紫外光固化技術(shù)在老舊小區(qū)污水管道修復(fù)中的應(yīng)用

肖炎生

（福建省建筑輕紡設(shè)計院有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

由于建造時間久遠且維護保養(yǎng)不到位，許多城市老舊小區(qū)的污水管道逐漸出現(xiàn)淤泥堆積和管道滲漏等問題，極大地影響了污水管道的日常使用和周邊居民的正常生活。污水管道常規(guī)的修復(fù)方法為開挖后清淤修復(fù)或換管，該兩種方法都存在工程量大、成本較高、影響管道附近道路通行等缺點。而紫外光固化技術(shù)屬于非開挖修復(fù)技術(shù)，具有施工速度快、修復(fù)自動化控制、修復(fù)車輛占地面積小和施工安全等優(yōu)點，適用于車流量較大、管道埋深較深和場地狹小的管道修復(fù)，甚至可以對錯口或破裂等質(zhì)量缺陷的管道進行完美修復(fù)[1]。管道修復(fù)后經(jīng)實測，過水能力得到顯著提升，而且修復(fù)后即可投入使用，十分簡便。本文以沙縣區(qū)青州鎮(zhèn)青紙社區(qū)老舊小區(qū)提升改造項目（第1標段）為例，對紫外光固化技術(shù)的應(yīng)用進行分析。

1 工程概況

沙縣區(qū)青州鎮(zhèn)青紙社區(qū)老舊小區(qū)提升改造項目（第1標段）的建設(shè)內(nèi)容主要有管線工程、道路工程、停車場工程和交通工程。其中，污水管道長度為768m，污水管道材質(zhì)為鋼筋混凝土，管徑為d600～d1350mm，污水管道建成后已使用20年，管道出現(xiàn)了錯口、樹根侵入、裂縫和滲漏等質(zhì)量問題。污水滲透進入管道周邊的土層中，導(dǎo)致管底地基下沉并造成管道出現(xiàn)脫節(jié)的現(xiàn)象，進一步加劇了地基的下沉，路面將不可避免地因不均勻沉降出現(xiàn)開裂，甚至引發(fā)路面沉陷，對道路的安全通行造成不良的影響。因此，需要對污水管道進行修復(fù)[2]。

2 紫外光固化技術(shù)修復(fù)優(yōu)點與工藝流程

2.1 技術(shù)簡介

紫外光固化技術(shù)是指將玻璃纖維軟管采用卷揚機等設(shè)備拉入需要修復(fù)的管道內(nèi)，在軟管內(nèi)打氣使得其迅速膨脹并緊貼管道內(nèi)壁，放入燈架使紫外線燈對軟管進行加熱，在紫外燈烘烤下軟管上的樹脂得到固化后形成新的內(nèi)襯管，經(jīng)過紫外光固化處理后，污水管道形成以舊管道為外模，玻璃纖維軟管為內(nèi)模的管中管結(jié)構(gòu)[1]，從而達到將原有的管道質(zhì)量缺陷得到修復(fù)的目的。

2.2 技術(shù)優(yōu)點

（1）玻璃纖維軟管壁厚較小。d1350mm管道的內(nèi)襯厚度為12mm，對管道過流流量影響不大，而內(nèi)襯軟管的彈性模量為22000MPa，強度較高。

（2）整個修復(fù)過程自動化程度較高。紫外線燈的加熱與行走均可通過電腦進行控制，修復(fù)過程通過攝像頭反饋圖像實現(xiàn)可視化，修復(fù)質(zhì)量可控度較高，完全實現(xiàn)數(shù)字化施工。

（3）玻璃纖維軟管經(jīng)壓縮空氣擴張后能夠與管道緊密結(jié)合，兩者間實現(xiàn)無縫銜接，軟管經(jīng)照射加熱后直接作為內(nèi)襯加在管壁上[2]，使管壁重新恢復(fù)其順滑性，不僅一次性解決管道因破裂或者錯口出現(xiàn)的滲漏現(xiàn)象，還使管壁摩阻力降低，加大污水排放速度。

（4）該修復(fù)技術(shù)為非開挖修復(fù)技術(shù)，對路面交通和管道周邊地下管網(wǎng)的影響較小，也不需要另外支護，工程造價較低，施工安全。

（5）紫外光固化修復(fù)速度快，內(nèi)襯軟管固化速度約1m/min，固化后無需等待即可通水[3]，大大減少管道封堵時間，有利管道修復(fù)的施工部署。

2.3 施工工藝流程

紫外光固化技術(shù)施工工藝圖如圖1所示。具體的管道修復(fù)流程如圖2所示。

圖1 紫外光固化技術(shù)施工工藝圖

圖2 紫外光固化技術(shù)管道修復(fù)施工流程圖

3 紫外光固化技術(shù)修復(fù)施工要點

3.1 污水管道封堵

一般情況下，污水管道修復(fù)的前提條件就是無水，所以需要對污水管道進行封堵。該工程的封堵方法采用管塞法。為了保證封堵效果，選用進口管塞。該管塞打氣后能夠迅速膨脹并與管道緊密結(jié)合，管塞抗裂性較高。為了防止管道內(nèi)壁的尖銳物刺破管塞外皮，置放管塞的位置內(nèi)壁應(yīng)保證平整和光滑，如有尖銳物必須采取措施將管壁修整光滑。管塞應(yīng)有出廠合格證等質(zhì)量文件，管塞外觀無破損現(xiàn)象，相關(guān)配件齊全，使用之前應(yīng)進行試充氣檢查。

操作人員采用特制的桿件從豎井上方將管塞放置到指定的位置，操作人員無需下井，保證人員操作安全性。為了防止管塞因壓力差的原因而被沖出管道形成安全事故，將防滑支架布設(shè)在豎井位置的管道上。污水管道封堵后應(yīng)定期檢查管道內(nèi)壓力情況和管塞充氣情況，管道封堵后應(yīng)及時對管道進行修復(fù)。

3.2 管道沖洗

采用噴頭對管道內(nèi)壁附著的污泥和沉淀物進行沖洗，根據(jù)沖洗效果調(diào)整水壓和水流量，噴頭回拖速度為150mm/s，沖洗后的污水采用吸污車進行抽運[4]。如果發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁存在水泥硬結(jié)物或者其他尖銳物質(zhì)，根據(jù)實際情況采用銑刀機器人進行清理。對于吸污車無法清理的砂石等物質(zhì)，采用鉸機將其拉到井室，再由人工進行清理。對于影響紫外光固化修復(fù)的部分管道質(zhì)量缺陷，根據(jù)管道缺陷實際情況采取點狀局部修復(fù)的方法進行處理，使污水管道內(nèi)壁光滑和平整，為玻纖軟管的拖入創(chuàng)造良好的條件。

3.3 可視化檢測

污水管道沖洗和局部修復(fù)后應(yīng)采用可視化監(jiān)測設(shè)備對污水管道進行檢測，根據(jù)反饋回來的影像資料對管壁的質(zhì)量缺陷進行分析，從而全面了解污水管道的狀況，為后續(xù)的修復(fù)工作提供一定的參考[5]。污水管道修復(fù)過程中也可以通過可視化監(jiān)測設(shè)備對管道修復(fù)實時情況進行了解，從而對相關(guān)施工參數(shù)進行調(diào)整，使軟管固化成型質(zhì)量更加有保證；管道修復(fù)后再次通過可視化監(jiān)測設(shè)備對內(nèi)襯管的質(zhì)量進行檢測，從而檢查管道修復(fù)的效果。

3.4 拉入內(nèi)襯軟管

為了減少軟管拉入時的摩阻力及保護軟管的作用，將1層墊膜鋪設(shè)在管底，要求墊膜覆蓋1/3管周，墊膜鋪設(shè)后應(yīng)及時進行固定，使得墊膜表面平整。接著在墊膜上安裝導(dǎo)向滑輪，采用牽引設(shè)備將軟管拉入管內(nèi)，牽引過程中應(yīng)嚴格控制牽引力≤245kN，軟管拉入管內(nèi)應(yīng)平穩(wěn)和勻速，防止軟管在管內(nèi)受到損壞，牽引速度控制在5m/min之內(nèi)，軟管拉入管內(nèi)后要求其兩端比原管道長度多出0.5m。

3.5 捆綁扎頭

待軟管全部拉入污水管道后，采用扎帶對軟管的端部進行捆綁，要求扎頭比所修復(fù)污水管道規(guī)格略小。鑒于該工程檢查井的口徑較小，d1350污水管道其扎頭因直徑較大無法直接從檢查井井口下放。因此，該工程扎頭選用可拆型的，將扎頭各個組件放置到檢查井后再進行拼裝和捆綁，采用3個扎帶牢牢地捆綁1個扎頭，確保扎頭安裝到位。

3.6 軟管充氣擴張

將充氣管道與扎頭進行連接，并將充氣設(shè)備連接到軟管尾部，仔細檢查軟管連接處的質(zhì)量并確保其密封性符合施工要求后，啟動充氣設(shè)備往軟管內(nèi)打氣擴張，軟管充氣后與污水管道內(nèi)壁緊密接觸。打氣時應(yīng)按照說明書要求進行操作，剛開始加壓速度為1kPa/min，待管內(nèi)壓力值達到10kPa，將加壓速度調(diào)整為5kPa/min，直至管內(nèi)壓力值達到25kPa，接著穩(wěn)壓充氣10min，確保管內(nèi)壓力無下降即可停止充氣。打氣過程中應(yīng)平穩(wěn)和勻速，切記不可以一個加壓速度一次性加壓到位，防止軟管充氣擴張因受力不均勻產(chǎn)生褶皺質(zhì)量缺陷，從而對后續(xù)的紫外光固化修復(fù)產(chǎn)生不良的影響。

3.7 紫外光固化修復(fù)管道

待軟管充氣符合施工要求后快速打開扎頭并將燈架放入管道內(nèi)，燈架上有8個紫外光燈，其功率為1000W，接著迅速將扎頭蓋板鎖好并繼續(xù)充氣，使管內(nèi)壓力值回升到25kPa。待軟管內(nèi)壓力穩(wěn)定后即可依次打開燈架上的紫外光燈，開燈間隔時間30s，8個燈全部打開后應(yīng)檢查管內(nèi)溫度，要求溫度值必須大于80℃，接著拉著燈架進行巡航，巡航速度控制在0.3～0.5m/min范圍內(nèi)，軟管經(jīng)過加熱后能夠與鋼筋混凝土管內(nèi)壁緊密貼合[6]。通過可視化檢查設(shè)備反饋回來的視頻和圖像，讓操作人員對紫外光固化施工情況和修復(fù)效果有直觀的認識。根據(jù)修復(fù)實際情況對相關(guān)參數(shù)進行調(diào)整，從而使管道修復(fù)效果達到預(yù)期目標。待燈架到達端部時應(yīng)原地固化約3min，確保端部位置軟管固化成型后再將紫外燈關(guān)閉。污水管道修復(fù)施工圖如圖3所示。

圖3 污水管道修復(fù)施工圖

3.8 端部處理

污水管道修復(fù)后，繼續(xù)打氣降低管道內(nèi)的溫度，接著慢慢地降低管內(nèi)壓力直至氣壓與管外壓力一致，拆除扎頭，拿出燈架，在修復(fù)的管道端部將內(nèi)襯管整齊地切除，使其與管道端口平齊。

4 特殊修復(fù)的處理方法

管徑為d1350mm的污水管道有2個管段長度分別為160m和175m，由于管徑大于1000mm以上的管段相應(yīng)的內(nèi)襯壁厚較大，因此自重也相應(yīng)增加，根據(jù)以往的施工經(jīng)驗，較大管徑的管道修復(fù)一次性長度≤100m的管段。再加上所采用的專用工具車的配置電纜線長度為150m，因此無法一次性完成上述2個管段的修復(fù)工作，而在管段中間加設(shè)井位也不現(xiàn)實。經(jīng)過項目部研究后，決定將超長管段分為2部分進行修復(fù)，先從管段的一端進行光固化80～90m后，再從管段的另一個端接著光固化80～90m，在軟管內(nèi)襯接頭位置加設(shè)不銹鋼雙脹環(huán)，使兩段內(nèi)襯管連接形成一個整體。

5 結(jié)束語

該工程污水管道采用紫外光固化技術(shù)進行修復(fù)處理后，內(nèi)襯層表面光滑無褶皺現(xiàn)象，管徑d600mm污水管道內(nèi)襯層厚度為8mm，彈性模量為12300MPa，內(nèi)襯層壁厚和強度均符合設(shè)計要求，按照規(guī)定進行閉水試驗，試驗結(jié)果合格，玻纖軟管的材料檢測結(jié)果均符合設(shè)計要求，該工程污水管道修復(fù)質(zhì)量為合格。紫外光固化技術(shù)施工速度快，可實現(xiàn)數(shù)字化施工，管道修復(fù)質(zhì)量可控，施工安全性高，值得在類似項目進行推廣。