市政道路現(xiàn)狀排水管道清淤修復技術(shù)研究

房宣臣

(中鐵十五局集團第三工程有限公司 四川成都 610000)

1 引言

本文依托項目為成都東部新區(qū)三岔湖環(huán)境綜合治理工程，位于成渝經(jīng)濟圈雙城交通網(wǎng)中間地帶，地理位置極其重要，沿線多個重點建設項目正值施工，因此道路保通極其重要。管道新建施工周期長，尤其深基坑管道施工勢必需放坡斷道，影響通行，故而三岔湖項目現(xiàn)狀污水管道D800鋼筋混凝土管道設計保留[1]。

項目依據(jù)四川鑫和信探測工程技術(shù)服務有限公司采用內(nèi)窺CCTV法檢測(內(nèi)窺CCTV法即管道機器人內(nèi)窺攝像檢測法[2]，由控制設備、升降平臺、深感攝像頭、爬行裝置構(gòu)成，可以在管道內(nèi)自由移動，并跨越管道內(nèi)障礙，將管道內(nèi)各類信息匯總傳輸至井外中樞顯示屏)成果，檢測顯示原有污水管道結(jié)構(gòu)缺陷較多，對運營存在較大安全隱患[3]。需對現(xiàn)狀污水管道進行清淤修復，以保證現(xiàn)狀污水管道正常使用。項目施工采用管道原位修復(紫外光固化修復、管道內(nèi)襯鋼圈)及清淤疏導技術(shù)，管道不開挖，道路不導行，僅需占用綠化帶停放施工機械。在污水檢查井內(nèi)進行各類施工，較之傳統(tǒng)工藝而言，清淤修復技術(shù)不僅縮短了施工工期，而且可節(jié)約工程成本，具有非?？捎^的發(fā)展前景。

2 管道原位修復說明

現(xiàn)階段管道原位修復技術(shù)主要包括管道內(nèi)襯鋼圈、高分子橡膠短管置換、人工玻璃鋼接口、紫外光固化修復等。

人工玻璃鋼接口適用于管徑小于800 mm的鋼筋混凝土管道，且管道內(nèi)部損壞程度較輕。

內(nèi)襯鋼圈、短管置換適用于管徑小于600 mm的鋼筋混凝土管道及高分子管道，管道內(nèi)部損壞輕重均可。

紫外光固化修復適用于管徑大于600 mm的鋼筋混凝土管道及高分子管道。

本項目結(jié)合管勘報告，采用紫外光固化修復、管道內(nèi)襯鋼圈施工工藝[4]。

3 現(xiàn)狀管道清淤修復主要技術(shù)

3.1 施工設備

(1)3 t隨車吊:用于現(xiàn)場內(nèi)襯鋼圈、各種小型機械的隨吊隨用。

(2)打氣泵(電動空氣壓縮機1 m3/min):用于氣囊充氣封堵管道。

(3)3 t卷揚機:用于管道內(nèi)襯鋼圈、清洗軟管拖入檢查井。

(4)渦輪風機(鼓風18 m3/min):用于紫外光固化軟管漲管。

(5)12 t液壓千斤頂:用于管道內(nèi)襯鋼圈頂進。

(6)1.5 kW排風機:用于管道內(nèi)通風[5]。

3.2 管道封堵及導流

現(xiàn)狀污水管道清淤和修復施工過程中，基于堵水、堵氣和防止有害氣體進入作業(yè)管道的要求，需要進行管道封堵，考慮轉(zhuǎn)運及施工周期因素，現(xiàn)場采用氣囊封堵的方式。為保證氣囊封堵時氣壓安全及上游水正常排除，清淤及管道修復過程需進行管道臨時導流作業(yè)。具體措施:

(1)封堵施工:選擇三個檢查井段為一個施工段(長度約120 m左右，施工段不宜過長，否則當天無法完成，存在較大安全隱患且不利于有毒有害氣體的排出)，先進行上游封堵，封堵完成后待水排放完畢進行下游封堵。管道端頭采用專用氣囊封堵，封堵作業(yè)前先檢測氣囊是否完好、封堵管口打磨是否平整無毛刺。合格后采用電動空氣壓縮機氣囊加氣，現(xiàn)場由3名專業(yè)技術(shù)人員進行氣囊封堵施工，一人井內(nèi)氣囊封堵作業(yè)、一人井口安全觀察、一人井上鼓風機加壓。氣囊封堵完成后觀測15 min無變形后進行下道工序；在管道清淤和修復施工過程中，安排專人觀察壓力表，監(jiān)測壓力并形成書面記錄，壓力值控制在要求范圍內(nèi)保證作業(yè)人員安全(見圖1)。

(2)管道導流:為保證污水管道正常使用及防止上游水壓力過大，需將上游檢查井的水導入下游檢查井內(nèi)，保證污水管道整體正常運行?，F(xiàn)場采用出口直徑100～300 mm的污水泵進行抽水，臨時橋接排水管道采用直徑100～300 mm的排水軟管，排放距離為施工段距離(三個檢查井長度約120 m)，污水抽水泵端頭加裝膜過濾裝置，排水軟管與檢查井部分采用支架臨時固定[6]。

3.3 管道清淤

進行現(xiàn)狀污水管道內(nèi)襯鋼圈/紫外光軟管固化修復前，應先將污水管道封堵并將管道內(nèi)部污水、雜物清理干凈。具體施工方法為:首先聯(lián)系污水處理廠，以便清理出的雜質(zhì)污水有地排放，嚴禁隨意排放。其次使用高壓水槍沖擊疏通管道，將管道內(nèi)淤積的雜物疏導至檢查井，采用卷揚機吊裝提運和城市大功率吸污車抽排的方式進行清理；對于污水管道內(nèi)存在的混凝土建渣堵塞部位，采用空壓機風鎬疏通方式人工清理。最后，在管道清理完畢后，再次使用管道內(nèi)窺機器人CCTV法復查，直至管道清理干凈方可進行下道工藝(見圖2)。

3.4 管道內(nèi)襯鋼圈

項目現(xiàn)狀管徑為D800鋼筋混凝土污水管道，同等直徑管道內(nèi)襯鋼圈作業(yè)前先對鋼圈進行防腐處理，采用納米膠泥均勻涂刷2 mm于鋼圈外表面。在檢查井內(nèi)將內(nèi)襯鋼圈按照每節(jié)500 mm的長度，分段分節(jié)頂進進行內(nèi)襯作業(yè)，相鄰鋼圈連接采用電焊焊接工法連接。鋼圈材質(zhì)為65 Mn優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，碳素結(jié)構(gòu)鋼厚為3 mm，每節(jié)長度為500 mm，接口為正螺旋螺絲口。頂進裝置為液壓千斤頂，施工前需先將液壓千斤頂進行標定，千斤頂安裝于檢查井內(nèi)，安裝完畢后經(jīng)現(xiàn)場安全技術(shù)檢查通過后方可使用[7]。鋼圈連接應嚴絲合縫，不得有變形、扭曲、彎折現(xiàn)象。每頂進一節(jié)鋼圈，應觀察周邊土體及管道變形情況，如有問題應立即停止施工，會同設計、業(yè)主、監(jiān)理、地勘現(xiàn)場研討解決方案，處理完畢后繼續(xù)施工。

工藝流程:污水管道檢查井通風處理→管道兩端封堵導流→管道內(nèi)部二次檢查→管壁局部凸起物磨平處理→管道內(nèi)部變形或破損嚴重處CCTV管道內(nèi)窺檢測，根據(jù)檢測結(jié)果在破損部位周圍進行水泥漿壓漿加固處理→內(nèi)襯鋼圈固定、方位定向→內(nèi)襯鋼圈液壓頂進施工→頂進過程監(jiān)控量測周邊土體及檢查井變形情況→五方責任主體現(xiàn)場確定處理方案→交替循環(huán)進行內(nèi)襯鋼圈液壓頂進施工和管道變形處理→頂進施工完成→CCTV內(nèi)窺法驗收檢測[8]。

3.5 拉入式紫外光原位整體固化修復

管道紫外光固化連續(xù)整體內(nèi)襯修復工藝適用于圓形管道和彎曲角度小于45°的折線型管道修復，一次修復最長可達200 m，修復內(nèi)容主要包括雨污水管道塌陷、變形、脫節(jié)、滲漏、腐蝕和破裂等等(見圖3)。

項目現(xiàn)狀污水管道采用紫外光固化修復，所用材料主要為遮光防護膜、耐酸復合型玻璃纖維、光敏樹脂(即在紫外光照射作用下樹脂單體與預聚體由光敏劑引發(fā)聚合反應，生成耐水型涂膜)和高纖維內(nèi)膜。共同作用下修復現(xiàn)狀污水管道厚度不低于6 mm[9]。

工藝流程:確定兩個檢查井段為一個施工段(每個施工段長度約為80 m)→污水管道檢查井通風處理→管道兩端封堵導流→管道CCTV內(nèi)窺法二次檢查→機械設備安裝定位→和施工段長度相等的遮光防護膜順污水檢查井安裝于施工段(保護內(nèi)襯各種軟管不被現(xiàn)狀污水管道突起物損傷)→將耐酸復合型玻璃纖維、光敏樹脂和高分子材料軟管從檢查井拖入并封堵軟管兩端→渦輪風機向軟管內(nèi)充氣直至軟管完全飽和膨脹→安裝軟管與遮光防護膜粘合，并在軟管端頭、內(nèi)外管道接觸部位進行防滲處理→調(diào)試紫外光設備車的行駛速度(v≈0.3 m/min)、溫度照度等各類參數(shù)保證內(nèi)襯軟管完全貼附在現(xiàn)狀污水管壁上→紫光固化完成后移除設備車、拆除軟管兩端封堵→CCTV內(nèi)窺法驗收檢測。

4 施工質(zhì)量保障措施

4.1 嚴控清淤及CCTV內(nèi)窺檢測工作

現(xiàn)狀污水管道清淤時，使用20 cm刮斗從施工段起點檢查井作業(yè)至終點檢查井后，刮斗表面帶出雜物重量小于0.06倍管道長度重量為合格。

CCTV檢測儀是用來檢測管道內(nèi)部各類情況的新型智能化設備，取代了肉眼目測法觀察管道內(nèi)部情況的局限性。本項目現(xiàn)狀污水管清淤及修復全階段都需要CCTV內(nèi)窺檢測方法的參與，因此在施工準備、施工過程及施工驗收全過程必須嚴格保證量測精度，以便各項工作正常開展。

4.2 控制內(nèi)襯軟管材料質(zhì)量

紫光固化軟管修復對內(nèi)襯軟管材料要求很高，因此內(nèi)襯軟管廠家必須符合相關(guān)部門組織要求并具備產(chǎn)品合格證、第三方抽檢合格證書，且在運輸過程中采用遮光型貨車運輸，運輸至施工現(xiàn)場嚴格存放于遮陽棚內(nèi)，以保證運輸及存放過程不受太陽光照射。進場后材料必須進行復檢，由具備資質(zhì)的第三方單位復檢合格后方可使用，以保證施工質(zhì)量[10]。

4.3 控制紫外光固化質(zhì)量

(1)卷揚機拖入內(nèi)襯軟管時要保證速度均勻，不可過快或過慢。以鋼筋混凝土管道為例，正常情況下速度v≈6 m/min，現(xiàn)場施工前先進行速度測試。

渦輪風機充氣開始時精細控制加壓速度，初始階段為0.001 Pa/min；待壓力達到0.01 Pa時，按照0.01 Pa/min加壓；待壓力達到0.1 Pa時，按照0.05 Pa/min加壓；待壓力達到0.2 Pa時保持10 min，然后進行內(nèi)襯軟管充氣施工。

紫光固化施工過程中嚴格控制光固化設備車行進速度和光照強度、溫度，固化過程始終采用CCTV內(nèi)窺法進行監(jiān)控，以便根據(jù)固化效果隨時調(diào)整，如有突發(fā)情況應立即停止紫光固化施工，人員撤離，現(xiàn)場立設警示標志，待情況明朗并解決后再繼續(xù)施工[11]。

(2)在管道修復過程中，現(xiàn)場存在部分井段滲漏較嚴重，并已造成水土流失，為防止管道沉降，保證管道修復施工安全和后續(xù)污水管道的正常運營。須對滲漏點有錯口或脫節(jié)部位采取水泥漿注漿措施進行加強處理，注漿壓力及范圍現(xiàn)場確定[12]。

5 井下作業(yè)安全措施

5.1 一般規(guī)定

(1)現(xiàn)狀污水管道清淤施工以機械作業(yè)為主，嚴格限制人員下井作業(yè)。存在難以清除的混凝土建渣等淤積物，人工清理時必須制定專項施工方案并經(jīng)監(jiān)理、業(yè)主審批合格后方可進行。

(2)管井施工人員必須經(jīng)過專業(yè)安全技術(shù)培訓并經(jīng)考核合格后方可進場施工。施工單位在現(xiàn)狀管道清淤修復前，應對作業(yè)人員再次進行通風、通訊、檢測有毒氣體、地下照明設備使用專項培訓。

(3)管井施工，應對作業(yè)人員進行體檢，體檢合格方可進場，并嚴格控制作業(yè)人員的年齡，現(xiàn)場以不超過50歲為宜，且按照國家規(guī)定嚴禁使用超過60歲人員。

(4)管井施工每一施工段實行審批制度，每一施工段施工前，首先向監(jiān)理單位申請，審批通過并由專業(yè)監(jiān)理工程師在下井令上簽字后方可施工[13]。

5.2 通風及氣體檢測

(1)管井施工前，先打開現(xiàn)狀污水管道施工段井蓋及上下游相鄰井蓋通風，通風時間要求大于30 min，若30 min后井內(nèi)仍存在異味或氣體檢測不合格應使用鼓風機輔助通風，直至管道內(nèi)無異味且氣體檢測合格方可進行下步工序。

(2)管井內(nèi)氣體檢測主要是測定氧氣含量，及管井內(nèi)部有毒有害氣體、易燃易爆氣體是否在規(guī)范允許范圍內(nèi)，若測定不合格必須采用機械輔助排出，直至管井內(nèi)氣體檢測復檢合格為止。有條件的項目可為井下施工人員配備防毒氧氣面罩，輔助工人施工。

5.3 照明和通訊

(1)現(xiàn)狀污水管道清淤修復嚴禁夜間施工，井下作業(yè)人員應配備微型防爆式強光頭燈，每次下井作業(yè)前應檢查頭燈照明狀況。

(2)現(xiàn)場通訊要求采用專用對講機，進入管井內(nèi)作業(yè)前需實現(xiàn)調(diào)整同樣頻率并相互測試，測試合格后下井作業(yè)，且作業(yè)人員事先約定好明確的聯(lián)系方法，不建議采用手機通訊。

6 結(jié)束語

綜上所述，市政道路反復開挖不僅造成大量資源浪費，更反映出城市管網(wǎng)施工技術(shù)的落后，而通過采用非開挖現(xiàn)狀管道原位修復的方式，不僅緩解了日益加劇的城市交通壓力，而且節(jié)省了投資、加快了施工工期，具有良好的發(fā)展前景。