噴涂修復技術在排水管道非開挖修復中的應用研究

何 穎

(福州市規劃設計研究院 福建福州 350108)

0 引言

排水管道是城市市政基礎設施的重要組成部分，在城市雨、污水收集與輸送，防汛、排水安全服務保障方面發揮著不可缺少的作用。目前，我國早期建設的排水管道由于使用壽命期限的臨近以及日益增加的排水負荷，早已不堪重負。加之，我國在排水管道的維護、維修上投入不足，造成排水管道滲漏、結構性破壞、變形、不均勻沉降等情況時有發生[1]。隨著中心城區的人口與城鎮建設趨于平衡，對雨、污水管道的修復與維護工作將日益加大，雨污水管網系統存在的問題嚴重制約了污水建設工程的開展。

長久以來，排水管道的修復均采用明挖換管的方式。隨著城鎮化進程的發展，城區地下管線四通八達、縱橫交錯，同時道路承擔的交通壓力也日益增加。在此大背景下，非開挖修復方式以其修復效率高、對地面交通及行人影響小、無環境污染等優勢正逐漸成為排水管道修復的主要手段。離心噴涂修復技術是利用空氣動力學的原理，將預先配制好的膏狀修復材料(特種水泥漿或環氧樹脂材料)通過專用噴涂機將修復材料均勻噴涂至管道內表面，使修復材料在管壁形成連續致密的內襯層。主要適用于鋼管、鑄鐵管、鋼筋混凝土管、陶土管等管材。如采用人工噴涂修復則管道管徑需大于800mm。 噴涂修復工藝為永久性，全結構性修復，既解決了管道滲漏、破損等問題，同時也延長了管道的使用壽命?；诖?，本文擬結合某修復工程案例，詳細介紹噴涂修復的工藝流程及其施工各步驟要點。

1 工程概況

該工程位于福州市新店片區，需修復的管道為一根橫穿晉安河的污水倒虹管。管道管徑為d1200，管材為玻璃鋼夾砂管。經CCTV檢測，該倒虹管存在多處滲漏。管道CCTV檢測情況如圖1所示。

圖1 管道CCTV檢測情況

由于倒虹管道位于河床底，無法采用傳統的開挖換管。經討論決定采用非開挖噴涂修復技術進行修復。

2 非開挖噴涂修復方案

檢測表明，倒虹管內部雖有多處漏水，但管道的自身結構狀況良好，未出現明顯變形及結構破壞。故，該工程擬采用人工噴涂進口的PERMACAST?PL-8,000型專用灰漿內襯材料，同時添加ConmicSheild?(砼盾)防腐添加劑。考慮到玻璃鋼夾砂管內壁較為光滑，如直接噴涂則灰漿在管壁上的附著力較差，在進行內襯噴涂前，先在管道內壁上增加一層φ3mm@50×50mm高強度鋼絲網作為管道的增強骨架。噴涂修復共分兩層施工，控制最終的內襯厚度在50mm，從而實現對管道的完美修復。PERMACAST?PL-8,000型專用灰漿的性能參數如表1所示。

表1 PERMACAST?PL-8,000的性能參數

2 施工工藝流程

噴涂修復工藝流程如圖2所示。

圖2 噴涂修復工藝流程

3 主要施工步驟要點

3.1 施工準備

前期施工準備，包括倒虹管及周邊相關管線資料收集，施工區域內水文、地質資料收集。同時，組織施工人員進行現場勘測，了解施工區域內的地貌、地物、交通情況等周邊環境條件。然后，根據收集到的資料及現場情況制定詳盡的施工組織方案及交通導改方案，并對施工相關人員進行書面技術及安全交底。同時，讓各組施工人員對配置的設備進行試運行，以確保設備能正常運行。

3.2 堵水、調水

采用與待檢測管徑匹配的堵水氣囊將待檢測管段上下游封堵，防止上游管道來水流入待檢測管道。在待檢測管道安放氣囊時，必須對管塞部位(管口處2m)進行清洗，并進行檢查，防止管塞上面殘留的砂石在氣囊充氣后對氣囊產生破壞，從而產生安全隱患。該工程由專業 “蛙人”潛水下井封堵。當待檢測管道內水量較大時，即按規定做好防滑動支撐措施，在堵水氣囊下游方向插入槽鋼。氣囊封堵完畢后，采用泥漿泵將上游管道污水調入下游管道。該工程經過水量測算，配備一臺22kW、2臺11kW泥漿泵用以調水。堵水、調水方案，如圖3所示。

圖3 堵水、調水方案(W1～W4為檢查井)

3.3 管道預處理

3.3.1管道清洗及疏通

污水管道在長期運行過程，不可避免會產生沉積物，造成管道的淤堵。因此，在噴涂修復開始前需先對管道進行清疏。該工程采用高壓清洗水車進行清洗。清洗時，地面施工人員反復牽拉清洗管，增加管內水流動力，將管內沉積物清理出來。對于高壓清洗困難的管段，配合采用機械清洗進行疏通。即在鋼絲繩后連接專用清管器，通過檢查井兩端絞車，反復牽拉鋼絲繩，直至管道內部沉積、障礙物清理出來。機械清洗障礙物后，采用高壓水車進行二次清洗，以達到內襯修復要求。管道清洗工序如圖4所示。

圖4 管道清洗示意圖

3.3.2結構性缺陷處理

對滲漏嚴重的管道，采用專用堵水材料進行堵水。對錯口、脫節部位，采用水泥砂漿抹平。

3.4 管道檢測

預處理完成后，對待修復管道采用CCTV進行檢測，并根據檢測結果判斷預處理結果是否滿足要求。管道預處理要求如下：

(1)預處理后管道內應無沉積物、垃圾及其他障礙物；

(2)預處理后管道內不應有影響施工的積水；

(3)預處理后管道內不應有滲水現象；

(4)預處理后管道表面結凈，無影響襯入的附著物，尖銳毛刺，突起現象。

如不滿足要求則應再次進行預處理，直至滿足要求后將檢測視頻記錄留底。

3.5 噴涂修復技術施工

3.5.1漿料攪拌

噴涂前，現場配置噴涂漿料，灰漿的有效時間視現場情況不同控制在30min以內。每次攪拌的灰漿量，在規定的時間內用完；不能將已經固化的灰漿加水拌和后繼續使用。在使用過程持續攪拌，以保持灰漿有足夠的流動性，以防止灰漿在使用過程變硬。

3.5.2噴涂施工

內襯噴涂共分兩層進行，噴涂總厚度控制在5cm。第一層內襯澆筑前，先將鋼絲網(規格為直徑3mm)在管道上固定，進而再進行人工噴涂，澆筑厚度為2cm。第一層噴涂完成后靜置4h，再進行第二層澆筑，第二次澆筑層厚度為3cm。每層噴涂結束，應對照預先設置的計量釘，以保證噴涂厚度滿足要求。

噴涂工人采用專用噴槍在管道內進行噴涂施工，采取快速掃槍的噴涂方式。一個回次噴涂完成，待初凝過后，變換旋噴方向即可進行下一回次的噴涂。經過多次類似噴涂直到噴涂厚度滿足要求為止，整個噴涂過程即為完成。嵌入式的粘結劑可保證任何時候增加噴涂層的作業要求。鋼絲網骨架固定施工如圖5所示，人工噴涂施工如圖6所示。

圖5 鋼絲網骨架固定施工

圖6 人工噴涂施工

在噴涂作業前后，時刻注意環境溫度對噴涂效果的影響：

(1)高溫作業(26℃以上)：在環境溫度或管道表面溫度超過37℃時，不應進行噴涂施工。將材料放置在陰涼處保存，保持待噴涂管道涼爽。在環境溫度超過26℃但不及37℃，若需延長灰漿的使用時間，工程施工人員可使用涼水或冰水攪漿。在這類高溫環境中進行施工，提醒工程人員要確保修復基體表面處于飽和-干燥(SSD)狀態。

(2)低溫作業(<7℃)：在進行噴涂作業之前，要求作業人員確保在噴涂后72d內的，環境溫度不會降低到7℃以下；在施工過程，環境溫度和基體表面溫度均不得低于7℃。低溫將延緩材料的凝固及強度的增長。

3.6 竣工驗收

噴涂修復完成后，采用CCTV對修復質量進行驗收。驗收主要包括兩個方面：

(1)修復管道驗收要求：①修復后更新的管道應無滲水、滴漏等現象；②內襯表面應光潔、平整，無局部劃傷、裂紋、磨損、氣泡、褶皺等影響管道結構和使用功能的損傷和缺陷。

(2)離心噴涂修復驗收要求：①工程外觀檢查：噴涂材料與待修管道之間無任何間隙，噴涂材料不能有任何局部脫落和坍塌。噴涂材料的表面應當連續、均勻、光滑，不出現肉眼可觀察到的水泡，氣泡。整個噴涂表面不能出現任何形式的裂縫[1]。②噴涂厚度檢查：噴涂時通過計量釘來檢驗噴涂的厚度。

噴涂修復后管道內情況如圖7所示。

圖7 噴涂修復后管道內情況

4 結語

此次大口徑玻璃鋼夾砂管的修復實例表明：非開挖噴涂修復工藝在管道內壁形成光滑的保護層不僅可以解決管道滲漏、破損等結構性缺陷問題，還可以起到防腐、防水垢等作用。使排水管道的過水能力和使用壽命均得到大幅度提升。同時結合非開挖噴涂修復效率高、對地面交通及行人影響小、無環境污染、修復后較短時間內即可恢復通水(約4小時)等優勢。未來在排水管道修復改造上定會有更為廣闊的前景。