紫外光固化法在排水管網修復工程中的應用

李耀龍

（中鐵一局集團有限公司，陜西西安 710054）

0 引言

國內早期城市發展中地下管網普遍存在“重地上，輕地下”的現象，管網建設標準較國外低，加上管道修建年代久遠，大量管道出現損壞現象，不僅降低了管網的排水能力，而且引發了污水溢流、地下水進入污水處理系統、市政道路塌陷等諸多問題，嚴重影響城市壞境及安全，故城市排水管網修復刻不容緩[1]。

1 工程背景

東曉南路為海珠區的一條南北走向的交通主干道，上方高架橋為主導道，下方輔導為（單側）3 車道，交通量較大，路邊緊鄰商鋪，輔道下方除了污水管道之外，周邊還存在雨水管、燃氣、通信、自來水管等多種市政管道，故施工過程中交通疏導、安全文明施工等為項目重點控制目標。

本項目東曉南路東側污水路面發生部分塌陷，經現場勘察發現主要原因為管道滲漏引起管道周邊水土流失，導致道路下方脫空而塌陷?，F場對塌陷區進行了搶修處理。為杜絕其他位置再次發生類似事件，對東曉南路污水管道進行全面摸查，并制定科學的修復方案，快速有效地完成管道缺陷修復，恢復該管道的結構與功能，同時保證市民的出行安全。

2 管道摸查與評估

2.1 交通疏導

施工地點位于市政交通主線，交通量大，現場調查采用錯峰作業。通過交警部門溝通報備后，采用鐵馬（安裝警示燈）、錐桶對管道所在車道進行圍蔽，并在來車方向設置施工警示牌、及爆閃燈，同時安排專業交通疏導確保交通通暢。

2.2 管道封堵及導水

現場對待檢測段進行管道通風及氣體檢測合格后，專業潛水員采用氣囊對待檢測段管道兩端及支管進行封堵。然后根據管道流量，采用200mm 口徑潛污泵對管道上游污水進行導排，避免管道上游污水溢流，同時保證迎水端氣囊安全。再采用100mm 污水泵對待檢測管段內污水進行抽排，為CCTV 機器人作業提供合適的工作環境。

2.3 管道檢測

現場對CCTV 機器人進行調試后，在控制電腦上設置好管道檢測信息，然后將機器人從檢查井下放至管道內，檢測員通過控制電腦操控機器人在管道行走獲取內窺影像，對管道內的缺陷位置進行重點拍攝，對獲取視頻進行處理、統計及分析，形成管道檢測報告。

3 制定修復方案

3.1 管道缺陷情況介紹

現場通過管道CCTV 機器人對W3～W25 共22 段管道（管道為D900 鋼筋混凝土管，埋深3.5～4.5m）進行內窺檢查，其中18段管道存在嚴重缺陷，涉及管道594.5m，其中二級以上腐蝕、錯口、滲漏、脫節、接口處材料脫落等結構性缺陷及障礙物、沉積等功能性缺陷36 處。

3.2 確定管道修復方案

由于管道缺陷眾多且較嚴重，已經嚴重影響管道結構安全及正常使用?？紤]到管道所在位置，交通壓力大、周邊管線多、緊鄰高架橋及房屋，若采用開挖修復，存在施工風險高、橋梁（房屋）保護投入大、施工周期長、環境影響大等問題，因此本工程采用非開挖修復法，加之管道缺陷密度大，需對管道整體修復。紫外光固化法具有工藝成熟、設備簡單、操作方便、安全風險低、質量易保證等特點，而且修復后管道的整體強度、環剛度及管道水密性等綜合性能要高于其他的方法，故本工程采用紫外光固化法，如圖1 所示。

圖1 紫外光固化內襯修復

紫外光固化法修復所用的材料主要為玻璃纖維軟管，因本工程管道缺陷較為嚴重，需對其進行結構性修復，采用玻璃纖維增強CIPP 結構性修復，對于埋深為3.5～4.5m 的D900 管道，采用壁厚為10.28～11.54mm 的玻璃纖維軟管。

4 管道紫外固化法修復

4.1 工藝流程（見圖2）

圖2 紫外光固化內襯修復工藝流程

4.2 管道通風檢測及封堵導流

施工作業前，需進行管道通風及氣體檢測，控制井內CO 含量小于16ppm、H2S 含量小于6.6ppm、甲烷等可燃氣體含量低于0.5%、氧氣含量不小于19.5%同時小于23.5%，作業人員下井作業前應進行持續通風。為給管道修復作業提供作業條件，必須將管道修復區段上下游進行臨時封堵，然后對修復區段的污水進行抽排及上游污水的導排。管道臨時封堵采用氣囊管堵進行封堵，氣囊尺寸應與待封堵管道尺寸相符，氣囊在使用前，應完好無損無氧化現象方能用于管道封堵。

4.3 管道清洗及局部處理

在進行作業之前對管道內壁進行預處理，保障管道內表面潔凈。管道預處理包括對井室內雜物、管道內沉積、結垢進行清理。井室內雜物清理采用人工清理，管道內結垢采用銑刀機器人進行清理。對于管道存在的沉積物，堵水抽水后使用高壓清洗車進行疏通，使管壁周圍清潔，并用吸污車將管道下游檢查井內沖出的淤泥、沉積物進行吸取清理。

4.4 CCTV 檢測合格

為保證修復固化材料進入管道前管道內壁無浮渣沉積物滿足修復要求，需對管道內壁進行CCTV 修復前管道內壁進行確認，以保障固化材料順利導入。

4.5 拉入內襯軟管

4.5.1 拉入底膜、安裝牽拉限制滑輪

為防止內襯軟管在拉入舊管時與管底摩擦，致使襯管受損害，拉入軟管之前在原有管道內鋪設墊膜并固定在原有管道兩端，墊膜覆于原有管道底部，且覆蓋大于1/3 管道周長，長度控制在兩端各超出舊管道800mm。墊膜拉展鋪平后，兩端用壓條固定。

4.5.2 軟管折疊、平整拉入原有管道

沿管底墊膜將浸漬樹脂軟管平穩、緩慢地拉入原管道，拉入軟管過程中，不得磨損或劃傷軟管，兩端應比原有管道長出300～600mm；軟管拉入后，宜對折放置在軟墊底膜上。

4.6 端口安裝、綁扎

在要固化軟管兩端各安裝一個扎頭。扎頭安裝好后，連接風機與扎頭之間的氣管、氣壓表管，兩端先外套相應規格的扎頭袋，以保護軟管外露部分在充氣時不致過度膨脹；將相應規格的扎頭完全插入軟管后進行綁扎，綁扎宜使用二個扎緊方向相反的緊繩器，扎頭安裝后整平扎頭袋，應使扎頭袋（或扎頭布）的內端插入舊管道管口0.2m 以上，外端超出扎頭。

4.7 紫外光固化設備安裝及軟管沖氣

開啟臨時供電及高壓風機，待高壓風機運行2min 后，開啟高壓風管排氣閥使壓縮空氣進入軟管內。通過排氣閥控制軟管內空氣的流量使軟管內氣壓上升速度為10mbar/min；當軟管內氣壓達到100mbar 時，應通過排氣閥控制使軟管內氣壓上升速度為50mbar/min，當氣壓達到200mbar 時，通過排氣閥控制使軟管內氣壓保壓40min[2]。

4.8 紫外光固化

紫外燈架的行走速度應能保證軟管樹脂固化完全，根據樹脂材料的最佳固化時間、內襯管管徑和壁厚合理控制紫外光燈的前進速度。

初始階段行走速度宜控制在0.20～0.30m/min，過程中通過控制臺觀察紫外燈架行走里程并留意線纜標記。當距離終點0.5m時，行走速度控制在0.20～0.30m/min[3]。紫外光固化過程中，內襯管內保持一定的空氣壓力使內襯管與原有管緊密接觸，樹脂固化完成后，關閉空壓機并緩慢降低管內壓力。管內壓力降至大氣壓后，應先拆除滾筒和滑輪，再拆除充氣管、扎頭端蓋，最后取出紫外燈架，并卸下控制電纜、牽引繩。

4.9 端口及支線處理

修復管道完成全內襯固化施工后，使用切割機切除固化后多余的內襯管，并在內襯管口與待修復管口的縫隙涂速凝型快速止水物或安裝密封止水條，防止修復內襯管道與檢查井側壁發生滲漏現象。

4.10 視頻檢測及質量驗收

管道修復完成后采用CCTV 檢測管道修復后的外觀質量。管道內壁平順無褶皺、凸起等現象。

5 效益分析

本工程D900 管道594.5m，對比傳統的開挖換管修復方法，在經濟經濟效益及社會社會效益有較大的提升，其中社會效益主要表現在降低了施工對城市居民的影響；經濟效益主要表現在施工措施、施工工期節約，減少項目成本投入。本工程紫外光固化法工期30d，傳統開挖工期需70d，管道經濟對比差值為337萬。

6 小結

紫外光固化法無須對現場進行開挖，施工不受周邊其他管線影響，也不會對附近建（構）筑物基礎產生任何擾動，安全性、修復效率高，可最大程度減小施工對城市居民日常生活的影響，可用于修復混凝土管、HDPE 塑料管、玻璃鋼管、球墨鑄鐵管、鋼管等各種管道的修復，同時D300～D1500 各級管徑管道適用，主要針對管道整體性修復，可根據管道破壞情況進行半結構性修復或結構性修復，固化后的玻璃纖維內襯管可根據設計需要具有一定強度及剛度，可與原有管道共同承受管道內部的水壓及管道外部的水土壓力。修復后管道水密性高，管道內表平整光滑，降低了管道水力摩阻系數，對管道的結構強度及運營能力有極大的提高。主要缺點是無法修復管道Ⅱ級及以上的變形缺陷，其主要材料玻璃纖維內襯軟管內有感光材料，會因高溫和光線照射導致內襯材料固化而報廢，運輸、保管要求較高?？傮w而言，采用紫外光固化法修復地下管網是一種較好的選擇方案，在同類工程有較好的參考及借鑒價值。