翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)在市政道路管道修復(fù)中的應(yīng)用

席方超

（鄭州商學(xué)院，河南 鄭州 451200）

城市排水系統(tǒng)的核心是道路管道排水，部分城市基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)速度較慢，導(dǎo)致市政道路管道排水壓力過大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)管道斷裂、下沉和裂縫等問題，影響排放和調(diào)度日常水資源[1]。目前主要根據(jù)日常的排水項(xiàng)目及目標(biāo)進(jìn)行修復(fù)工作，在周期內(nèi)完成修復(fù)處理[2]，修復(fù)市政道路管道的方法多為單向，雖然能達(dá)到預(yù)期的修復(fù)處理效果，但是復(fù)雜度高，缺乏針對(duì)性與穩(wěn)定性，難以定位需要修復(fù)的每個(gè)位置，進(jìn)而影響后續(xù)的施工修復(fù)結(jié)果。此外，單一的修復(fù)形式效率較低，修復(fù)環(huán)節(jié)過于復(fù)雜，也是導(dǎo)致實(shí)踐修復(fù)效果不佳的重要原因之一[3]。因此本文提出利用翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)對(duì)市政道路管道進(jìn)行修復(fù)。翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)是將土壤翻轉(zhuǎn)到空氣中，利用原位固化劑固化當(dāng)前的有害物質(zhì)，最終達(dá)到修復(fù)土壤的目的。將這項(xiàng)技術(shù)與市政道路管道修復(fù)工作進(jìn)行融合，一定程度上能擴(kuò)大實(shí)際的施工范圍，逐步構(gòu)建更靈活、多變的修復(fù)處理結(jié)構(gòu)，從多個(gè)方向?qū)艿佬迯?fù)位置進(jìn)行標(biāo)定，提取異常數(shù)據(jù)以及信息，保證質(zhì)量控制穩(wěn)定，為后續(xù)相關(guān)技術(shù)發(fā)展與優(yōu)化奠定基礎(chǔ)。

1 工程概況

為保證最終測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與可靠性，選用比對(duì)的方式對(duì)翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)在市政道路管道修復(fù)中的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析與驗(yàn)證[4]。為改善城市水環(huán)境、保護(hù)河流、居民飲用水以及市政道路的排水，對(duì)某城市政道路排水管網(wǎng)的管道進(jìn)行覆蓋性修復(fù)改造[5]。需要對(duì)市政道路附近的老城區(qū)165m 排水管道進(jìn)行CCTV 檢測(cè)，利用專業(yè)的裝置對(duì)管道的內(nèi)部進(jìn)行輔助性掃描，分析初始問題，從而明確市政道路管道問題。根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181—2012），設(shè)置對(duì)應(yīng)的修復(fù)引導(dǎo)目標(biāo)，將本路段劃分為5 個(gè)區(qū)域，每個(gè)區(qū)域需要修復(fù)的問題及情況不同，修復(fù)形式更靈活。根據(jù)上述測(cè)定，對(duì)管道基礎(chǔ)的病害情況進(jìn)行分析，見表1。

表1 管道基礎(chǔ)的病害情況分析表

管道基礎(chǔ)的病害分為破裂、腐蝕、滲漏、堵塞和沉積這5 類，根據(jù)表1，分析管道基礎(chǔ)的病害情況。相關(guān)人員對(duì)上述的管道害病進(jìn)行了基礎(chǔ)性處理。基礎(chǔ)性處理主要包括對(duì)管道進(jìn)行清洗，去除管道內(nèi)部的雜物、沉積物和污垢；修復(fù)破損的管道，確保管道結(jié)構(gòu)完整；對(duì)管道進(jìn)行防腐蝕處理，保證管道的日常排水應(yīng)用，但是這種方式難以保持長久，為保證管道排水的穩(wěn)定性，還需要對(duì)管道的病害位置進(jìn)行修復(fù)。

2 設(shè)計(jì)市政道路翻轉(zhuǎn)式原位固化管道修復(fù)方法

2.1 管道封堵預(yù)處理

通常，城市市政道路的管道排水壓力較大，傳統(tǒng)單一的檢測(cè)方式難以在可控時(shí)間內(nèi)測(cè)定和采集數(shù)據(jù)，因此，需要采用管道封堵的方法，對(duì)需要修復(fù)的管道進(jìn)行預(yù)處理。利用管道CCTV 檢測(cè)技術(shù)對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行輔助掃描，通過控制程序及指令對(duì)病害的位置進(jìn)行標(biāo)定處理，并采集數(shù)據(jù)信息，待后續(xù)使用。對(duì)管道進(jìn)行降水、排放通風(fēng)氣體，臨時(shí)封堵管道的外圍排水口，防止未經(jīng)處理的污水流入施工區(qū)域，結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 管道封堵預(yù)處理結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)圖1，對(duì)管道封堵預(yù)處理結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)與實(shí)踐分析，在臨時(shí)封堵的情況下，需要采用專用管道封堵氣囊對(duì)管道內(nèi)部進(jìn)行預(yù)處理。為防止在測(cè)試過程中流入污水，造成二次污染，需要設(shè)置一個(gè)臨時(shí)的排水管道，便于排水搭接。利用高壓水射流，對(duì)市政道路排水管道進(jìn)行清理，營造基礎(chǔ)測(cè)試施工環(huán)境，結(jié)合翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)，對(duì)管道進(jìn)行修復(fù)處理。

2.2 翻轉(zhuǎn)式原位固化內(nèi)襯處理及CCTV 內(nèi)部掃描檢測(cè)

基于上述的設(shè)定處理，結(jié)合內(nèi)測(cè)掃描情況，對(duì)道路管道內(nèi)的破損、材料脫落、接口錯(cuò)位和腐蝕瘤局部等問題進(jìn)行標(biāo)記，并進(jìn)行以下基礎(chǔ)性的修復(fù)預(yù)處理：1）清理工作區(qū)域。清理需要修復(fù)或檢測(cè)的特定區(qū)域的周邊位置，包括附著在管道表面的雜物、沉積物和污泥等物質(zhì)。2）準(zhǔn)備修復(fù)材料。根據(jù)實(shí)際情況，準(zhǔn)備合適的修復(fù)材料，如環(huán)氧樹脂、膠黏劑和水泥漿等。根據(jù)不同問題的性質(zhì)和嚴(yán)重程度，選擇適當(dāng)?shù)男迯?fù)材料。3）表面處理。去除問題區(qū)域表面的腐蝕、清理損壞材料和平整接口等，確保修復(fù)的材料能牢固黏附。

對(duì)不同問題進(jìn)行相應(yīng)的基礎(chǔ)性修復(fù)措施。例如，可能需要填補(bǔ)或修復(fù)破損的區(qū)域，正確連接接口錯(cuò)位，對(duì)腐蝕瘤可能需要進(jìn)行除銹和修復(fù)處理。但是要注意錯(cuò)位、滲漏和凹陷等問題，填補(bǔ)不能過厚，會(huì)影響后續(xù)的修復(fù)工作。對(duì)翻轉(zhuǎn)式原位進(jìn)行固化內(nèi)襯處理[6-7]，對(duì)管徑＜10%的缺陷，利用聚合物水泥砂漿填補(bǔ)的方式對(duì)管道的內(nèi)襯進(jìn)行磨平處理，同時(shí)計(jì)算管道可控壁厚，如公式（1）所示。

式中：G為管道可控壁厚；h為修復(fù)范圍；η為打磨厚度；s為封堵距離；m和n分別為初始修復(fù)區(qū)域和實(shí)測(cè)修復(fù)區(qū)域。結(jié)合計(jì)算得出管道可控壁厚，根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，填平錯(cuò)位問題；盡量采用打磨的方式去除銹蝕、結(jié)垢和斷裂等有外露尖銳物體的病害缺陷，確保管壁內(nèi)部光滑；結(jié)合翻轉(zhuǎn)原位固化技術(shù)，對(duì)滲漏、缺口等病害點(diǎn)位進(jìn)行不斷加固和灌漿，堵漏嚴(yán)堵，減少施工時(shí)的漏水現(xiàn)象。

采用管道CCTV 技術(shù)，對(duì)此時(shí)管道內(nèi)部進(jìn)行掃描檢測(cè)。檢測(cè)修復(fù)管道上游的檢查井，使用鋼管作為輔助性的支架承接翻轉(zhuǎn)平臺(tái)。在掃描檢測(cè)的過程中，為防止因翻轉(zhuǎn)水壓過大，導(dǎo)致的軟管拉伸、延長甚至破裂等問題，需要搭建一個(gè)高度為5.5m 的承接作業(yè)平面，在修復(fù)管道末端安裝調(diào)節(jié)擋板，以此提高整體的工作效率及修復(fù)質(zhì)量。市政道路管道的修復(fù)標(biāo)準(zhǔn)并不固定，而是隨著修復(fù)施工的需求及標(biāo)準(zhǔn)變化，作出實(shí)時(shí)調(diào)整，提升管道修復(fù)的效果，更好地保證施工進(jìn)度。因此，在管道修復(fù)過程中，需要密切關(guān)注相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的變化，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和改進(jìn)，保證修復(fù)工作的質(zhì)量，這個(gè)方法對(duì)保證施工的可持續(xù)性非常重要，也有助于延長管道的使用年限。

2.3 樹脂重復(fù)充氣填充及端頭固定

樹脂充氣填充是一種較為常見的管道修復(fù)手段，在建筑及施工工程中應(yīng)用效果較好。臨時(shí)封堵管道及CCTV 內(nèi)部掃描檢測(cè)后，需要在管道中增設(shè)一個(gè)軟管。結(jié)合翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)，牽引軟管，在安裝的過程中可以將其從沿墊膜引入，速度設(shè)置為＜4.5m/min[8]，保證軟管外部完整和可使用。牽引軟管的最大拉力需要保持平衡，縱向拉伸率≤1.5%，完成引入后，使用鋼絲對(duì)外圍進(jìn)行位置加固處理。不同管道設(shè)定的軟管有較大差異，因?yàn)楣艿啦馁|(zhì)不同，所以特性和耐力也不同。直徑較大的管道需要更長或更結(jié)實(shí)的軟管來承受更大的拉力。而較長的管道需要縱向拉伸率較低的軟管來避免過度伸展和變形。不同的工作環(huán)境可能也會(huì)對(duì)軟管有特殊要求，因此，設(shè)置牽引最大拉力及調(diào)整輔助參數(shù)，見表2。

表2 牽引最大拉力設(shè)置及輔助參數(shù)調(diào)整表

根據(jù)表2，結(jié)合實(shí)際需求，安裝牽引軟管，將軟管的一端固定在道路管道的出口，另一端固定在入口處，采用逆向方式將樹脂填充到管道內(nèi)，確保填充的缺陷部分與管道內(nèi)壁表面持平。在管道內(nèi)襯位置設(shè)定端頭，用扎頭布綁扎牢固，安裝充氣裝置，通過調(diào)壓閥等壓力設(shè)備進(jìn)行充氣控制，充氣裝置與端頭搭接，形成循環(huán)性的協(xié)調(diào)結(jié)構(gòu)，設(shè)定端頭的伸出長度，見表3。

表3 端頭伸出長度設(shè)置表

根據(jù)表3，設(shè)置端頭伸出長度，進(jìn)行二次樹脂填充。結(jié)合翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)，檢查井深和兩端可以覆蓋的長度，裁切軟管，填充時(shí)保持抽真空狀態(tài)。將熱固性樹脂與一定比例的固化劑導(dǎo)入軟管中，填充后，測(cè)定此時(shí)的孔隙率，孔隙率是填充材料中孔隙空間的百分比，其計(jì)算過程如公式（2）所示。

式中：M為管道填充的孔隙率；κ為管道預(yù)留空間；R為填充空間；W為伸出距離。

結(jié)合上述設(shè)定，計(jì)算管道填充的孔隙率。當(dāng)修復(fù)管道時(shí)，根據(jù)具體的需求和規(guī)范設(shè)定填充材料的空隙標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)涉及填充材料的密實(shí)度、排水性能和穩(wěn)定性等方面。將孔隙率與預(yù)設(shè)的填充空隙標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，如果實(shí)際孔隙率低于標(biāo)準(zhǔn)，就表明填充材料過于緊密，影響了排水性能；如果孔隙率高于標(biāo)準(zhǔn)，就可能造成松散不穩(wěn)定填充，導(dǎo)致管道不能正常運(yùn)行。如果填充材料的孔隙率不在合理范圍內(nèi)，就需要調(diào)整填充材料的質(zhì)量、用量或填充方式，使其滿足預(yù)設(shè)的填充空隙標(biāo)準(zhǔn)。

2.4 加熱固化完成管道修復(fù)

對(duì)道路管道的內(nèi)部進(jìn)行填充后，基本上完成了管道定向修復(fù)處理，通過翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)，采用加熱固化的方式強(qiáng)化修復(fù)效果，驗(yàn)收完成后結(jié)束施工。將樹脂輸送到管道的內(nèi)部后，靜置一段時(shí)間后，待表面定型，通過輸送管道對(duì)熱水進(jìn)行預(yù)流動(dòng)，使用水泵和鍋爐同時(shí)接入，對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行加固固化處理。

需要注意的是，這個(gè)方式需要在靜置后5h 內(nèi)完成，否則樹脂過硬或者定型后，不僅難以修復(fù)和調(diào)整，還會(huì)引起管道的脆性，提高斷裂的概率。

設(shè)置鍋爐的恒定功率為1.5MW，熱水循環(huán)導(dǎo)流，經(jīng)過6h 熱水循環(huán)加熱后，管道的內(nèi)壁處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，缺陷位置也基本成型，不會(huì)受到外部因素的影響，當(dāng)水溫降至85℃時(shí)，保持當(dāng)前的溫度1h，將水排出管道，最終完成管道的修復(fù)應(yīng)用。

3 實(shí)例結(jié)果分析

根據(jù)上述實(shí)踐，對(duì)選定的市政道路管道進(jìn)行處理，逐一維護(hù)修正選定的5 個(gè)區(qū)段，結(jié)果見表4。

表4 實(shí)例分析結(jié)果比對(duì)表（單位：MPa）

根據(jù)表4，分析實(shí)例測(cè)試結(jié)果：選定的5 個(gè)市政道路段的彎曲模量均＞3200MPa，說明在翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)的輔助與支持下，本文設(shè)計(jì)的管道修復(fù)方法更靈活、多變且自身具有較強(qiáng)的針對(duì)性與可靠性，當(dāng)面對(duì)不同的管道缺陷時(shí)，可以進(jìn)一步強(qiáng)化最終的修復(fù)效果，擴(kuò)大修復(fù)范圍，使管道排水系統(tǒng)更穩(wěn)定。

4 結(jié)語

以上是對(duì)翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)在市政道路管道修復(fù)中的應(yīng)用分析，與初始的原位固化技術(shù)相比，本文設(shè)計(jì)的市政道路管道修復(fù)結(jié)構(gòu)更靈活、多變，具有較強(qiáng)的針對(duì)性與穩(wěn)定性，在對(duì)應(yīng)的市政道路施工修復(fù)工作中，通過翻轉(zhuǎn)式原位固化技術(shù)，標(biāo)定道路中需要修復(fù)的具體位置，分析對(duì)應(yīng)的問題誘因，制定多層級(jí)、多目標(biāo)的管道處理方案，很大程度提高了整體的修復(fù)效率及質(zhì)量，縮短修復(fù)處理耗時(shí)，在過程中加強(qiáng)成本及修復(fù)誤差控制，確保管道修復(fù)后達(dá)到預(yù)期的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化管道對(duì)內(nèi)壁鼓脹、裂紋和褶皺等問題的防護(hù)效果，營造更安全的排水環(huán)境。