排水管道Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損非開挖快速修復(fù)施工技術(shù)研究

張夢洋

廣州市第三建筑工程有限公司 廣東 廣州 510050

早期興建的城市管網(wǎng)系統(tǒng)隨著社會城鎮(zhèn)化的迅速發(fā)展和長時間使用，出現(xiàn)結(jié)構(gòu)性破損，已無法發(fā)揮原設(shè)計排水功能，是造成城市內(nèi)澇的主要因素[1-4]。而受到道路交通條件等客觀因素的限制，無法對使用中的排水管道進(jìn)行開挖修復(fù)，在此施工條件下，非開挖原位修復(fù)方式得以很好地發(fā)揮其技術(shù)特點。在管道不同破損程度中，Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損是管道非開挖修復(fù)質(zhì)量控制的最薄弱部分[5-9]。本文對排水管道Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損紫外光固化原位修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并給出了針對性的紫外光固化修復(fù)工藝改進(jìn)措施。

1 工程概況

廣州市天河區(qū)棠下涌河涌流域面積約9 000 000 m2，長約3.9 km。棠下涌坡降較緩，平均坡度0.12%，科韻路以南段明涌屬于感潮河段，枯水季節(jié)水深約0.1 m。

本項目對棠下涌流域內(nèi)排水管網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行隱患排查及修復(fù)，缺陷點共計1 265處。開挖修復(fù)需新建檢查井共146座；新建Ⅱ級φ300 mm混凝土管道共86 m；φ400 mm混凝土管道共23 m；新建雨水口共17座；476環(huán)需采用局部CIPP（原位固化法）原位修復(fù)；紫外光固化修復(fù)共6 189 m。

2 工程重、難點分析及解決方案

2.1 重、難點分析

1）對UV-CIPP內(nèi)襯軟管進(jìn)入管道過程進(jìn)行分析，作業(yè)空間狹窄，無法使用大型設(shè)備，在修復(fù)軟管進(jìn)入破損管道過程中需做好軟管的保護(hù)措施，確保其充氣固化前不發(fā)生破損。

2）Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損對排水管道的影響程度極高，常規(guī)的修復(fù)方式難以保證修復(fù)質(zhì)量，只能滿足短期使用要求，需要解決破損嚴(yán)重的Ⅲ級病害，保證修復(fù)后排水管道能夠長期使用。

3）病害管道修復(fù)完成后周邊空洞、軟弱土層若得不到有效處理將影響管道修復(fù)層的耐久性，易造成二次損壞。

2.2 解決方案

1）UV-CIPP內(nèi)襯軟管通過滑輪組到達(dá)管道內(nèi)部，并在管道底部鋪設(shè)底膜，避免軟管與路面或井壁直接接觸。紫外光燈行進(jìn)速度根據(jù)不同時段調(diào)整電纜卷盤旋轉(zhuǎn)速度，解決UV-CIPP內(nèi)襯軟管在定型前由外力造成的破損問題。

2）對管道Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損點采用CIPP修復(fù)＋紫外光固化整段修復(fù)方式，對管道破損嚴(yán)重部位進(jìn)行雙重修復(fù)，彌補(bǔ)墊襯法修復(fù)強(qiáng)度稍低的缺點，提高管道修復(fù)的質(zhì)量和整體性。

3）在管道破損點周邊運用高壓注漿方式將注漿液填充滿周邊土層內(nèi)部及空隙，形成止水帷幕及管道保護(hù)層，避免管道周邊土壤流失、土層松動等造成修復(fù)后管道的二次破壞。

3 施工技術(shù)要點

1）井道通風(fēng)、氣體檢測。排水管道非開挖修復(fù)施工屬于具有危險性的有限空間作業(yè)，因此施工期間必須做好井道通風(fēng)、有毒氣體檢測及個人防護(hù)等安全措施，確保下井施工人員生命安全。

2）封堵氣囊、管道清洗。修復(fù)管段兩端封堵氣囊，并安排專人定時檢查氣壓和上游水位，若有泄壓情況出現(xiàn)，應(yīng)立即充氣補(bǔ)壓。管道清洗要將管道內(nèi)雜物、淤泥、磚塊清理干凈，同時要用高壓水槍沖洗管壁，要求管壁上無雜物、無毛刺，保證修復(fù)軟管材料能與舊管道緊密貼合，提高管道修復(fù)后的整體性。管道封堵、導(dǎo)流調(diào)水如圖1所示。

圖1 管道封堵、導(dǎo)流調(diào)水示意

3）CCTV內(nèi)窺鏡視頻檢測。修復(fù)作業(yè)進(jìn)行前，對待修復(fù)排水管道進(jìn)行CCTV內(nèi)窺鏡視頻檢測，對排水管道清理情況進(jìn)行分析檢查，準(zhǔn)確掌握待修復(fù)管道的具體狀況。

4）CIPP點狀局部修復(fù)。本項目選用的硅酸鹽樹脂，一環(huán)修復(fù)長度0.3～0.4 m，先將氈筒用選用的樹脂浸透，包裹于氣囊表面，利用信息化監(jiān)控手段引導(dǎo)至管道破損處，充氣加壓使氣囊充滿管道截面，氈筒被壓在管道內(nèi)壁，保持氣囊壓力直到樹脂固化為止，氣囊放氣后抽出管道，再利用CCTV內(nèi)窺鏡視頻檢測修復(fù)質(zhì)量。

5）鋪設(shè)底膜。利用支架及預(yù)留在管內(nèi)的繩子將底膜從結(jié)束井拉到開始井。底膜鋪設(shè)在待修復(fù)管道的下半部，并且在管道兩端至少留有800 mm長度底膜，采用膨脹螺栓或其他方式固定在管道口外。

6）安裝滑輪、拉入軟管。在下井作業(yè)安裝滑輪時，要求滑輪兩端深入井壁內(nèi)不少于3 cm，避免拉入軟管時滑輪掉落，對軟管造成損壞，保證材料質(zhì)量不受影響。拉入軟管時，要在井口上方放置滑輪并固定，使軟管從材料箱內(nèi)通過滑輪到達(dá)管道內(nèi)部，注意不可使軟管與路面或井壁直接接觸，應(yīng)通過井口上方和管口處的滑輪使其進(jìn)入管道。軟管應(yīng)使用卷揚(yáng)機(jī)勻速、平緩拉入，不可人工拉入，拉入速度不大于5 m/min。應(yīng)盡量避免軟管從材料箱到管道的過程中受到損傷，軟管應(yīng)在兩端井口伸出50 cm。

7）扎頭安裝。井口兩端安裝扎頭時，使用和修復(fù)管道管徑相適應(yīng)的扎頭，并且使扎頭能伸入管道中。在對扎頭進(jìn)行綁扎軟管時，要注意綁扎密實，不發(fā)生漏氣，綁扎時注意要用2道緊繩器，緊繩器要位于扎頭凹槽處，2道緊繩器呈30°角扎緊，且2道緊繩器扎緊的方向應(yīng)相反。

8）充氣。軟管打壓充氣時應(yīng)分2次進(jìn)行，先檢查扎頭捆綁是否牢固，再依次開啟發(fā)電機(jī)和高壓風(fēng)機(jī)，并注意應(yīng)待高壓風(fēng)機(jī)運行2 min后，再開啟高壓風(fēng)機(jī)排氣閥，使壓縮空氣注入軟管。氣壓速度應(yīng)逐漸上升，不可直接高壓充氣，以免造成軟管皺痕，影響修復(fù)質(zhì)量。當(dāng)軟管已經(jīng)撐起管身時，應(yīng)固定保壓一段時間，避免停止打壓后立即坍塌。保壓時間應(yīng)根據(jù)管徑而變化，最低應(yīng)不少于30 min。

9）紫外光燈固化軟管。紫外光燈架體應(yīng)根據(jù)不同管徑選擇相適應(yīng)的燈腿，應(yīng)使燈架盡量處于居中位置。固化開始和結(jié)束時，應(yīng)依次打開或關(guān)閉紫外光燈，要求紫外光燈打開或關(guān)閉間隔為30 s，紫外光燈行進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)不同時段調(diào)整電纜卷盤旋轉(zhuǎn)速度，初始和結(jié)束階段應(yīng)控制在0.2～0.3 m/min，其他階段應(yīng)根據(jù)管徑調(diào)整相適應(yīng)的速度，應(yīng)勻速行進(jìn)，不可驟然加速或減速。

10）拆除紫外光燈。固化結(jié)束后，應(yīng)先關(guān)閉高壓風(fēng)機(jī)，再拆除滑輪、扎頭。井口兩端多余部分應(yīng)切割掉，切割時注意要多出修復(fù)管道2 cm，并用速干防水砂漿將接駁處涂抹平整。

11）軟管固化后期處理。修復(fù)完成后，利用CCTV內(nèi)窺鏡再次進(jìn)行視頻檢測，應(yīng)在隱患病害點處停留，并給予特寫鏡頭。檢測完成后撤出井下人員及設(shè)備后方可拆除氣囊，恢復(fù)管道使用功能。拆除氣囊時不可直接放氣，要緩慢泄壓至一定程度后方可放氣。

12）管道周邊注漿措施。固化作業(yè)完成后，在病害點管道上方采用高壓注漿。注漿孔應(yīng)均勻分散在管道上方，使管體周邊空洞得以填補(bǔ)、土體固結(jié)，防止因管道周圍土體失穩(wěn)而對修復(fù)后的管道造成破壞[10]。

13）信息化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用。為能準(zhǔn)確了解管道的損壞程度以及保證施工質(zhì)量，運用信息化監(jiān)控技術(shù)尤為重要。通過CCTV內(nèi)窺鏡進(jìn)行病害點檢測判定、修復(fù)監(jiān)測、可視化驗收，提高了施工精準(zhǔn)性，節(jié)約了施工成本，并且適用性強(qiáng)，可用于各種管徑排水管道的修復(fù)。

4 結(jié)語

本文以廣州市天河區(qū)棠下涌流域內(nèi)排水管網(wǎng)修復(fù)項目為背景，分析了管道破壞情況及紫外光原位修復(fù)方法，提出了具體的控制對策。通過采用優(yōu)化UV-CIPP內(nèi)襯軟管進(jìn)入管道方式、病害點局部點修加強(qiáng)、管道周邊注漿等技術(shù)措施，使得Ⅲ級結(jié)構(gòu)破損排水管道得到很好的修復(fù)，保證了施工質(zhì)量，滿足了現(xiàn)場施工需求。

本文對排水管道原位修復(fù)的成功實施，為類似工程施工提供了重要依據(jù)。

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