淺談紫外光固化法修復(fù)老城區(qū)排水管道

王 博

中鐵建大橋工程局集團(tuán)第三工程有限公司，遼寧沈陽(yáng) 110000

1 工程概況

某海綿城市建設(shè)位于老城區(qū)，排水管道為合流制管溝，圓形管道直徑自300～1200mm，方溝尺寸自400mm×400mm～1200mm×1200mm等規(guī)格，管道清淤及修復(fù)總長(zhǎng)度約16km，均布置于城市主次干路，年久失修，沉積嚴(yán)重，嚴(yán)重影響排水能力。為保證交通暢通，采用紫外光固化內(nèi)襯法開(kāi)展管道清淤及修復(fù)工程。

2 適用范圍

紫外光固化屬于后固化成型技術(shù)，由于玻璃纖維軟管靈活多樣、可塑性強(qiáng)、可適用于各種形狀、各種材質(zhì)、管徑在150～1600mm之間的排水管道內(nèi)，修復(fù)本項(xiàng)目老城區(qū)雨污排水管道遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足其使用要求。

適用于基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定、管道線形無(wú)明顯變化、管道壁體無(wú)嚴(yán)重破損，影響使用功能的管道。

適用于對(duì)管道內(nèi)壁局部蜂窩、剝落、小型破裂，結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)變形、滲漏、腐蝕、脫節(jié)、接口錯(cuò)位小于等于直徑的15%等病害的修補(bǔ)。

3 工藝特點(diǎn)

紫外光固化內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)是一種排水管道非開(kāi)挖現(xiàn)場(chǎng)固化內(nèi)襯修理方法。將浸滿光固性樹(shù)脂的玻璃纖維軟管利用卷?yè)P(yáng)機(jī)拖入已清洗干凈的被修管道中，連接風(fēng)管向內(nèi)送風(fēng)并吹脹使其緊貼于管道內(nèi)壁，通過(guò)專(zhuān)業(yè)紫外光發(fā)射與控制設(shè)備照射管道內(nèi)壁使樹(shù)脂在管道內(nèi)部固化，形成高強(qiáng)度內(nèi)襯新管。

選用材質(zhì)非常優(yōu)良的玻璃纖維內(nèi)襯管，具有耐腐蝕、耐磨損的優(yōu)點(diǎn)，耐久性強(qiáng)，可確保和延長(zhǎng)使用壽命。

人員、設(shè)備井下作業(yè)，路上僅放置配套工具車(chē)輛和小面積材料組裝場(chǎng)地，施工占地小，不需要開(kāi)挖路面，不會(huì)產(chǎn)生建筑垃圾，對(duì)于環(huán)境保護(hù)和交通影響??；施工周期短，通常修復(fù)時(shí)間僅需3～5h，修復(fù)后排水管道即可使用，對(duì)排水系統(tǒng)干擾小。

4 工藝流程

準(zhǔn)備階段→封堵、臨時(shí)排水→清淤、預(yù)處理→修復(fù)前CCTV檢測(cè)→拖入底膜→拖入玻纖軟管→固定扎頭→安裝燈架→紫外光固化→尾端切除→修復(fù)后CCTV復(fù)查→拆除封堵恢復(fù)通水

5 各工序的施工要點(diǎn)

5.1 準(zhǔn)備階段

在工程開(kāi)始之前，確保施工現(xiàn)場(chǎng)達(dá)到一定安全性。須張貼路標(biāo)、彎路和封鎖等標(biāo)示。在安裝項(xiàng)目中，不僅要確保人身安全，而且要封鎖部分街道和道路，以便安裝橫向的軟管。

在插入襯管之前，須處理待修復(fù)的管道段，以確保管道在襯管安裝過(guò)程中不會(huì)發(fā)生進(jìn)一步損壞，并確保安裝過(guò)程安全順利。在襯管安裝過(guò)程中，須確保待修復(fù)的管道段已停止使用，必要時(shí)，需放置氣囊，使污水改道，應(yīng)隨時(shí)注意管道和相應(yīng)支管在水中的深度。此外，還須考慮到突然的降雨或風(fēng)暴會(huì)導(dǎo)致建筑物合流污水管中的污水量顯著增加。人員下井前，需使用氣體檢測(cè)儀器對(duì)井內(nèi)的氣體進(jìn)行檢測(cè)，確保無(wú)有毒氣體后方可進(jìn)行下井封堵。

5.2 管道清洗

管道修復(fù)前，管內(nèi)一般存在不同程度的污泥、淤積，為保證后續(xù)工作的順利進(jìn)行，既有管線清洗是必要環(huán)節(jié)之一。本項(xiàng)目管道清洗方法是高壓射水。如果管道內(nèi)存在水泥漿塊、油塊或其它硬質(zhì)垃圾，還須采用機(jī)械絞車(chē)實(shí)施物理清通。無(wú)論采用何種方式清洗既有管線，均需保證疏通方式是既有管線能夠承受的。

使用車(chē)載式高壓射水機(jī)清洗，選用特制的清洗噴頭，通過(guò)高壓產(chǎn)生的向后和向前水流，自由控制高壓管在管道內(nèi)運(yùn)行，把管道內(nèi)的淤泥和垃圾沖洗到井口，再用泥漿泵將淤泥抽至罐車(chē)內(nèi)，排放到指定地點(diǎn)?？捎行У厍宄鼙谏系匿P垢、腐蝕物等附著物，減少污水中的酸、堿對(duì)管道的腐蝕。

5.3 修復(fù)前CCTV檢測(cè)

正在使用的排水系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，每一天都在發(fā)生變化，現(xiàn)有檢測(cè)資料距實(shí)際修復(fù)施工已有一年有余，修復(fù)前檢測(cè)是為最終確定管道修復(fù)時(shí)的缺陷狀態(tài)，保證設(shè)計(jì)工藝滿足修復(fù)需要，如檢測(cè)發(fā)現(xiàn)管道情況惡化，缺陷等級(jí)增加、缺陷數(shù)量增加，其變化量仍在工藝允許范圍內(nèi)的繼續(xù)按照原設(shè)計(jì)要求施工，如發(fā)現(xiàn)變化量超過(guò)工藝允許范圍的，則申請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)變更。目前最有效的檢測(cè)手段當(dāng)屬CCTV檢測(cè)，其特點(diǎn)是：

（1） 視頻錄像為報(bào)告載體，觀者猶如身臨其境，能夠客觀反映管道的運(yùn)行狀態(tài)；

（2） 機(jī)器代替人員，避免了人員下井的安全風(fēng)險(xiǎn)；

（3） 能夠檢測(cè)人員無(wú)法進(jìn)入的小口徑管道，滿足所有市政排水管線的檢測(cè)條件；

圖1 CCTV檢測(cè)示意圖

5.4 拖入底膜

在閉路電視檢查之后，通過(guò)攝像裝置或沖洗設(shè)備將一根繩子引入管內(nèi)。然后，利用這根繩子將拉繩和底膜拉入管內(nèi)。應(yīng)確保拉繩位于底膜之上。此外，底膜須固定于另一窨井內(nèi)，或窨井附近的地面錨固裝置上。底膜的功能是為了保護(hù)襯管的外壁，并減少襯管進(jìn)入主管道的摩擦力。應(yīng)充分固定底膜，確保底膜的位置在襯管被拉入主管道的過(guò)程中始終保持不變。底膜能夠保護(hù)玻璃纖維軟管并降低將內(nèi)襯管拉入受損污水管道的難度。因此，為了順利圓滿地完成修復(fù)工程，必須要使用底膜。

5.5 拖入玻璃纖維軟管

內(nèi)襯軟管的進(jìn)入是本工藝的關(guān)鍵工序之一，拖入時(shí)應(yīng)利用卷?yè)P(yáng)機(jī)和導(dǎo)向滑輪組沿著下降方向?qū)⒁r管插入待修復(fù)的管道內(nèi)。在任何情況下，襯管的行進(jìn)速度不得超過(guò)5m/min，且拖動(dòng)力不得超過(guò)材料本身可承受的范圍 （其具體數(shù)值與管徑、厚度和材料規(guī)格有關(guān)） 。為了減小拖拉產(chǎn)生的摩擦力，降低內(nèi)襯管在拖動(dòng)過(guò)程中可能的損傷，在開(kāi)始拖動(dòng)操作之前將可生物降解的潤(rùn)滑劑 （一般為植物油類(lèi)） 涂抹于底膜上。

圖2 紫外光固化內(nèi)襯管安裝示意圖

在進(jìn)行襯管拖入操作之前，應(yīng)在襯管上捆綁一個(gè)“管頭”。然后，通過(guò)一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭將絞車(chē)鋼絲繩固定于管頭之上。將襯管送入污水管道之前，應(yīng)先將襯管折疊成一半大小。將折疊后的襯管交給窨井中的安裝人員。該安裝人員會(huì)將襯管拖入管道，并檢查拖入過(guò)程是否妥當(dāng)。當(dāng)安裝工作需要跨越多個(gè)污水管道時(shí)，須安排專(zhuān)人檢查中間人孔處的襯管是否妥當(dāng)拉伸。

5.6 軟管充氣及紫外光固化

通過(guò)壓縮空氣進(jìn)行的襯管安裝須分幾步才能完成。內(nèi)襯的安裝應(yīng)緩慢有序，直至達(dá)到工作壓強(qiáng)。安裝過(guò)程中，須有3～5 次間斷，每次約5min。若襯管材料的溫度低于10℃，則應(yīng)等候至少10min。最后的安裝步驟和固化過(guò)程中工作壓強(qiáng)的保持應(yīng)使用大功率鼓風(fēng)機(jī)。達(dá)到操作壓強(qiáng)后，應(yīng)維持該壓強(qiáng)約10 min，以確保紫外線輕型小車(chē)在進(jìn)入管道過(guò)程中不會(huì)損壞襯管內(nèi)膜。應(yīng)通過(guò)攝像頭監(jiān)測(cè)襯管，襯管的插入應(yīng)拍攝視頻并存檔，若襯管的位置不佳，則應(yīng)重新開(kāi)啟安裝程序。

圖3 內(nèi)襯管安裝現(xiàn)場(chǎng)

充氣完成后，打開(kāi)扎頭，迅速將8×400W紫外光雙燈架放入扎頭內(nèi)，先打開(kāi)第一個(gè)燈架上的紫外光燈，開(kāi)燈一段時(shí)間后再打開(kāi)第二個(gè)燈架上的紫外光燈，繼續(xù)直至打開(kāi)所有燈架上的紫外光燈。須嚴(yán)格遵循打開(kāi)時(shí)間、速度和暴露時(shí)間等與公稱(chēng)直徑有關(guān)的規(guī)定，此外，應(yīng)檢查和記錄溫度傳感器在整個(gè)固化過(guò)程中測(cè)量到的速度和溫度。若復(fù)合管的溫度超過(guò)130℃，則應(yīng)在保持工作壓力和插入速度不變的情況下加大空氣流量。若復(fù)合管的溫度低于80℃，則規(guī)定拉速應(yīng)下降5cm/min。若一盞紫外線燈在固化過(guò)程中出現(xiàn)故障，則須立即相應(yīng)調(diào)整固化速度。此外，還應(yīng)注意預(yù)定義的固化參數(shù)或溫度范圍，當(dāng)光源到達(dá)尾端的扎頭時(shí)，關(guān)閉紫外線燈架組，固化過(guò)程即告完成。

圖4 底模拉入

圖5 燈架安裝

6 質(zhì)量保證措施

紫外光固化后，須進(jìn)行CCTV復(fù)查和材料的力學(xué)性能測(cè)試，代表性樣本是自身工程質(zhì)量的有力證據(jù)。材料的現(xiàn)場(chǎng)取樣一般在窨井處固化尾端選擇表面光滑平整的局部切割，切割的尺寸按照第三方測(cè)試機(jī)構(gòu)的要求實(shí)施，取樣時(shí)須注意以下幾個(gè)方面：

（1） 應(yīng)檢查減去純樹(shù)脂層和外織物層之后的復(fù)合管管壁厚度。

（2） 樣本表面不得有氣孔、褶皺或空洞。

（3） 須確保取樣區(qū)域經(jīng)過(guò)充分的紫外線輻射/固化。

（4） 樣本復(fù)合管內(nèi)不得存在任何明顯的不平整。

根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》CJJ/T 210—2014，含玻璃纖維的光固化內(nèi)襯管成型后的短期力學(xué)性能要求和測(cè)試方法如表1所列。

表1 含玻璃纖維原位固化法內(nèi)襯管短期力學(xué)性能要求和測(cè)試方法

在實(shí)際施工中，施工過(guò)程全程監(jiān)控，每一工序的相關(guān)數(shù)據(jù)及視頻都需記錄保存。修復(fù)后的內(nèi)襯管切塊材料將送至第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行測(cè)試并出具材料性能測(cè)試報(bào)告。

7 結(jié)語(yǔ)

老城區(qū)道路狹窄，交通環(huán)境差，排水管道復(fù)雜，年久失修，淤泥沉積，對(duì)城市排水能力產(chǎn)生較大影響，采用紫外光固化法有效地解決了明挖修復(fù)帶來(lái)的施工時(shí)間長(zhǎng)、交通影響大等不利因素，且具有質(zhì)量可控、使用時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，幾條道路清理及修復(fù)完成后，經(jīng)檢測(cè)和考查，修復(fù)效果良好、排水通暢，有效增加了排水能力。

[1] CJJ/T 244-2016，城鎮(zhèn)給水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程[S].