CIPP翻轉法在排水管道非開挖修復中的應用

阮麗峰，劉 剛，佘步存，張萬里

（1.無錫市市政和園林局，江蘇無錫 214072；2無錫市政設計研究院有限公司，江蘇無錫 214072）

0 引言

隨著城市進程的加快，排水管道與人們的生活和工作息息相關，在城市中所發揮的作用也越來越重要。有裂縫、破損、管接頭錯位和管道腐蝕等現象的管道如不及時維修，可能污染地下水或造成路面塌陷，給交通安全和市民的生命財產造成危害。目前國內外對管道的修復方法主要有兩大類：基于開挖的管道修復技術、基于非開挖的管道修復技術。采用非開挖管道修復中的CIPP翻轉法施工工藝，可以有效解決在城市中心開挖路面、堵塞交通現象，實現管道的有機更新。

1 工程概況

無錫市錫賢路（新風路—新洲路）段現狀污水主管管徑d800 mm，為鋼筋混凝土F型管，全長1.3 km，原管道施工方法為頂管施工，管道埋深為5.2～6.8 m，管道所在土層為粉質黏土夾粉土。在水務公司進行的污水管道清通養護CCTV檢測中，發現該路段的排水管道管節存在嚴重的腐蝕情況，管道內部出現混凝土剝離和鋼筋外漏等現象，管道接口處存在滲漏、錯位、脫節、局部下沉等現象（見圖1）。根據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》(CJ J181-2012)得出該污水管道的修復指數達RI=5.3，判斷管道修復等級為Ⅲ級，因此必須及時進行這些管道的修復，否則將嚴重影響管道的正常運行和上部道路的安全。同時，污水管道區域內有煤氣管、自來水管、電纜、光纜及軍纜等多種管線,分布情況復雜,且該管道位于交通干線，與各支路的交叉路口較多,往來車輛眾多,交通繁忙，不具備開挖修復條件。

圖1 CCTV檢測管道內嚴重腐蝕現象

經過水務公司、設計單位及其他相關部門的反復論證，決定對此段污水管道采用CIPP翻轉法內襯非開挖修復技術對管道進行修復。

2 CIPP翻轉法技術特點與適用范圍

2.1 技術特點

CIPP翻轉法是一種排水管道非開挖現場固化內襯的修復方法，其主要有以下技術特點[1]。

（1）施工時間短。對于直徑為800mm的管道，內襯管材料在工廠加工后運至工地，現場施工的準備、翻轉、加熱、固化只需約9 h。

（2）設備占地面積小。CIPP施工法只需小型的鍋爐和熱水循環泵等設備（一般采用車載式鍋爐和車載式循環泵），施工時占用道路面積小，噪聲低，對道路交通不會造成大的影響。

（3）內襯管耐久實用。內襯管具有耐腐蝕、耐磨損的優點，材料強度大，耐久性根據設計要求最大可達50 a以上，管道的滲漏水問題徹底解決，一勞永逸。

（4）內襯管壁厚較小（直徑為800 mm的管道壁厚僅12 mm），管道的斷面損失小，表面光滑，管道粗糙系數下降，提高了管道的過水能力。

（5）保護環境，節省資源。不開挖路面，不產生垃圾，不堵塞交通，使管道修復施工的形象大為改觀，提高了社會效益和經濟效益。

（6）在排水管道非開挖修復中，通常與土體注漿技術聯合使用。

2.2 適用范圍

（1）CIPP翻轉法是后固化成型，其適用于管道幾何截面為圓形、方形等，管道材質為混凝土管、水泥管、鋼管以及各種塑料管的雨污排水管道。

（2）適用于管徑150～2 200 mm的排水管道、檢查井井壁的局部和整體修復。

（3）適用于管道結構性缺陷為破裂、變形、錯位、脫節、滲漏、腐蝕，且接口錯位宜小于等于直徑的15%，管道基礎結構基本穩定，管道線形沒明顯變化，管道壁體堅實不酥化。

（4）適用于對管道內壁局部沙眼、露石、剝落等病害的修補。

（5）適用于管道接口處在滲漏預兆期或臨界狀態時預防性修復。

（6）不適用于管道基礎斷裂、管道破裂、管道接口嚴重錯位、管道線形嚴重變形等結構性缺陷嚴重損壞的修復。

3 CIPP翻轉法修復技術的原理及工藝流程

3.1 技術原理

CIPP翻轉內襯法是對排水管道的非開挖修復方式，其主要技術原理為：根據待修復管道情況按設計制造軟管（該軟管是一種具有防滲透耐腐蝕保護膜的纖維增強復合軟管)，然后將之灌進熱固化性樹脂（即環氧基聚合物及合成樹脂）后制成內襯軟管。施工時利用翻轉法將該內襯軟管送入需修復管內之后，利用水壓和空氣壓使該軟管膨脹并緊貼在舊管道內，通過溫水循環加熱，在規定的設計時間內，使軟管固化成型，在舊管道內即形成一層高強度的內襯新管[2]。施工示意圖見圖2。

圖2 CIPP翻轉內襯法施工示意圖

3.2 工藝流程

CIPP翻轉內襯法工藝流程如下：確定作業段→管道堵水及臨時排水→管道通風清洗→管內CCTV內窺檢測→管內翻襯作業→固化作業→管內端口處理→施工后管內CCTV檢測→閉水試驗及驗收→檢查井路面恢復[1]。

4 施工操作要求

4.1 管道清淤堵漏

根據所需修復的管段位置架設排水臨泵，封堵管段，進行管內淤泥清理與管壁清洗。

（1）一般清洗的方法有：高壓水沖洗車沖洗，鋼刷，活塞刷，清通器及傳統人工機械清洗。

（2）對管道內部腐蝕嚴重的部位以及因腐蝕而強度降低的表層，采用鐵制工具進行敲擊剝離處理，露出強度較高的混凝土內層材料。

（3）針對管道嚴重腐蝕鋼筋外露部分，先鑿除清除松動的雜物，將管道壁鑿毛，清理干凈，采用五色石（快速水泥砂漿）對腐蝕凹陷處進行找平處理，把腐蝕嚴重和混凝土表面脫落的部位進行表面恢復。這樣，可以在增加鋼筋的混凝土覆層厚度，提高混凝土管道強度的同時，也使得老管恢復至圓形的狀態，確保管道翻轉法內襯達到預期的修復效果。

4.2 鉆孔注漿管周隔水帷幕和土體加固

在現場翻轉內襯修復前應對管周土體進行注漿加固。注漿漿液充滿土層內部及空隙，形成防滲帷幕；加強管周土體的穩定，防止管周土體的流失；提高管基土體的承載力，再采用翻轉內襯修復技術進行修理，達到排水管道長期正常使用的要求。

（1）鉆孔注漿范圍：管底以下2 m，管外徑左右側各1.5 m，管上側1 m。

（2）對于該工程管徑d800mm管節長2m的鋼筋混凝土管，沿管節縱向注漿孔，當采用管內向外注漿方式時，布置在管縫兩側各0.4 m處；當采用地面向下注漿方式時，注漿孔間距一般為1～2 m。沿管節橫斷面注漿孔布置4點，分別為時鐘位置的2、5、7、10處。

（3）注漿管插入深度應分層進行，先插底層，緩慢提升注漿管后進行第二層注漿。注漿壓力應由深到淺逐步調整，砂性土宜控制在0.2～0.5 MPa幅度內，黏性土宜控制在0.2～0.3 MPa幅度內。

4.3 現場翻轉內襯法工藝操作要求

（1）前期準備工作。在施工井上部制作翻轉作業臺，在到達井內或管道中部設置擋板等，并應使之堅固、穩定，以防止事故發生，影響正常工作。

（2）樹脂軟管的翻轉準備工作。在事先已準備的翻轉作業臺上，把通過保冷運到工地的樹脂軟管安裝在翻轉頭上，接上空壓機等。

（3）翻轉送入樹脂軟管。在待修管道內，應用壓縮空氣和水把樹脂軟管通過翻轉送入管內，并用注水閥門控制襯管在原管內前進。

（4）熱水固化與冷卻。當樹脂軟管翻轉送入管內并到達擋板固定后，開始將熱水鍋爐產生的熱水注入襯管，并將原來襯管內的冷水抽回鍋爐，這樣不斷循環使襯管內的水溫保持一定溫度來進行養護。樹脂固化后，停止鍋爐，用冷水來冷卻直到襯管內溫度恢復常溫，完成固化。

（5）管內端口處理。當樹脂管加熱固化完畢以后，把襯管的端部用特殊機械切開，保證良好的水流條件，要在井的底部做個斜坡。

（6）施工后管內CCTV檢測。為了解固化施工后管道內襯的總體狀況、管道圓潤情況、管壁光滑狀況，在管端部切開之后，采用CCTV檢測設備對管道內部進行調查，把調查結果拍成錄像資料，并提供給發包方。

（7）整理和善后工作。整個翻轉內襯法修復完成后，工地現場應恢復到原來的狀況。

5 施工質量控制

5.1 內襯新管內壁檢測要求

內襯新管內壁檢測必須符合：表面無鼓脹，無未固化現象；表面不得有裂紋；表面不得有嚴重的褶皺與縱向棱紋。

5.2 內襯材料的厚度檢測

該工程修復管道內徑為d800 mm，根據《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》（征求意見稿）計算得出內襯新管壁厚取12 mm。內襯新管厚度實測實量應符合以下要求：厚度應符合設計要求，厚度誤差允許為0～25%；厚度檢測位置應避免在軟管的接縫處，檢測點為內襯新管圓周均等4點，取其平均值。

根據管道現場實測實量的結果，共取2個位置（共8點）進行檢測，內襯管的設計厚度為12mm，實際厚度平均值為13.2 mm，其誤差值為+10%，因此本次施工的內襯材料厚度滿足質量標準[3]。

5.3 內襯管強度檢測

采用在施工現場直接從內襯新管的端部截取試樣進行強度試驗，并委托具有工程質量檢測資質的第三方——上海同濟建設工程質量檢測站進行測試，得到的檢測結果見表1。

表1 CIPP內襯管的強度判斷表（單位：MPa）

由表1可知3個項目的檢測結果值都滿足設計值，所以，本次施工的CIPP內襯管強度滿足質量標準。

6 CIPP翻轉法修復效果

該道路處于無錫市新區交通較為繁忙的地段，采用CIPP翻轉內襯法非開挖修復技術，在短時間內把管道破損問題徹底解決，把工程對道路交通等影響降到了最小限度，充分顯示了該技術的優越性。同時，采用該技術使得管道和檢查井聯成一體，有效地解決了管道和檢查井接口處的地下水滲漏問題，并使得管道內壁較為光滑，大大改善了管道的水流狀況，有利于管道運行的正常養護。圖3為CIPP翻轉內襯法修復前后對比。

7 結語

目前，單從施工成本上來看，CIPP翻轉內襯法修復技術和大開挖修復技術比較還相對較高，但從施工工期和對社會產生的影響來看，CIPP翻轉內襯法修復技術具有很大的優勢。它對道路交通、社會環境、居民生活和商業活動造成的干擾與破壞遠遠小于大開挖，且它有利于社會的可持續發展。特別在城市中心商務區及敏感位置，采用非開挖修復技術對老、舊管道進行預先檢測，預防性修復，確保排水管道系統的正常運行，減少大開挖修復施工給城市交通帶來的壓力以及對居民生活環境的危害是十分必要的。

[1]上海市排水管理處.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.

[2]趙海峰，陳偉.C IP P翻轉內襯法修復技術施工控制[J].中華民居,2012(11)：53-54.

[3]毛玲紅.CIPP翻轉法內襯修復技術的應用[J].山西建筑，2008，14(5)：112-113.