢查井井底脫空、附屬設施損壞等情況。具體表現(xiàn)為檢查井表層無抹面、砂漿面層脫落、滲水、涌漏、破裂、井底井身結構脫落等情況。

2.2 地層結構

該區(qū)塊內(nèi)的檢查井平均埋深約3.5～5 m。根據(jù)地質(zhì)勘察成果，地下3～6 m 多為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層及砂質(zhì)粉土層。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土層干強度及韌性低，土質(zhì)不均勻，系高壓縮性軟土。淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土含水率高，壓縮性大，抗剪強度及承載力均低，且具有一定的流變與觸變性，基坑開挖時極易產(chǎn)生坍塌或塑性擠出。

2.3 施工工況

1）管道多位于主、干道路兩側，緊挨綠化帶及非機動車道，部分距離商鋪或居民樓附近，有些管道因道路擴寬原道已位于道路中心，因所處位置對常規(guī)開挖施工造成很大阻礙，不便于現(xiàn)場開挖修復實施作業(yè)。

2）市區(qū)地下管線眾多，明挖施工，務必要涉及管線交底及遷改，耗時費力，且工程進度不受控，存在較多的安全隱患。

3）傳統(tǒng)施工工藝對居民正常生活、交通、環(huán)境及周邊建筑基礎的影響大，且施工暴露面廣，工期較長，易形成社會矛盾造成不良影響。

2.4 檢查井修復目的

本次水環(huán)境治理項目通過前期整體排水管網(wǎng)的檢測和溯源排查發(fā)現(xiàn)區(qū)域內(nèi)污水檢查井大多存在各種缺陷，其中檢查井的破裂和滲漏既會造成地下水污染，也會引發(fā)污水通過滲漏進入周邊雨水系統(tǒng)進而通過直排口進入河道造成地表水污染的現(xiàn)象。

3 復合式非開挖噴涂修復概念

砂漿樹脂復合式非開挖噴涂工法：是先將聚合物砂漿噴到結構基層物表面，待砂漿終凝后再噴涂高分子樹脂聚合物材料的一種二階段施工工藝。

4 主要材料

4.1 聚合物砂漿噴涂材料

要達到對檢查井的結構補強和功能修復，需要一種改性砂漿，具備良好的力學性能和抗?jié)B、抗腐蝕的良好耐久性，同時具備易于施工和操作的特性[1]。地質(zhì)聚合物砂漿最初是由法國研究人員約瑟夫·達維多維茨(Joseph Davidovits)發(fā)明創(chuàng)造，用來描述由鋁硅酸鹽活化反應形成的一類“膠結黏結劑”?！暗刭|(zhì)物”是指地質(zhì)聚合物合成所需的原材料，包括能被激發(fā)劑激發(fā)的以氧化硅和氧化鋁為主的礦物；“聚合” 是指地質(zhì)聚合物的合成過程發(fā)生了聚合反應[2]。地質(zhì)聚合物砂漿，用于非開挖技術修復，與普通硅酸鹽水泥基膠凝材料相比，具有以下幾個優(yōu)點：（1）增強了抵抗化學侵蝕的能力；（2）增強了耐高溫能力；（3）使用了大量的工業(yè)廢物回收料，減少了二氧化碳（溫室氣體）的排放量；（4）方便添加增加結構強度的纖維等附屬材料。

4.2 高分子聚合物樹脂

高分子聚合物樹脂：該高分子聚合物樹脂具有親水性能可在潮濕基面使用。材料分為A 組分和B 組分，A 組分是異氰酸酯預聚物（也叫低分子氨基甲酸酯聚合物），通常稱為固化劑；B 組分是聚醚及聚酯多元醇樹脂、催化劑組成的含羥基樹脂通常稱為主劑組分。

本次采用的聚合物砂漿高分子聚合物樹脂基本技術性能要求滿足T/CECS 602—2019《給水排水管道內(nèi)噴涂修復工程技術規(guī)程》。

5 設計原則

本次檢查井采用復合式噴涂修復工藝采用半結構性修復設計原則，內(nèi)襯材料依賴原有結構為主，在設計使用壽命內(nèi)承受外部靜水壓力，而土壓力和動荷載仍以原有結構物為主要承載力的修復方法，并考慮原有結構物結構加強和污水的防腐防滲性能要求。

6 技術路線及施工工序

6.1 技術路線

施工準備→管道封堵及排水→檢查井清理→檢查井缺陷評估→井室數(shù)據(jù)測量→砂漿噴涂→樹脂噴涂→檢查驗收→場地清理。

6.2 施工工序

6.2.1 施工準備

材料送檢、施工手續(xù)報批、人員準備、設備檢查及調(diào)試等。

6.2.2 管道封堵及排水

根據(jù)實際管道情況和管道內(nèi)水流強度，封堵的距離根據(jù)實際狀況進行，依據(jù)先上游、交匯井各個入水口進行封堵，封堵之前應對所要施工的路段范圍內(nèi)的井蓋打開并放置圍護欄或醒目的標記，封堵完成后進行調(diào)水作業(yè)。

6.2.3 清洗和預處理

修復前用高壓水槍對檢查井內(nèi)表面進行徹底清洗，確保浮漿、松動材料及碎磚塊被清洗下來，高壓清洗出的新鮮表面有助于提高內(nèi)襯的黏結力；吸污車隨時配合吸除井室內(nèi)清洗后的積水及沖刷后的垃圾；注漿堵漏井壁滲漏嚴重的裂隙和填補井壁周邊空洞。

6.2.4 評估現(xiàn)狀井室缺陷及確定修復工藝

根據(jù)設計圖紙所對應的問題，確認具體的施工工藝（見表1）。

表1 缺陷類型及選用工藝表

6.2.5 井室數(shù)據(jù)測量

井室數(shù)據(jù)測量包含檢查井的尺寸、井壁井蓋材質(zhì)、地面和井底高程、各接入管的大小材質(zhì)埋深、水流方向、存在缺陷情況、位置及按照施工設計圖紙擬采用的修復方式。

6.2.6 井室砂漿及樹脂噴涂

1）聚合物砂漿離心噴涂作業(yè)

將離心噴涂器放到檢查井中心軸線底部位置（不可觸底），并在絞車鋼絲繩上對應位置做標記用來控制噴涂施工限位。將噴涂器提至井口，開通電源，待噴涂器旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定后可以泵送內(nèi)襯砂漿，同時按預設速度下放或提升噴涂器，使砂漿均勻噴涂至原結構表面。砂漿噴涂過程中發(fā)生供應中斷，則暫停提升噴涂器，直至砂漿恢復供應。若在某一深度上需要更大的厚度，將噴涂器下放到指定部位，對該部位進行重復噴涂即可。在井壁形成的內(nèi)襯層，其表面因離心力作用呈現(xiàn)輕微的網(wǎng)紋狀，內(nèi)襯澆筑完成后，可保持自然表面，也可采取人工方式對表面進行瑕疵處理，直到達到設計技術要求。

噴涂完成后，移除井底的遮蓋物及其他雜物。對導流渠邊緣、尖角部位、管道與檢查井結合部位等，進行人工表面微處理，確保表面砂漿噴涂的平整和美觀。

2）高分子樹脂噴涂作業(yè)

A 組分和B 組分的高分子樹脂材料現(xiàn)場通過噴涂加熱機達到一定的溫度并按設置好的配比通過氣動噴槍進行混合形成噴霧，噴射在終凝完成后的內(nèi)襯砂漿層表面，形成高分子聚合物材料防腐保護層。操作人員應佩戴防護用品，避免與材料直接接觸。樹脂噴涂需連貫進行，砂漿內(nèi)襯層不能有流掛狀水珠、水流，必要時需對砂漿層進行吹干或烘干處理。

6.2.7 拆除封堵，通水

樹脂噴涂完成30 min 待樹脂達到設計強度后，拆除封堵即可通水；重新蓋上井蓋、清理現(xiàn)場后即可恢復交通；撤場后24 h 內(nèi)，應避免重型車輛碾壓噴涂修復過的檢查井井蓋，以防車輛碾壓產(chǎn)生的沖擊震動破壞內(nèi)襯層。圖1 為樹脂噴涂后效果。

圖1 樹脂噴涂后效果

7 重難點分析

7.1 作業(yè)面因素

檢查井井位大多位于主干道路兩側，施工作業(yè)面被其他車輛停放占用導致施工效率底；部分檢查井位于縱深較深的綠化帶內(nèi)，離道路較遠，車輛無法到達，需人工搬運，也是施工效率低的原因之一。

7.2 施工因素

1）檢查井需預先勘察，需要二次封堵抽水、清洗井室。

2）檢查井有大量的三通、四通甚至五通的情況，由于檢查井修復的特殊性，氣囊封堵工作量較大。

3）工序多，需嚴格把控各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量。

4）聚合物砂漿噴涂漿料制備：攪拌好的內(nèi)襯漿料應在規(guī)定的時間內(nèi)使用完；在剪切攪拌作用下制得稠度均勻的灰漿，攪漿用水量在推薦范圍內(nèi)，施工中還需要根據(jù)天氣溫度、濕度情況做微量調(diào)整。

5）噴漿施工前，應保證原結構基底處于濕潤狀態(tài)，但不得有明顯水滴或流水；當環(huán)境溫度低于0 ℃時，不宜進行噴筑施工；當施工環(huán)境溫度高于30 ℃時，應采取降溫措施。

7.3 高分子聚合物樹脂噴涂作業(yè)中需要注意的事項

1）樹脂噴涂工程正式施工前需通過試噴確定工藝參數(shù)。

2）樹脂面層涂層在聚合物砂漿噴涂后的表基上施工。

3）檢查井基層溫度、檢查井井內(nèi)的環(huán)境溫度和外環(huán)境相對濕度應滿足噴涂材料施工條件。

4）樹脂涂料噴涂后的養(yǎng)護時間應符合產(chǎn)品使用說明書的規(guī)定，且至少養(yǎng)護30 min。

8 施工質(zhì)量保證措施

1）對于檢查井滲漏，在噴涂作業(yè)前，采用QV 等可視化設備進行檢驗，接口處及裂縫處應無明顯的滲漏。

2）水泥基內(nèi)層噴涂厚度檢查方法：在監(jiān)理見證下，于檢查井斷面設置標記釘，標記釘露出基層長度應按噴涂厚度要求一致。每座檢查井井壁頂部、中部、底部各設一處檢測斷面，每個斷面測3～4 個點。當噴涂內(nèi)襯均完全覆蓋全部標記釘時認為噴涂厚度滿足要求。

3）高分子聚合物樹脂面層噴涂厚度檢查方法：將試樣表面清理干凈，用卡尺或測厚儀測量涂層的厚度。檢查數(shù)量：每500 m2抽樣3 塊20 mm×20 mm 樣品，用于檢測，監(jiān)理全過程參與并記錄。涂層平均厚度不低于設計值，最小厚度不小于設計值90%（涂層厚度不宜小于2 mm）。檢查方法：對照設計文件用游標卡尺測斷面厚度或測厚儀測量。

4）大面積施工作業(yè)前，進行試噴作業(yè)并取樣送檢，對試噴后的檢查井，應在1 周、1 個月、3 個月時到噴涂后的現(xiàn)場目視察看并留影，確保施工質(zhì)量合格。

9 總結及建議

檢查井井室修復工程中，工程施工人員嚴格按照設計要求的工藝及相對應的設計標準，采用砂漿噴涂后高分子聚合物樹脂表基噴涂的復合式噴涂設計方案，完整恢復了井室的功能，起到防腐、防水以及對井室結構的加固。施工結束后公司也對噴涂完成后的井室進行了管網(wǎng)恢復運行7 d 后、28 d后、90 d、300 d 后的自檢，效果良好。

通過此次施工，可明顯體現(xiàn)出檢查井井室修復的優(yōu)點，具體包括以下幾方面。

1）修復施工周期短，質(zhì)量可靠性高。

2）社會效益好，施工中對周圍環(huán)境基本無污染且無須開挖，對周邊交通環(huán)境影響小，不擾民，噪聲低。

3）經(jīng)濟性，最大限度地避免了拆遷、改造、開挖等麻煩，減少了工程的額外投資和潛在風險。

4）針對老、舊檢查井的連續(xù)砂漿噴涂，表面高分子樹脂噴涂，既保證了檢查井整體結構強度，又保證了檢查井的防腐性能。在保證質(zhì)量的前提下有效地延長了檢查井的使用壽命。

5）檢查井修復后防止了污水和外水的連通，既防止了地下水流入污水管網(wǎng)降低污水濃度，也防止了污水外滲污染地下和地表自然水體。

6）檢查井結構補強和防腐的修復，有效降低檢查井井室腐蝕而導致的檢查井整體強度階梯式下降，從而導致潛在的檢查井周邊塌陷風險，避免危及人生和財產(chǎn)安全。