CIPP翻轉(zhuǎn)法在排水管道非開挖修復(fù)中的應(yīng)用

阮麗峰，劉 剛，佘步存，張萬里

（1.無錫市市政和園林局，江蘇無錫 214072；2無錫市政設(shè)計研究院有限公司，江蘇無錫 214072）

0 引言

隨著城市進程的加快，排水管道與人們的生活和工作息息相關(guān)，在城市中所發(fā)揮的作用也越來越重要。有裂縫、破損、管接頭錯位和管道腐蝕等現(xiàn)象的管道如不及時維修，可能污染地下水或造成路面塌陷，給交通安全和市民的生命財產(chǎn)造成危害。目前國內(nèi)外對管道的修復(fù)方法主要有兩大類：基于開挖的管道修復(fù)技術(shù)、基于非開挖的管道修復(fù)技術(shù)。采用非開挖管道修復(fù)中的CIPP翻轉(zhuǎn)法施工工藝，可以有效解決在城市中心開挖路面、堵塞交通現(xiàn)象，實現(xiàn)管道的有機更新。

1 工程概況

無錫市錫賢路（新風(fēng)路—新洲路）段現(xiàn)狀污水主管管徑d800 mm，為鋼筋混凝土F型管，全長1.3 km，原管道施工方法為頂管施工，管道埋深為5.2～6.8 m，管道所在土層為粉質(zhì)黏土夾粉土。在水務(wù)公司進行的污水管道清通養(yǎng)護CCTV檢測中，發(fā)現(xiàn)該路段的排水管道管節(jié)存在嚴重的腐蝕情況，管道內(nèi)部出現(xiàn)混凝土剝離和鋼筋外漏等現(xiàn)象，管道接口處存在滲漏、錯位、脫節(jié)、局部下沉等現(xiàn)象（見圖1）。根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測與評估技術(shù)規(guī)程》(CJ J181-2012)得出該污水管道的修復(fù)指數(shù)達RI=5.3，判斷管道修復(fù)等級為Ⅲ級，因此必須及時進行這些管道的修復(fù)，否則將嚴重影響管道的正常運行和上部道路的安全。同時，污水管道區(qū)域內(nèi)有煤氣管、自來水管、電纜、光纜及軍纜等多種管線,分布情況復(fù)雜,且該管道位于交通干線，與各支路的交叉路口較多,往來車輛眾多,交通繁忙，不具備開挖修復(fù)條件。

圖1 CCTV檢測管道內(nèi)嚴重腐蝕現(xiàn)象

經(jīng)過水務(wù)公司、設(shè)計單位及其他相關(guān)部門的反復(fù)論證，決定對此段污水管道采用CIPP翻轉(zhuǎn)法內(nèi)襯非開挖修復(fù)技術(shù)對管道進行修復(fù)。

2 CIPP翻轉(zhuǎn)法技術(shù)特點與適用范圍

2.1 技術(shù)特點

CIPP翻轉(zhuǎn)法是一種排水管道非開挖現(xiàn)場固化內(nèi)襯的修復(fù)方法，其主要有以下技術(shù)特點[1]。

（1）施工時間短。對于直徑為800mm的管道，內(nèi)襯管材料在工廠加工后運至工地，現(xiàn)場施工的準備、翻轉(zhuǎn)、加熱、固化只需約9 h。

（2）設(shè)備占地面積小。CIPP施工法只需小型的鍋爐和熱水循環(huán)泵等設(shè)備（一般采用車載式鍋爐和車載式循環(huán)泵），施工時占用道路面積小，噪聲低，對道路交通不會造成大的影響。

（3）內(nèi)襯管耐久實用。內(nèi)襯管具有耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)點，材料強度大，耐久性根據(jù)設(shè)計要求最大可達50 a以上，管道的滲漏水問題徹底解決，一勞永逸。

（4）內(nèi)襯管壁厚較小（直徑為800 mm的管道壁厚僅12 mm），管道的斷面損失小，表面光滑，管道粗糙系數(shù)下降，提高了管道的過水能力。

（5）保護環(huán)境，節(jié)省資源。不開挖路面，不產(chǎn)生垃圾，不堵塞交通，使管道修復(fù)施工的形象大為改觀，提高了社會效益和經(jīng)濟效益。

（6）在排水管道非開挖修復(fù)中，通常與土體注漿技術(shù)聯(lián)合使用。

2.2 適用范圍

（1）CIPP翻轉(zhuǎn)法是后固化成型，其適用于管道幾何截面為圓形、方形等，管道材質(zhì)為混凝土管、水泥管、鋼管以及各種塑料管的雨污排水管道。

（2）適用于管徑150～2 200 mm的排水管道、檢查井井壁的局部和整體修復(fù)。

（3）適用于管道結(jié)構(gòu)性缺陷為破裂、變形、錯位、脫節(jié)、滲漏、腐蝕，且接口錯位宜小于等于直徑的15%，管道基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，管道線形沒明顯變化，管道壁體堅實不酥化。

（4）適用于對管道內(nèi)壁局部沙眼、露石、剝落等病害的修補。

（5）適用于管道接口處在滲漏預(yù)兆期或臨界狀態(tài)時預(yù)防性修復(fù)。

（6）不適用于管道基礎(chǔ)斷裂、管道破裂、管道接口嚴重錯位、管道線形嚴重變形等結(jié)構(gòu)性缺陷嚴重損壞的修復(fù)。

3 CIPP翻轉(zhuǎn)法修復(fù)技術(shù)的原理及工藝流程

3.1 技術(shù)原理

CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法是對排水管道的非開挖修復(fù)方式，其主要技術(shù)原理為：根據(jù)待修復(fù)管道情況按設(shè)計制造軟管（該軟管是一種具有防滲透耐腐蝕保護膜的纖維增強復(fù)合軟管)，然后將之灌進熱固化性樹脂（即環(huán)氧基聚合物及合成樹脂）后制成內(nèi)襯軟管。施工時利用翻轉(zhuǎn)法將該內(nèi)襯軟管送入需修復(fù)管內(nèi)之后，利用水壓和空氣壓使該軟管膨脹并緊貼在舊管道內(nèi)，通過溫水循環(huán)加熱，在規(guī)定的設(shè)計時間內(nèi)，使軟管固化成型，在舊管道內(nèi)即形成一層高強度的內(nèi)襯新管[2]。施工示意圖見圖2。

圖2 CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法施工示意圖

3.2 工藝流程

CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法工藝流程如下：確定作業(yè)段→管道堵水及臨時排水→管道通風(fēng)清洗→管內(nèi)CCTV內(nèi)窺檢測→管內(nèi)翻襯作業(yè)→固化作業(yè)→管內(nèi)端口處理→施工后管內(nèi)CCTV檢測→閉水試驗及驗收→檢查井路面恢復(fù)[1]。

4 施工操作要求

4.1 管道清淤堵漏

根據(jù)所需修復(fù)的管段位置架設(shè)排水臨泵，封堵管段，進行管內(nèi)淤泥清理與管壁清洗。

（1）一般清洗的方法有：高壓水沖洗車沖洗，鋼刷，活塞刷，清通器及傳統(tǒng)人工機械清洗。

（2）對管道內(nèi)部腐蝕嚴重的部位以及因腐蝕而強度降低的表層，采用鐵制工具進行敲擊剝離處理，露出強度較高的混凝土內(nèi)層材料。

（3）針對管道嚴重腐蝕鋼筋外露部分，先鑿除清除松動的雜物，將管道壁鑿毛，清理干凈，采用五色石（快速水泥砂漿）對腐蝕凹陷處進行找平處理，把腐蝕嚴重和混凝土表面脫落的部位進行表面恢復(fù)。這樣，可以在增加鋼筋的混凝土覆層厚度，提高混凝土管道強度的同時，也使得老管恢復(fù)至圓形的狀態(tài)，確保管道翻轉(zhuǎn)法內(nèi)襯達到預(yù)期的修復(fù)效果。

4.2 鉆孔注漿管周隔水帷幕和土體加固

在現(xiàn)場翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)前應(yīng)對管周土體進行注漿加固。注漿漿液充滿土層內(nèi)部及空隙，形成防滲帷幕；加強管周土體的穩(wěn)定，防止管周土體的流失；提高管基土體的承載力，再采用翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)進行修理，達到排水管道長期正常使用的要求。

（1）鉆孔注漿范圍：管底以下2 m，管外徑左右側(cè)各1.5 m，管上側(cè)1 m。

（2）對于該工程管徑d800mm管節(jié)長2m的鋼筋混凝土管，沿管節(jié)縱向注漿孔，當采用管內(nèi)向外注漿方式時，布置在管縫兩側(cè)各0.4 m處；當采用地面向下注漿方式時，注漿孔間距一般為1～2 m。沿管節(jié)橫斷面注漿孔布置4點，分別為時鐘位置的2、5、7、10處。

（3）注漿管插入深度應(yīng)分層進行，先插底層，緩慢提升注漿管后進行第二層注漿。注漿壓力應(yīng)由深到淺逐步調(diào)整，砂性土宜控制在0.2～0.5 MPa幅度內(nèi)，黏性土宜控制在0.2～0.3 MPa幅度內(nèi)。

4.3 現(xiàn)場翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法工藝操作要求

（1）前期準備工作。在施工井上部制作翻轉(zhuǎn)作業(yè)臺，在到達井內(nèi)或管道中部設(shè)置擋板等，并應(yīng)使之堅固、穩(wěn)定，以防止事故發(fā)生，影響正常工作。

（2）樹脂軟管的翻轉(zhuǎn)準備工作。在事先已準備的翻轉(zhuǎn)作業(yè)臺上，把通過保冷運到工地的樹脂軟管安裝在翻轉(zhuǎn)頭上，接上空壓機等。

（3）翻轉(zhuǎn)送入樹脂軟管。在待修管道內(nèi)，應(yīng)用壓縮空氣和水把樹脂軟管通過翻轉(zhuǎn)送入管內(nèi)，并用注水閥門控制襯管在原管內(nèi)前進。

（4）熱水固化與冷卻。當樹脂軟管翻轉(zhuǎn)送入管內(nèi)并到達擋板固定后，開始將熱水鍋爐產(chǎn)生的熱水注入襯管，并將原來襯管內(nèi)的冷水抽回鍋爐，這樣不斷循環(huán)使襯管內(nèi)的水溫保持一定溫度來進行養(yǎng)護。樹脂固化后，停止鍋爐，用冷水來冷卻直到襯管內(nèi)溫度恢復(fù)常溫，完成固化。

（5）管內(nèi)端口處理。當樹脂管加熱固化完畢以后，把襯管的端部用特殊機械切開，保證良好的水流條件，要在井的底部做個斜坡。

（6）施工后管內(nèi)CCTV檢測。為了解固化施工后管道內(nèi)襯的總體狀況、管道圓潤情況、管壁光滑狀況，在管端部切開之后，采用CCTV檢測設(shè)備對管道內(nèi)部進行調(diào)查，把調(diào)查結(jié)果拍成錄像資料，并提供給發(fā)包方。

（7）整理和善后工作。整個翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)完成后，工地現(xiàn)場應(yīng)恢復(fù)到原來的狀況。

5 施工質(zhì)量控制

5.1 內(nèi)襯新管內(nèi)壁檢測要求

內(nèi)襯新管內(nèi)壁檢測必須符合：表面無鼓脹，無未固化現(xiàn)象；表面不得有裂紋；表面不得有嚴重的褶皺與縱向棱紋。

5.2 內(nèi)襯材料的厚度檢測

該工程修復(fù)管道內(nèi)徑為d800 mm，根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（征求意見稿）計算得出內(nèi)襯新管壁厚取12 mm。內(nèi)襯新管厚度實測實量應(yīng)符合以下要求：厚度應(yīng)符合設(shè)計要求，厚度誤差允許為0～25%；厚度檢測位置應(yīng)避免在軟管的接縫處，檢測點為內(nèi)襯新管圓周均等4點，取其平均值。

根據(jù)管道現(xiàn)場實測實量的結(jié)果，共取2個位置（共8點）進行檢測，內(nèi)襯管的設(shè)計厚度為12mm，實際厚度平均值為13.2 mm，其誤差值為+10%，因此本次施工的內(nèi)襯材料厚度滿足質(zhì)量標準[3]。

5.3 內(nèi)襯管強度檢測

采用在施工現(xiàn)場直接從內(nèi)襯新管的端部截取試樣進行強度試驗，并委托具有工程質(zhì)量檢測資質(zhì)的第三方——上海同濟建設(shè)工程質(zhì)量檢測站進行測試，得到的檢測結(jié)果見表1。

表1 CIPP內(nèi)襯管的強度判斷表（單位：MPa）

由表1可知3個項目的檢測結(jié)果值都滿足設(shè)計值，所以，本次施工的CIPP內(nèi)襯管強度滿足質(zhì)量標準。

6 CIPP翻轉(zhuǎn)法修復(fù)效果

該道路處于無錫市新區(qū)交通較為繁忙的地段，采用CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法非開挖修復(fù)技術(shù)，在短時間內(nèi)把管道破損問題徹底解決，把工程對道路交通等影響降到了最小限度，充分顯示了該技術(shù)的優(yōu)越性。同時，采用該技術(shù)使得管道和檢查井聯(lián)成一體，有效地解決了管道和檢查井接口處的地下水滲漏問題，并使得管道內(nèi)壁較為光滑，大大改善了管道的水流狀況，有利于管道運行的正常養(yǎng)護。圖3為CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)前后對比。

7 結(jié)語

目前，單從施工成本上來看，CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù)和大開挖修復(fù)技術(shù)比較還相對較高，但從施工工期和對社會產(chǎn)生的影響來看，CIPP翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù)具有很大的優(yōu)勢。它對道路交通、社會環(huán)境、居民生活和商業(yè)活動造成的干擾與破壞遠遠小于大開挖，且它有利于社會的可持續(xù)發(fā)展。特別在城市中心商務(wù)區(qū)及敏感位置，采用非開挖修復(fù)技術(shù)對老、舊管道進行預(yù)先檢測，預(yù)防性修復(fù)，確保排水管道系統(tǒng)的正常運行，減少大開挖修復(fù)施工給城市交通帶來的壓力以及對居民生活環(huán)境的危害是十分必要的。

[1]上海市排水管理處.上海市城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復(fù)技術(shù)實施指南[M].上海：同濟大學(xué)出版社，2012.

[2]趙海峰，陳偉.C IP P翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯法修復(fù)技術(shù)施工控制[J].中華民居,2012(11)：53-54.

[3]毛玲紅.CIPP翻轉(zhuǎn)法內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用[J].山西建筑，2008，14(5)：112-113.