紫外光固化法修復技術質量控制問題與討論

【摘 要】針對紫外光固化法修復技術在市政排水管道修復工作中的質量控制問題，結合國家標準與實際工程經驗，從檢測、設計、施工三個環節出發，分析關鍵問題節點并提出解決方案，此外基于施工工法對褶皺、破裂、凸起、變色等常見表觀質量缺陷進行枚舉分析。

【關鍵詞】市政排水； 非開挖修復； 紫外光固化法； 質量控制； 表觀質量

【中圖分類號】TU992.05【文獻標志碼】A

1 紫外光固化法由來

紫外光固化法（UV-CIPP）作為非開挖修復中原位固化法CIPP（Cured-in-Place Pipe）的一種衍生工藝，是國內外廣泛應用的非開挖管道修復技術之一，該方法具備耗時短、施工面小、噪音粉塵污染少、修復后管道整體性強等優勢［1］。其歷史可以追溯到19世紀70年代，英國工程師Erid Wood首次提出采用熱固性樹脂與玻璃纖維混合進行內襯固化的CIPP工藝。1990年Brandenburger公司成功研發出無縫合內襯軟管，并將此工藝引入城市污水管網修復領域［2］。隨后數年經過BKP Berolina、Impreg/Mutiliner等多家公司的研發與完善，紫外光固化法最終形成了如今以內膜、玻璃纖維增強層、外模、紫外光保護層四層結構軟管搭配配套施工工藝的形式。2008年Saertex公司將紫外光固化法引入中國，經過數年的推廣與本土化調整，于2016年前后紫外光固化法被廣泛使用于北京、上海、廣州、深圳、杭州、廈門、成都等城市的排水管網修復領域［3］。

紫外光固化修復技術常用于管道結構性缺陷修復，適應于圓形、蛋形、橢圓形等非常規形狀的管道，管徑適用范圍為150～1 800 mm［4］。內襯管固化后厚度薄、強度高，輕微降低管道內徑的同時降低了粗糙系數，保障了修復后管道的過流能力，另外經修復后的管道有較強的完整性有利于后期管養維護［5］。

2 修復流程及質量控制要點

2.1 檢測階段

按照傳統的建設工程考慮，修復流程可分為檢測、設計、施工三個階段，其中檢測階段作為后續工作的基石，其主要流程見圖1。

2.1.1 界定工作邊界

檢測與施工作業在管道預處理環節存在一定重疊，若將預處理壓力側重于檢測環節則勢必增加該環節的工程量，并且由于預處理擾動和后續修復工藝不足導致缺陷進一步擴大；反之則可能導致檢測工作做不到位，無法反映管道實際缺陷。

為避免以上問題在常規的檢測解決功能性缺陷、施工解決結構性缺陷的思路上，可通過將清除管道內板結混凝土、暗井修復，水下檢測等列入檢測任務，將4級破裂導致的局部塌陷列入施工任務并單獨計量，以降低兩者工作交叉從而減少上述問題。

2.1.2 復核下墊面信息

部分現狀管線實際排向、長度、管徑信息與管探信息不符，或存在變徑、閥門、暗井、暗接等問題，在本環節需要進行復核從而保障后續設計工程量的準確。

2.1.3 標準化檢測方法

檢測視頻的命名、信息標識，拍攝方向、特寫距離、拍攝角度、行進速度等受到操作人員拍攝習慣影響，另外不同檢測設備間分辨率，燈光強度、色差也存在差異，人為與機械因素都會造成檢測視頻之間的差異，甚至拍攝失真等問題。應根據DB 37/T 5107-2018《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》中規定的拍攝方式基礎上進一步量化參數，規范操作設備，組織培訓考核，降低人為、設備因素影響。

2.1.4 量化缺陷判讀標準

（1）DB37/T5107-2018《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》內對缺陷的界定多以管徑或壁厚的百分比形式呈現，模糊空間較大實操過程不好界定；

（2）軟件判讀管道缺陷雖可定量描述缺陷，但受限于檢測視頻拍攝形式、角度，目前實際應用中問題仍然較多；

（3）人工判讀作為國內目前主要采用的判讀形式，判讀結果直接受判讀人員的工程經驗和主觀感受影響，個體差異較大。

為了解決以上問題可建立一套完整的判讀參照系，細化判讀標準，并通過集中培訓方式進行人員訓練，定期考核，降低人為影響。

2.2 設計階段

設計階段主要流程見圖2，該階段需結合檢測資料、管網狀況、居民及交通情況綜合考量，確保設計內容的落地性和可靠性。

2.2.1 前期資料復核

管道修復工作前期資料雖然種類較少，主要可分為管探資料、檢測報告、影像資料三類，但由于管段數量多，體量較大，且經常需要返工、復測等工作，所以建立動態任務臺賬，根據任務范圍查缺補漏并實時更新尤為重要。

2.2.2 明確修復原則

國內現有的整體、局部修復方式既有在使用條件上存在交叉，又在問題處理方面互補。工藝的選擇需結合時間成本、社會成本、經濟成本、施工條件、安全性、使用年限等因素的綜合考慮。通過明確各工藝在項目中的應用條件，制定修復原則，有效降低溝通成本，提高設計效率。

2.2.3 特殊問題分析

針對4級錯口、脫節等結構性缺陷，常見的局部修復手段受制于管口端的高低差或距離難以有效實施，此種情況需通過探究來水量、流量、包封情況等影響綜合考慮，推薦以整體修復代替點狀修復。

2.3 施工階段

紫外光固化法作為整個非開挖修復工程鏈條的末尾，修復效果與檢測、設計及施工工藝息息相關，施工階段主要流程見圖3，該環節的質量控制需主要關注以下幾個環節。

2.3.1 進場材料質量管控

由于紫外光原位固化過程不具備可逆性，一經硬化很難拆除，所以前置性的質量把控尤為重要。可通過對材料分批次設立試驗段，建立前置性的管控檔案對材料質量進行管控。

市政工程董林沛， 陳名岳： 紫外光固化法修復技術質量控制問題與討論

2.3.2 參數化與操作記錄

不同廠家的材料在施工細節、參數上各有不同，同一個施工班組在使用不同廠家材料時修復效果受其操作習慣影響較大，出現質量問題難以溯源。為了便于管理應要求各材料廠商提供詳實可控的操作指南，并針對施工中關鍵環節進行參數量化，做到標準直觀可控。同時可參考德國DWA標準，對施工設備、施工參數記錄功能進行要求，并建立儲存臺賬。

2.3.3 把控關鍵施工環節

施工過程中主要存在的問題與原因有：

（1）帶水作業——樹脂乳化發白或硬化不充分。

（2）拖拽時不配備萬向節——軟管形成螺旋狀紋理。

（3）充氣保壓速率、壓強、時長等不符合材料要求——軟管與現狀管貼合度差。

（4）未清除紫外光燈與內膜接觸部位前次施工剩余硬化樹脂——內膜破裂進而形成氣道、滲水等諸多問題。

（5）紫外光波譜未校準、燈架型號不匹配——固化效率差、內襯管上下固化不均。

（6）燈行走速度不符合廠家要求——軟管未硬化或硬化過渡、甚至內膜焦化黏連無法撕扯。

（7）下料尺寸過小/過大——軟管無法貼合原管道或產生縱向褶皺。

（8）扎頭預留距離過小——采樣時樣塊尺寸數量不足等。

3 常見問題與原因分析

3.1 常見問題

根據實際施工經驗將常見的問題總結成以下7類，總結問題原因的同時，參考Impreg、Saertex等德國材料廠商提供的施工說明簡要闡述施工中的注意事項。

（1）褶皺。縱向褶皺、環向大褶皺、環向小褶皺、轉彎處褶皺（圖4、圖5）。

（2）白斑。凸起處白斑、凹陷處白斑、整體白斑、腐爛狀白斑（圖6、圖7）。

（3）凸起。小凸起，大凸起、凹陷狀凸起、螺旋狀凸起。

（4）內膜殘留。部分內膜殘留、內膜整體未扯出。

（5）變色。發白、泛黃、不均、絨毛狀白色（圖8～圖12）。

（6）脆裂。環向、不定向蔓延脆裂（圖13）。

（7）修復后無管道特征（圖14）。

3.2 原因分析

導致以上7種常見問題的原因可大致分為八類：

（1）紫外光燈行走速度或燈架尺寸問題：變色、凸起處白斑、內膜殘留、絨毛狀白色。

（2）充氣過快保壓不足與聳動拖拽、未使用萬向節等問題：環向大/小褶皺、環向脆裂、螺旋狀凸起。

（3）內膜破損并帶水作業：腐爛狀白斑、發白變色。

（4）內膜破損問題：外模未開放氣孔：不定向蔓延脆裂、凹陷處白斑。

（5）材料尺寸問題：縱向褶皺（過大）、修復后無管道特性（過小）。

（6）管道預處理不合格：大凸起、凹陷狀凸起。

（7）施工流程問題：內膜殘留，端頭環向大褶皺。

（8）無法避免的問題：轉彎處褶皺、小凸起等。

除以上八種常見修復問題外還可能出現密集氣泡狀孔洞、管底隆起、薄厚不均等問題，此類問題主要是由于材料生產樹脂配比有誤、真空灌注階段漏氣、高溫環境存放、外膜破裂樹脂遇水乳化、樹脂粘性不足等問題導致。

4 結論

紫外光固化法修復技術在我國的應用尚處于發展階段，對于現有行業標準，基于德國、日本，英國標準制定的相關參數與指標仍需要進行本地化的磨合與修訂，例如建議增加腐蝕等缺陷的分級，將完全喪失管道結構但保留管狀空洞定義為4級腐蝕；另外細化脫落缺陷的表達，采用位置+級別方式標定，級別按脫離原位的程度劃分等。

國內紫外光固化修復行業材料生產商、從業人員的規模正迅速擴張并逐步進入同質化競爭階段。伴隨著價格與工藝的透明化，圍繞生產效率、產品穩定性、易操作程度、環境污染程度的競爭將更加激烈。從質量控制角度出發，一本涵蓋市場主流設備，區分材料特性，對主要施工參數，控制因素予以規定，并能針對現場問題給出指導性方案的操作手冊將成為必不可少的管理工具。同時為便于追溯施工過程中的關鍵參數，對固化設備記錄功能的要求也將日益提高。

新的工程模式對管理方式的影響同樣不容小覷，按總承包模式將檢測，設計，施工三個步驟融為一體統籌實施雖然可以有效節約時間成本，但同時會帶來工程造價方面的不可控因素，如何在靈活與經濟之間找到平衡點將成為建成區以修復為主的管網相關工程的主要話題。

參考文獻

［1］ 馬保松.非開挖管道修復更新技術［M］. 北京：人民交通出版社，2014.

［2］ 遆仲森. 城鎮排水管道非開挖修復技術研究［D］.中國地質大學，2012.

［3］ "董小琴. 淺析紫外光固化技術在市政污水管道修復項目的應用—漳州水仙大街道路改造工程為例［J］.價值工程，2019（34）：176-178.

［4］ "張又德. 紫外光固化非開挖管道修復技術的應用［J］.天津建設科技，2022（32）：37-40.

［5］ "吳堅慧，魏樹弘. 上海市城鎮排水管道非開挖修復技術實施指南［M］.上海：同濟大學出版社，2012.

［作者簡介］董林沛（1990—），女，碩士，工程師，研究方向為管道非開挖修復。