非開挖修復UV-CIPP 技術在城市排水管網缺陷改造中的應用

王陽陽

（中鐵十五局集團城市建設工程有限公司，河南洛陽 471000）

0 引言

隨著城市建設的發展，地下管道鋪設得越來越多，排水管道缺陷嚴重影響著城市生態環境質量和人民群眾生命財產安全[1]。為了確保城市生產和居民生活的正常進行，管網缺陷改造問題亟待解決。管道修復技術可分為開挖修復和非開挖修復[2]，由于城中地下管道錯綜復雜，再加上周邊建筑物的存在，采用非開挖修復技術相對于開挖修復技術對城市生活影響較小，主要應用于老舊管網的修復缺陷改造[3-4]，其中非開挖修復UV-CIPP 技術具有施工效率高、速度快、工期短、質量高等特點，目前已在國外管道修復缺陷改造工程中得到廣泛應用[5-6]。

本文以信陽市城區排水管網缺陷改造非開挖修復項目為例，研究分析非開挖修復UV-CIPP 技術的應用，并總結其施工技術特點、施工操作要點及應用效果，對類似管網缺陷改造項目具有較強的借鑒意義。

1 工程概況

信陽市城區排水管網缺陷改造非開挖修復項目位于信陽市主城區，周圍多為商業中心、小區、學校，車輛較多、人流量大，主城區雨污水管網總長約1.1 km，管徑為D400—D1350。該項目施工線路長，遍布信陽市城區，存在作業量大、施工作業困難、工期長，同時對城內交通、路政和市政影響大等問題，經過現場施工情況分析，采用非開挖修復UVCIPP 技術對管道缺陷進行改造，以保證管網完好和暢通，確保管網系統正常運行。

2 非開挖修復技術特點及內襯參數

2.1 UV-CIPP 技術特點

1）采用非開挖修復技術，施工時間短，不需要開挖任何土方，施工設備占地面積小，對周圍交通及居民影響小，基本不影響市容市貌。

2）UV-CIPP 內襯技術不受溫度影響，可在0℃～35 ℃的環境溫度下施工，施工質量高。

3）內襯管材質具有耐磨損、耐腐蝕、流阻小、強度高的特點，內襯管與舊管道緊密貼合，基本不影響過流通徑。

4）內襯管道可為圓形、橢圓形、蛋形等截面。

5）施工成本低，相比開挖換管，成本優勢明顯。

6）采用紫外光固化，節約能源，安全度高，保護環境，符合綠色施工要求。

2.2 UV-CIPP 技術難點

1）安全風險大：管道多為污水，存在有毒有害氣體，涉及有限空間作業，危險性大。

2）交通導改難度大：項目主要位于城市老城區，無法大面積開挖，車多人多，交通擁擠。交通導改，減少對居民生活的影響為項目重難點。

3）管道內部不確定因素多：原有管道，因施工年份久遠，后期經常有不確定管線平行、縱向交叉通過，給施工進度管理帶來較高要求。如何合理組織施工工序，減少相互干擾為項目重難點。

4）季節性不利條件影響大：施工容易受高溫、多雨季節影響，連續施工作業難度大。

5）隱蔽工程質量要求高：管道多為城市道路下部鋪設，施工質量標準要求高。

6）管道倒排難度大：修復前需要進行管道封堵，管道內部雨污水需要倒排，在施工過程中需要一直倒排，倒排周期長，費用高。

2.3 UV-CIPP 技術使用過程中注意事項

1）管道結構強度不能遭到徹底破壞，應具有一定的環鋼強度，不能有塌方等嚴重缺陷。

2）要求管道錯口量≤10%，變形量≤10%。

3）每段管道內襯長度不宜＞100 m。

4）檢查井四周有足夠的停車、擺放機具的空地。

5）現場具有排降水條件，盡量不帶水施工，嚴禁水流入軟管內部和樹脂里。

6）內襯前原管道應清洗干凈，清除所有障礙物。

2.4 UV-CIPP 技術內襯管強度及厚度

內襯管短期力學性能遠高于行業標準中規定的數值，詳見表1。

表1 內襯管短期力學性能參數表

根據非開挖修復技術規范要求，推薦壁厚如表2 所示。

表2 UV-CIPP 非開挖修復內襯管推薦壁厚參數表

3 管道非開挖修復UV-CIPP 技術

3.1 UV-CIPP 技術簡介

管道非開挖修復UV-CIPP 技術，是當前行業內最先進的管道內襯技術，大致施工過程是：選定內襯軟管，運輸到施工現場，把內襯軟管拖入舊管道內，壓縮空氣脹圓，用紫外光燈進行照射使樹脂固化，在管道內壁上形成一層堅固、平整的聚合物保護層，從而防止管道內襯的腐蝕和磨損[7]。紫外光固化內襯非開挖修復技術前后對比示意如圖1 所示。

圖1 管道內襯修復前后對比示意圖

3.2 UV-CIPP 施工工藝及主要操作要點

管道非開挖修復UV-CIPP 技術施工主要步驟：現場排查→修復前預處理→軟管拉入→光固化車進場→固化材料捆綁扎頭→安裝燈源→軟管充氣擴張→紫外光固化→切割料頭機封口→內膜取出→端口處理及修復后CCTV 檢測。

根據現場條件設計確定軟管的拉入方向，將內襯管及紫外光固化車擺放到位，如圖2 所示。

圖2 現場布置

1）現場排查

首先進行施工現場排查，對設備儀器進行全面檢查，在地面進行調試，以保證設備能夠正常工作（圖3）。

圖3 管道排查和設備試用

2）修復前預處理

將CCTV 管道檢測機器拉入管道內進行檢測，確定缺陷位類型及等級，再利用高速旋轉水槍清除管內淤堵，水雷水槍清洗管壁，并疏干管道（圖4）。

圖4 高壓水清洗

3）軟管拉入

首先進行軟管拉入模擬，再進行現場施工，軟管拉入如圖5所示。在拉入軟管施工之前，在管道內鋪設墊膜，墊膜置于管道底部。

圖5 高壓水清洗

圖6 固化材料捆綁扎頭和安裝燈源示意圖

4）固化材料捆綁扎頭

在施工過程中，采用扎帶捆綁軟管端口扎頭，選用的軟管端口扎頭應比管道直徑略小，扎頭中間部位，預留預置繩，安裝燈源，連接UV 燈鏈牽引繩。

5）軟管充氣擴張

軟管充入壓縮空氣，充分擴張膨脹，使軟管緊貼檢查井管道內壁，逐漸增加空氣壓力。停止充氣，打開內襯軟管扎頭，將紫外光燈架放入扎頭內，陸續打開所有燈架上的紫外光燈（圖7）。

圖7 軟管充氣擴張示意圖

6）紫外光固化

紫外光固化時，參照樹脂材料的說明書，根據施工條件適當調整溫度和固化時間，應保持溫度均勻升高。紫外光固化過程中，根據管徑與壁厚控制紫外光燈架的前進速度，且不宜＞1 m/min，軟管內空氣壓力應能保證軟管與原有管道緊貼在一起（圖8）。

圖8 紫外光固化示意圖

在紫外光固化過程中的軟管擴充及固化過程控制參數如表3 所示。

表3 軟管擴充及固化過程控制參數

7）切割料頭機封口及內膜取出

內襯管紫外光固化完成后，緩慢冷卻降溫至軟管充分固化，取出燈鏈。切割料頭機封口，拆除兩端扎頭，并取出回拉內襯軟管內膜（圖9）。

圖9 切割料頭機封口和內膜取出示意圖

8）端口處理及修復后CCTV 檢測

內膜取出后，進行端口處理，將內襯管端頭切割平整，修復后，再次進行CCTV 管道檢測，與缺陷改造修復前進行比較分析，判斷修復效果是否達到規范要求，如圖10 所示。

圖10 CCTV 管道檢測示意圖

3.3 實施效果分析

1）社會效益

采用非開挖修復UV-CIPP 技術，可在車流量小的夜晚施工，不耽誤白天車輛通行，道路占用時間短，施工效率高，速度快，設備使用方便靈活，對周邊環境影響較小，噪聲比較低，對周邊居民生活幾乎無任何不利影響，缺陷改造修復效果達到了預期效果，社會效益明顯提高。

2）經濟效益

在項目實際施工過程中，避免了大量人工和施工機械設備的投入，操作簡單、效率高，且有效避免了開挖過程中產生揚塵和噪聲，對周邊管線幾乎無影響，從而帶來了良好的經濟和社會效益。

綜合考慮，采用非開挖修復UV-CIPP 技術整體經濟效益和社會效益要高于開挖修復技術。

4 結語

為了有效解決城市管網缺陷改造中存在車流量大、施工困難、交通擁擠、影響居民日常生活等問題，信陽市城區管網缺陷改造非開挖修復項目，采用非開挖修復UV-CIPP 技術，修復后的管網可達到防漏、防滲、減小水阻、增加結構強度和防腐蝕等效果，證明了該項技術安全可靠、經濟合理，具有可推廣性，對同類項目有一定的借鑒作用。