非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)在城市排水管網(wǎng)缺陷改造中的應(yīng)用

王陽(yáng)陽(yáng)

（中鐵十五局集團(tuán)城市建設(shè)工程有限公司，河南洛陽(yáng) 471000）

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，地下管道鋪設(shè)得越來(lái)越多，排水管道缺陷嚴(yán)重影響著城市生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全[1]。為了確保城市生產(chǎn)和居民生活的正常進(jìn)行，管網(wǎng)缺陷改造問(wèn)題亟待解決。管道修復(fù)技術(shù)可分為開挖修復(fù)和非開挖修復(fù)[2]，由于城中地下管道錯(cuò)綜復(fù)雜，再加上周邊建筑物的存在，采用非開挖修復(fù)技術(shù)相對(duì)于開挖修復(fù)技術(shù)對(duì)城市生活影響較小，主要應(yīng)用于老舊管網(wǎng)的修復(fù)缺陷改造[3-4]，其中非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)具有施工效率高、速度快、工期短、質(zhì)量高等特點(diǎn)，目前已在國(guó)外管道修復(fù)缺陷改造工程中得到廣泛應(yīng)用[5-6]。

本文以信陽(yáng)市城區(qū)排水管網(wǎng)缺陷改造非開挖修復(fù)項(xiàng)目為例，研究分析非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)的應(yīng)用，并總結(jié)其施工技術(shù)特點(diǎn)、施工操作要點(diǎn)及應(yīng)用效果，對(duì)類似管網(wǎng)缺陷改造項(xiàng)目具有較強(qiáng)的借鑒意義。

1 工程概況

信陽(yáng)市城區(qū)排水管網(wǎng)缺陷改造非開挖修復(fù)項(xiàng)目位于信陽(yáng)市主城區(qū)，周圍多為商業(yè)中心、小區(qū)、學(xué)校，車輛較多、人流量大，主城區(qū)雨污水管網(wǎng)總長(zhǎng)約1.1 km，管徑為D400—D1350。該項(xiàng)目施工線路長(zhǎng)，遍布信陽(yáng)市城區(qū)，存在作業(yè)量大、施工作業(yè)困難、工期長(zhǎng)，同時(shí)對(duì)城內(nèi)交通、路政和市政影響大等問(wèn)題，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，采用非開挖修復(fù)UVCIPP 技術(shù)對(duì)管道缺陷進(jìn)行改造，以保證管網(wǎng)完好和暢通，確保管網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 非開挖修復(fù)技術(shù)特點(diǎn)及內(nèi)襯參數(shù)

2.1 UV-CIPP 技術(shù)特點(diǎn)

1）采用非開挖修復(fù)技術(shù)，施工時(shí)間短，不需要開挖任何土方，施工設(shè)備占地面積小，對(duì)周圍交通及居民影響小，基本不影響市容市貌。

2）UV-CIPP 內(nèi)襯技術(shù)不受溫度影響，可在0℃～35 ℃的環(huán)境溫度下施工，施工質(zhì)量高。

3）內(nèi)襯管材質(zhì)具有耐磨損、耐腐蝕、流阻小、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，內(nèi)襯管與舊管道緊密貼合，基本不影響過(guò)流通徑。

4）內(nèi)襯管道可為圓形、橢圓形、蛋形等截面。

5）施工成本低，相比開挖換管，成本優(yōu)勢(shì)明顯。

6）采用紫外光固化，節(jié)約能源，安全度高，保護(hù)環(huán)境，符合綠色施工要求。

2.2 UV-CIPP 技術(shù)難點(diǎn)

1）安全風(fēng)險(xiǎn)大：管道多為污水，存在有毒有害氣體，涉及有限空間作業(yè)，危險(xiǎn)性大。

2）交通導(dǎo)改難度大：項(xiàng)目主要位于城市老城區(qū)，無(wú)法大面積開挖，車多人多，交通擁擠。交通導(dǎo)改，減少對(duì)居民生活的影響為項(xiàng)目重難點(diǎn)。

3）管道內(nèi)部不確定因素多：原有管道，因施工年份久遠(yuǎn)，后期經(jīng)常有不確定管線平行、縱向交叉通過(guò)，給施工進(jìn)度管理帶來(lái)較高要求。如何合理組織施工工序，減少相互干擾為項(xiàng)目重難點(diǎn)。

4）季節(jié)性不利條件影響大：施工容易受高溫、多雨季節(jié)影響，連續(xù)施工作業(yè)難度大。

5）隱蔽工程質(zhì)量要求高：管道多為城市道路下部鋪設(shè)，施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求高。

6）管道倒排難度大：修復(fù)前需要進(jìn)行管道封堵，管道內(nèi)部雨污水需要倒排，在施工過(guò)程中需要一直倒排，倒排周期長(zhǎng)，費(fèi)用高。

2.3 UV-CIPP 技術(shù)使用過(guò)程中注意事項(xiàng)

1）管道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不能遭到徹底破壞，應(yīng)具有一定的環(huán)鋼強(qiáng)度，不能有塌方等嚴(yán)重缺陷。

2）要求管道錯(cuò)口量≤10%，變形量≤10%。

3）每段管道內(nèi)襯長(zhǎng)度不宜＞100 m。

4）檢查井四周有足夠的停車、擺放機(jī)具的空地。

5）現(xiàn)場(chǎng)具有排降水條件，盡量不帶水施工，嚴(yán)禁水流入軟管內(nèi)部和樹脂里。

6）內(nèi)襯前原管道應(yīng)清洗干凈，清除所有障礙物。

2.4 UV-CIPP 技術(shù)內(nèi)襯管強(qiáng)度及厚度

內(nèi)襯管短期力學(xué)性能遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的數(shù)值，詳見表1。

表1 內(nèi)襯管短期力學(xué)性能參數(shù)表

根據(jù)非開挖修復(fù)技術(shù)規(guī)范要求，推薦壁厚如表2 所示。

表2 UV-CIPP 非開挖修復(fù)內(nèi)襯管推薦壁厚參數(shù)表

3 管道非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)

3.1 UV-CIPP 技術(shù)簡(jiǎn)介

管道非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)，是當(dāng)前行業(yè)內(nèi)最先進(jìn)的管道內(nèi)襯技術(shù)，大致施工過(guò)程是：選定內(nèi)襯軟管，運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，把內(nèi)襯軟管拖入舊管道內(nèi)，壓縮空氣脹圓，用紫外光燈進(jìn)行照射使樹脂固化，在管道內(nèi)壁上形成一層堅(jiān)固、平整的聚合物保護(hù)層，從而防止管道內(nèi)襯的腐蝕和磨損[7]。紫外光固化內(nèi)襯非開挖修復(fù)技術(shù)前后對(duì)比示意如圖1 所示。

圖1 管道內(nèi)襯修復(fù)前后對(duì)比示意圖

3.2 UV-CIPP 施工工藝及主要操作要點(diǎn)

管道非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)施工主要步驟：現(xiàn)場(chǎng)排查→修復(fù)前預(yù)處理→軟管拉入→光固化車進(jìn)場(chǎng)→固化材料捆綁扎頭→安裝燈源→軟管充氣擴(kuò)張→紫外光固化→切割料頭機(jī)封口→內(nèi)膜取出→端口處理及修復(fù)后CCTV 檢測(cè)。

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件設(shè)計(jì)確定軟管的拉入方向，將內(nèi)襯管及紫外光固化車擺放到位，如圖2 所示。

圖2 現(xiàn)場(chǎng)布置

1）現(xiàn)場(chǎng)排查

首先進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)排查，對(duì)設(shè)備儀器進(jìn)行全面檢查，在地面進(jìn)行調(diào)試，以保證設(shè)備能夠正常工作（圖3）。

圖3 管道排查和設(shè)備試用

2）修復(fù)前預(yù)處理

將CCTV 管道檢測(cè)機(jī)器拉入管道內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)，確定缺陷位類型及等級(jí)，再利用高速旋轉(zhuǎn)水槍清除管內(nèi)淤堵，水雷水槍清洗管壁，并疏干管道（圖4）。

圖4 高壓水清洗

3）軟管拉入

首先進(jìn)行軟管拉入模擬，再進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工，軟管拉入如圖5所示。在拉入軟管施工之前，在管道內(nèi)鋪設(shè)墊膜，墊膜置于管道底部。

圖5 高壓水清洗

圖6 固化材料捆綁扎頭和安裝燈源示意圖

4）固化材料捆綁扎頭

在施工過(guò)程中，采用扎帶捆綁軟管端口扎頭，選用的軟管端口扎頭應(yīng)比管道直徑略小，扎頭中間部位，預(yù)留預(yù)置繩，安裝燈源，連接UV 燈鏈牽引繩。

5）軟管充氣擴(kuò)張

軟管充入壓縮空氣，充分?jǐn)U張膨脹，使軟管緊貼檢查井管道內(nèi)壁，逐漸增加空氣壓力。停止充氣，打開內(nèi)襯軟管扎頭，將紫外光燈架放入扎頭內(nèi)，陸續(xù)打開所有燈架上的紫外光燈（圖7）。

圖7 軟管充氣擴(kuò)張示意圖

6）紫外光固化

紫外光固化時(shí)，參照樹脂材料的說(shuō)明書，根據(jù)施工條件適當(dāng)調(diào)整溫度和固化時(shí)間，應(yīng)保持溫度均勻升高。紫外光固化過(guò)程中，根據(jù)管徑與壁厚控制紫外光燈架的前進(jìn)速度，且不宜＞1 m/min，軟管內(nèi)空氣壓力應(yīng)能保證軟管與原有管道緊貼在一起（圖8）。

圖8 紫外光固化示意圖

在紫外光固化過(guò)程中的軟管擴(kuò)充及固化過(guò)程控制參數(shù)如表3 所示。

表3 軟管擴(kuò)充及固化過(guò)程控制參數(shù)

7）切割料頭機(jī)封口及內(nèi)膜取出

內(nèi)襯管紫外光固化完成后，緩慢冷卻降溫至軟管充分固化，取出燈鏈。切割料頭機(jī)封口，拆除兩端扎頭，并取出回拉內(nèi)襯軟管內(nèi)膜（圖9）。

圖9 切割料頭機(jī)封口和內(nèi)膜取出示意圖

8）端口處理及修復(fù)后CCTV 檢測(cè)

內(nèi)膜取出后，進(jìn)行端口處理，將內(nèi)襯管端頭切割平整，修復(fù)后，再次進(jìn)行CCTV 管道檢測(cè)，與缺陷改造修復(fù)前進(jìn)行比較分析，判斷修復(fù)效果是否達(dá)到規(guī)范要求，如圖10 所示。

圖10 CCTV 管道檢測(cè)示意圖

3.3 實(shí)施效果分析

1）社會(huì)效益

采用非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)，可在車流量小的夜晚施工，不耽誤白天車輛通行，道路占用時(shí)間短，施工效率高，速度快，設(shè)備使用方便靈活，對(duì)周邊環(huán)境影響較小，噪聲比較低，對(duì)周邊居民生活幾乎無(wú)任何不利影響，缺陷改造修復(fù)效果達(dá)到了預(yù)期效果，社會(huì)效益明顯提高。

2）經(jīng)濟(jì)效益

在項(xiàng)目實(shí)際施工過(guò)程中，避免了大量人工和施工機(jī)械設(shè)備的投入，操作簡(jiǎn)單、效率高，且有效避免了開挖過(guò)程中產(chǎn)生揚(yáng)塵和噪聲，對(duì)周邊管線幾乎無(wú)影響，從而帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

綜合考慮，采用非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)整體經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益要高于開挖修復(fù)技術(shù)。

4 結(jié)語(yǔ)

為了有效解決城市管網(wǎng)缺陷改造中存在車流量大、施工困難、交通擁擠、影響居民日常生活等問(wèn)題，信陽(yáng)市城區(qū)管網(wǎng)缺陷改造非開挖修復(fù)項(xiàng)目，采用非開挖修復(fù)UV-CIPP 技術(shù)，修復(fù)后的管網(wǎng)可達(dá)到防漏、防滲、減小水阻、增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐蝕等效果，證明了該項(xiàng)技術(shù)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理，具有可推廣性，對(duì)同類項(xiàng)目有一定的借鑒作用。