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楊后軍 孫大為 孫躍平

(上海管麗建設工程有限公司,上海閔行 201108)

摘要: 紫外光固化技術應用在國內(nèi)排水管道修復中已經(jīng)比較廣泛，但是在過河倒虹壓力管的修復施工方面的應用比較少。本文對上海市隨塘河倒虹污水壓力總管修復工程的實際案例進行了詳細介紹，闡述了施工過程中的要點、主要技術參數(shù)和驗收方法，對CIPP紫外光固化技術在過河壓力倒虹管修復中的應用具有重要意義。

關鍵詞: 倒虹壓力管 紫外光固化 非開挖 管道修復 質(zhì)量驗收

前言

　　隨著科技的發(fā)展和國家對水環(huán)境保護投資的增加，用于管道修復的技術也在不斷地開發(fā)和引進。例如CIPP翻轉法熱水固化技術在管道修復中應用已經(jīng)十分普遍。近幾年，CIPP紫外光固化技術、3S模塊拼裝內(nèi)襯技術及噴涂修復技術等也開始實際應用。本文將以隨塘河污水總管搶修工程為例，詳細介紹CIPP紫外光固化技術在過河倒虹壓力管修復中的應用。

1、工程概況

　　奉賢區(qū)隨塘河河道管理部門在日常巡查時，發(fā)現(xiàn)海農(nóng)路人民塘東路附近河面上有黑色水泡冒出，造成河水黑臭污染。經(jīng)查，冒泡點水面下方河底埋設有雙排DN1000壓力倒虹管，鋼筋混凝土管材，因管道破裂與接口脫節(jié)導致管內(nèi)污水外溢冒泡，進而引起河水水質(zhì)黑臭污染，需要對該倒虹管道進行緊急修復。倒虹管示意圖，如圖-1所示。

圖-1 倒虹管示意圖

2、修復方法的比較和選定

　　該雙排倒虹壓力管道的埋設深度約為8.0米，管道長度46.5米，管道橫跨隨塘河，管道東側10米為農(nóng)工商路，北側為人民塘東路，周邊豎有200KV高壓電線桿。如果實施大開挖修復，全面更換新管，需要河道上下游圍堰斷流，且開挖深基坑施工會對海農(nóng)路及隨塘河東路路基產(chǎn)生影響，工程量大且施工工期長，尤其是開挖帶來的河提和道路的破壞、環(huán)境的污染、交通的堵塞、地下管線的保護與搬遷以及由此帶來的重復投資都是百姓及社會各方面難以接受的。另外，由于本次的待修復管道是污水主干線，每天有25000～28000立方的污水需要排放，上游泵站的最大連續(xù)停泵時間約8小時,大開挖施工工期較長，因此臨時排水設施運行長，將產(chǎn)生高昂費用。

　　為了減少路面開挖和最大程度減少對交通與社會的影響，增強管道的抗荷載性能，修復該管道的使用功能，同時綜合社會、經(jīng)濟成本進行比較，決定采用施工時間短、效率高的非開挖修復技術?；谝陨瞎r，通過對CIPP熱水固化技術，CIPP紫外光固化技術及3S模塊拼裝技術的綜合比較(見表-1)，最終確定采用施工速度快、材料強度高的CIPP紫外光固化技術實施修復。

表-1 修復方法分析比較表

3、紫外線光固化修復技術

3.1紫外線光固化修復技術原理

　　CIPP紫外線光固化管道修復技術起源于德國, 該技術在歐美等發(fā)達國家已得到廣泛應用。它是將浸有光敏樹脂的玻纖樹脂軟管拉入原管道，經(jīng)紫外光照射固化形成內(nèi)襯新管的技術。該技術采用氣壓膨脹，不受現(xiàn)場水源限制，節(jié)約水資源;采用紫外光固化，不使用鍋爐，大幅節(jié)約能源，無廢氣排放，保護環(huán)境;設備高度智能集成化，占地面積少，交通影響小;內(nèi)襯管固化時間短，節(jié)約成本。

3.2 內(nèi)襯管厚度設計

　　CCTV檢測發(fā)現(xiàn)該雙排倒虹管道的主要缺陷為接口滲漏及管節(jié)環(huán)向破裂，從結構情況來判斷，管道整體還具有承受河底載荷的能力，所以采用半結構管道實施修復。管道內(nèi)壓約7.5米，但管道不存在真空壓力及水錘壓力。

　　a.材料厚度的計算(外壓計算)：
　　根據(jù)住建部發(fā)布的《城鎮(zhèn)排水管道非開挖修復更新工程技術規(guī)程》，采用半結構修復時，內(nèi)襯管最小壁厚計算公式如下：
　　
　　式中 t ——內(nèi)襯管壁厚(mm)
　　Do——內(nèi)襯管管道外徑(mm)，本工程取1000mm
　　K ——圓周支持率，取值宜為7.0
　　EL ——內(nèi)襯管的長期抗彎曲彈性模量(MPa)，宜取短期模量的50%
　　本工程使用材料的短期彈性模量為12000MPa，長期彈性模量取6000MPa計算
　　C ——橢圓度折減系數(shù)，計算值為0.836
　　P ——內(nèi)襯管管頂?shù)叵滤畨毫?MPa)，本工程內(nèi)襯管管頂外水壓受河道水位影響，河道最高水位約管底向上6米，因此，內(nèi)襯管管頂外水壓取0.048Mp
　　N ——安全系數(shù)，可取2.0
　　μ——泊松比，原位固化法內(nèi)襯管取0.3
　　q ——原有管道的橢圓度(%)，可取2%
　　當考慮外壓作用時，采用上述外壓計算公式，計算得出DN1000內(nèi)襯管的厚度為10.654mm
　　b.材料厚度的計算(內(nèi)壓計算)
　　內(nèi)水壓的設計采用美國水道材料協(xié)會(ASTM規(guī)格1216)所規(guī)定的設計方法進行。其設計公式如下∶
　　
　 　　式中：t——內(nèi)襯管壁厚(mm)
　　Do——內(nèi)襯管外徑(mm)，本工程取1000mm
　　Pn——原有管道公稱壓力(MPa)，本工程管道需承受7.5米內(nèi)壓，取0.075MPa
　　N0——安全系數(shù)(推薦取值為1.25);本工程取2
　　σTL——內(nèi)襯管的長期抗拉強度(MPa)，取短期抗拉強度的50%，本工程取31MPa
　　當考慮內(nèi)壓作用時，采用上述內(nèi)壓計算公式，計算得出DN1000內(nèi)襯管的厚度為2.414mm
　　c.材料厚度的計算結果
　　根據(jù)上述計算結果，材料厚度取內(nèi)壓或者外壓計算結果的大值，得到DN1000內(nèi)襯管使用年數(shù)為30年的材料厚度值為t =10.654 mm。本工程所用內(nèi)襯管設計厚度為11.0mm，滿足設計要求。

4.現(xiàn)場施工及其措施

4.1 施工臨排措施

　　2號井為本次施工井，在施工井上游新增1號壓力井，并設置調(diào)蓄池，將污水引入調(diào)蓄池，在調(diào)蓄池架泵將污水引入4號井。本次臨時排水采用2臺75千瓦強吸泵，一用一備配置，滿負荷運轉36000立方/天，滿足排水要求。臨排示意圖，如圖-2所示。

圖-2 臨排示意圖

4.2 管道預處理

　　管道預處理的好壞會直接影響到管道的修復效果，因此，它是非開挖修復技術中至關重要的一個步驟。首先對管道內(nèi)壁采用高壓沖洗，清除底部淤泥，潛水員人工清除石塊等垃圾。然后對管道進行堵漏預處理，對滲漏縫進行開槽，槽寬3公分，深5公分，采用油麻絲塞實，并預埋注漿管，采用雙塊水泥封堵抹平，待水泥強度達到注漿要求時，注聚氨酯堵漏，注漿壓力0.3Mpa。

4.3 施工前檢測

　　對預處理后的管道進行CCTV電視檢測并錄像，確保內(nèi)襯施工可以正常進行并保存資料。

4.4 光固化內(nèi)襯修復施工

　　1) 拉入墊膜：墊膜起保護軟管的作用，防止軟管在拉入過程中被管壁等劃傷。
　　2) 拉入內(nèi)襯軟管：將滑動滾輪放置到適當位置，緊接著將軟管從檢查井拉至待修管內(nèi)，并在軟管兩端安裝扎頭。
　　3) 軟管膨脹及紫外燈安裝：將空壓機與軟管扎頭通過氣管連接，給內(nèi)襯軟管充氣，使內(nèi)襯軟管膨脹。拉入紫外線燈，調(diào)試紫外燈鏈的運行，加壓過程中應防止玻璃纖維軟管內(nèi)壓不足出現(xiàn)褶皺或過度膨脹。
　　4) 紫外光固化：設定紫外燈鏈的拉行速度及軟管內(nèi)溫度的控制參數(shù)，并結合燈鏈端部CCTV監(jiān)測情況，及時調(diào)整光固化參數(shù)，使軟管處于設定的硬化條件下，管內(nèi)紫外燈行走速度約為0.6米/分鐘。開啟紫外燈并按設定速度移動，玻璃纖維內(nèi)襯管硬化后便會貼合在舊管道內(nèi)壁上。
　　5) 端部切割：固化后切除多余的內(nèi)襯管，拆除扎頭，取出燈鏈，抽出軟管內(nèi)膜。

　4.5 管端口滲漏處理

　　內(nèi)襯管與舊管道間密封用預先設置的可吸水膨脹的止水橡膠做止水圈。采用鉆孔注漿的方式對井室內(nèi)舊管道與井墻的間隙滲漏進行處理，注入聚氨酯堵漏劑，利用灌注機產(chǎn)生的壓力，將堵漏劑送到封堵部位中部并向四周擴散，堵漏劑遇水快速反應硬化后，將滲水縫隙堵住。最后用雙快水泥對管口做包封處理。管口處理示意圖如圖-3所示，管口處理后情況如圖-4所示。

圖-3 管口處理示意圖和管口處理后情況

5、質(zhì)量驗收檢測

5.1 內(nèi)襯管外觀檢測

　　修復施工后應對內(nèi)襯管的外觀進行確認，采用CCTV檢測并存儲影像資料。內(nèi)襯新管表面應光潔、平整，無局部劃傷、裂紋、磨損、孔洞、氣泡、干斑、褶皺、拉伸變形和軟弱帶等影響管道結構、使用功能的損傷和缺陷。根據(jù)檢測，本次施工管道達到了外觀的質(zhì)量要求。 內(nèi)襯施工前后管內(nèi)情況，如圖-5，6所示。

圖-4 內(nèi)襯施工前管內(nèi)情況和內(nèi)襯施工后管內(nèi)情況

5.2 內(nèi)襯管厚度檢測

　　施工后對管壁的厚度進行測量，在管道兩側端口進行取點測量。對內(nèi)襯管0度、60度、120度、180度、240度、300度這6個點進行厚度檢測，其平均值應符合設計要求，且測出的最小壁厚應滿足允許的最低壁厚要求。本次施工的厚度實測結果平均厚度為11.3mm，最小壁厚為11.1mm，達到了設計規(guī)定的厚度要求。

5.3 固化管強度測試

　　根據(jù)行業(yè)標準CJJ/T 210-2014的規(guī)定，需對內(nèi)襯管材進行強度性能測試。樣品需在現(xiàn)場制取，并送第三方檢測單位進行相關檢測。本次工程的材料強度檢測委托上海同濟建設工程質(zhì)量檢測站進行，檢測結果如下表-2所示，經(jīng)判定，材料強度滿足設計強度要求。

表-2 含玻璃纖維材料的原位固化法內(nèi)襯管的短期力學性能要求及測試結果

6、結語

　　采用非開挖技術進行地下管道的修復是今后管道修復的一個發(fā)展趨勢。CIPP紫外光固化內(nèi)襯修復技術具有非開挖、施工快速、節(jié)能環(huán)保、質(zhì)量可靠等優(yōu)勢，在國內(nèi)排水管道的修復領域中正在被逐漸應用和推廣。我們需要在實踐之中不斷積累經(jīng)驗，讓光固化技術更好的為市政排水管道修復施工服務，為城市發(fā)展服務。

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