非开挖修复在四川排水管道中的应用
非开挖修复在四川地区排水管道中的应用
摘要: 本文通过对四川省某市具有代表性的某段排水管道为例，采用多种非开挖修复工艺综合应用进行修复，与传统开挖工艺进行比较，对促进非开挖修复在四川地区排水管道修复中的应用具有重要意义。
关键词: 排水管道；非开挖修复工艺；综合应用；
前言
四川省城市发展顺应生态文明建设的方针，根据国务院颁布的《水十条》，明确提到消除城市黑臭水体的要求：“黑臭在水里，根源在岸上，关键是排口，核心是管网”[1]。排水管网作为必不可少的城市基础设施，其运行情况至关重要，但在城市发展的过程中，随着城市人口的不断增加，以及排水管道总量的增加，部分排水管道随着时间的推移，逐渐出现不同程度的病害；污水管道以大破裂、大渗漏病害带来的影响尤为严重，此类病害不仅使地下水大量流失，同时涌进污水管道影响水质浓度，甚至是引起路面塌陷。研究表明，通过运用合理的排水管道非开挖修复技术，能够有效提高排水管道的安全性，满足城市居民的排水需求[2]。因此，引入非开挖修复技术（如UV-CIPP（UltraViolet—Cured In Place Pipe）紫外线光固化技术）进行管道修复工作。
1 工程概况
该市某条DN400污水管道是该片工业园区的污水干管，是周边六条道路汇聚的终点，通过该条污水管道将工业园区内产生的污水输出，其输送作用至关重要。该路段污水管道埋深在4-5米，材质为PVC管材，全段破裂、渗漏严重，又因道路毗邻河道，在出现大破裂、大渗漏的病害时，会引起大量的河水倒灌进入污水管道或者污水渗漏到河里，严重影响该区域污水水质浓度。若采用开挖修复，内河丰富的含水量会产生很大影响，同时在这一过程中会产生许多额外的费用，因此采用进度快、效率高、对交通影响小的非开挖修复技术较为适用。
本工程以经一路具有代表性的一段管道为例，该管道存在大障碍物、大渗漏、大破裂病害导致的内河水倒灌，综合考虑以机器人切割、局部树脂固化、紫外线光固化技术三种非开挖修复工艺对此管道进行修复工作。
2 三种常见非开挖修复工艺
2.1机器人切割工艺概述
2.1.1工艺介绍
通过使用铣刀机器人对管道内部影响修复的部位进行处理，如障碍物、树根等进行切割处理，以保证修复的质量与美观。
2.1.2工艺优势
一是使用铣刀机器人进行切割工作，无须人员进入。
二是不污染环境，对环境保护起到积极作用。
三是速度快，效率高。
2.2局部树脂固化修复工艺概述
2.2.1工艺原理
局部树脂固化修复原理是将含有促进剂的特种树脂涂抹在玻璃纤维材料上，接着将纤维材料包裹在修复气囊上，然后放入待修复的管道，定位后充气，以便含有树脂的纤维材料紧紧地贴在管壁上，最后采用常温固化方式，使得树脂发生化学反应，最终生成玻璃纤维增强塑料。
2.2.2工艺原理
局部树脂固化修复工艺流程如图Ⅰ所示。
图I 局部树脂固化法工艺流程
2.2.3工艺优势
一是常温固化，施工时间短，整个过程无需人员入道，安全可靠性能高。
二是抗化学能力及水密性强，耐酸碱腐蚀，粘结性高，有一定的柔韧性。
三是施工中没有加热过程或化学反应过程，对周围环境环境不产生污染。
2.3紫外线光固化技术概述
2.3.1工艺原理
紫外线光固化技术为原位固化法（CIPP）的一种，是在现有的旧管道内壁上衬一层浸渍液态热固性树脂的软衬层。其原理是将玻璃纤维增强的软管拉入待修复管段，充气膨胀，然后在紫外光的作用下使软管固化形成具有一定强度的内衬管，以达到对原有管道结构加固修复的目的。
2.3.2工艺流程
紫外线光固化技术工艺流程如图Ⅱ所示：
图Ⅱ 紫外线光固化技术工艺流程
2.3.3工艺优势
一是对雨污水管道采用非开挖修复，原位固化法开挖量极小，其中采用拉入法施工可利用现状检查井进行作业，真正做到一锹土不动，是真正意义上的非开挖。
二是可解决污水腐蚀管道问题，管道粗糙系数减少，提升管道过流能力。
三是施工周期少，施工进度快，且不用破路，大幅度降低施工对市政道路正常功能影响及交通导改所需的同各方沟通协调压力。
四是通过采用全结构修复，能有效提高现况管道的抗压、抗弯等强度能力，综合延长管道的使用寿命。
五是自动化程度高，过程中可以实时监控，便于控制质量；低碳环保、节约资源、不产生垃圾、噪音低。
3 关键技术修复施工
3.1紫外线光固化技术修复前预处理
①管道检测
通过CCTV电视检测，对管道内最原始情况做初步了解，针对不同位置所出现的不同病害情况进行记录，并针对性地提出修复方案，如图Ⅲ所示。
②预处理
针对图Ⅲ中出现的3级障碍物采用切割机器人进行入管切割，4级渗漏及4级破裂则采用局部树脂固化修复对管道进行预处理。预处理后效果如图Ⅳ所示。
3.2紫外线光固化技术修复施工
针对已经处理完成的管道，进行紫外光固化，管道提高了对河水倒灌和污水管道渗漏的阻隔作用，同时加强了管道的连续性，增强管道结构，提高排水能力。
管道预处理完成后，首先将底膜（防护膜）拉入，再将修复材料（内衬玻璃纤维软管）拉入至适当位置后在软管两端安装扎头并进行加压充气，其次是将紫外光固化灯组装后拉入软管内部，通过对紫外光灯的温度、速度和管内气压等参数进行实时控制，使得软管能够按照设定的条件达到预期的效果，待软管完全固化后，对两个端头进行切除并对切除后的毛边进行整修，最后在对此段管道进行CCTV视频检测。修复后效果图如图Ⅴ所示。
图Ⅲ 预处理前管道CCTV检测 图Ⅳ 管道预处理后效果 图Ⅴ 紫外线光固化修复后
4 紫外线光固化的质量验收
4.1 管道内表面外观检测
紫外线光固化施工后应对内衬管的外观进行确认，采用CCTV摄像系统检测并存储影像资料。紫外光固化内衬新管内部应光滑平整、无剥落、无未固化、无凹凸或流通堵塞等现象。根据实地检测本次施工管道达到了外观的质量要求。
4.2 管壁厚度的测量
紫外线光固化施工后对管壁的厚度进行检测，采用在管道端口进行取点测量的方法。对内衬管口0度、60度、120度、180度、240度、300度这6个点进行厚度检测，其平均值应符合设计要求，且测出的最小壁厚应满足允许的最低壁厚要求。本次施工的厚度实测结果平均厚度为4.3mm，最小壁厚为4.1mm，达到了理论规定的4mm厚度要求。
4.3 固化管强度测试
根据住建部制定的CJJ/T 210-2014标准的规定，需对固化后的内衬新管进行强度性能测试，由业主方、监理方监督，施工方实施现场取样，然后委托具有工程质量检测资质的第三方检测单位进行性能检测，判断强度是否达标[3]。本次工程的材料强度检测委托德国莱茵集团进行，检测结果如下表I所示，经判定，材料强度满足设计强度要求。
表I含玻璃纤维材料的原位固化法内衬管的短期力学性能要求和测试方法
|
检验项目 |
技术指标 |
检验结果 |
单项判定 |
测试标准 |
|
弯曲强度（MPa） |
＞45 |
306 |
合格 |
GB/T 1449-2005 |
|
弯曲模量（MPa） |
＞6500 |
11800 |
合格 |
GB/T 1449-2005 |
|
弯拉强度（MPa） |
＞62 |
135 |
合格 |
GB/T 1040.4-2006 |
5 总结
通过排水管道非开挖修复技术的应用，可以解决大部分排水管网中遇到的病害，本事例通过施工时间短、对交通影响、道路影响小、采取临时性封堵调水（封堵一段修复）等因素的综合考虑（如表I 多种修复工艺对比），采用三种常见的非开挖修复工艺综合应用的方式对该段管道进行修复，在诸如地下管线错综复杂、施工围挡对周边道路的影响、机械噪音对居民的影响等问题上，都能得到有效的解决。在很大程度上能够避开开挖换管修复遇到的种种制约因素，如城市繁忙的交通、错综复杂的地下管线、环境保护、绿化保护、周边构（建）筑物保护以及造成的社会成本、环境成本等[4]。
表Ⅱ 多种修复工艺对比
|
序号 |
工艺 |
CIPP紫外光固化 |
局部树脂固化 |
开挖换管 |
|
1 |
适用管径 |
DN1800及以下 |
DN1000及以下 |
全部 |
|
2 |
直接造价 |
高 |
低 |
中等 |
|
3 |
适用病害 |
除塌陷外 |
全部 |
|
|
4 |
施工时间 |
时间短 |
时间长 |
|
|
5 |
交通影响 |
不破路、交通高峰期不占用车道、高峰期外占用一个车道 |
破路长时间占用一至两个车道 |
|
|
6 |
道路影响 |
无影响 |
管道施工完成后重新铺设路面影响道路的使用寿命 |
|
|
7 |
封堵调水 |
临时性封堵调水 |
长时间性封堵调水 |
|
|
8 |
质量控制 |
材料全进口、固化全程CCTV监控 |
人为因素较大 |
|
|
9 |
管道性能 |
密封效果好、抗腐蚀性强、使用寿命长，具有较高的抗弯弹性模量与抗弯、抗拉强度 |
与施工质量关系大 |
|
随着技术的进步，非开挖修复在节能减排、转型发展之际呈现独特优势，结合工程特点，大力推广环保、经济的管道非开挖技术势在必行[5]。通过采用多种非开挖修复工艺达到社会、经济的双重效益提升，实现过程质量可控、施工效率高、环保、提高管道的过流能力等优势，进一步扩大非开挖修复工艺在城市排水管道中的应用，希望大家在应用实践之中不断总结经验，更好地为城市排水管道服务。
参考文献：
[1].建设部,《城市黑臭水体整治——排水口、管道及检查井治理技术指南（试行）》释义.
[2].林锋.城市排水管道非开挖修复技术分析.价值工程，166-167.
[3].建设部CJJ/T 210-2014,城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程.
[4].李琰，陈雨喆，杨紫维.城市排水管道非开挖修复工艺优选与实践.工业技术创新，2018年第02期.
[5].安关峰.王和平,刘添俊,张洪彬.广州市排水管道检查与非开挖修复技术.给水排水，2014.
