紫外光固化（CIPP）非開挖修復工藝在病害管網修復中的應用

趙志健 龐 常

（中電建生態環境集團有限公司，廣東 深圳 518102）

1 紫外光固化（CIPP）非開挖修復工藝

紫外光固化內襯修復工藝是原位固化法（CIPP）的一種，它是將玻璃纖維編制成軟管浸漬光固化樹脂[1]，然后將其拉入待修復管道內，灌注壓縮空氣使軟管張開緊貼舊管內壁，以原有管道為外模，軟管內膜為內模，在紫外光的作用下使樹脂在管道內部固化，形成具有高強度的復合內襯樹脂新管的整段管道非開挖修復技術。

1.1 工藝流程

紫外光固化內襯（CIPP）修復工藝關鍵流程：拉入防護底膜→拉入玻璃纖維內襯軟管→綁扎堵頭→軟管加壓充氣→拉入紫外光燈→紫外光固化→接頭處理[2]。

1.2 工藝技術特點

紫外光固化非開挖修復施工無須開挖工作坑，對交通影響小，施工速度快、周期短，方便解決臨時排水問題；施工設備占地面積小，噪聲低，對周邊環境影響小；施工后的內襯管強度高，環剛度高，能對坍塌管道管頂起到一定的支持作用，可用于管道結構性、半結構性、防滲漏修復，對于重力管道和壓力管道的應用無局限性；可用于修復管道截面為圓形、蛋形、方形、馬蹄形狀的各種供排水管網；耐久實用，壁厚小，與原有管道貼合緊密，內襯管表面光滑，極大減小了原有管道的過流斷面損失。大幅延長既有管網的使用壽命，降低投資，達到節能減排的目的，提高城市建設管理的技術水平，總體社會效益和經濟效益良好[2]。

2 排水管網滲漏修復應用

2.1 項目概況

某城市建成區興城大道為雙向四車道，交通量大，臨時停放車輛多，既有排水管道為DN400混凝土管，管道埋深4.15～4.26 m，位于馬路兩側人行道內或者馬路邊緣。其中WS055-WS054管長41.4 m，WS053-WS052段管長41.3 m。QV檢測成果顯示管道存在淤積現象，經清淤、沖洗后進行CCTV檢測，結果顯示管道存在脫節、滲漏及腐蝕現象。

根據CCTV內窺檢測成果結合規范要求，初步判斷管道存在結構性缺陷[3]，根據《城鎮排水管道檢測與評估技術規程》（CJJ 181—2012）計算結構性缺陷密度和管道修復指數[4]。經計算可知興城大道管道修復指數均RI=0.76，其中WS055～WS054管段缺陷密度Su=0.56，WS053～WS052管段缺陷密度Su=0.81。管道CCTV檢測成果如圖1所示。

圖1 管道CCTV檢測成果

管道缺陷評估情況如表1所示。

表1 管道缺陷評估情況統計表

2.2 管道修復關鍵參數

依據《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程》（CJJT 210—2014）計算內襯管全結構修復管道壁厚。

式中：t—內襯管壁厚（mm）；D0—內襯管管道外徑（mm）；K—圓周支持率7.0；EL—內襯管的長期彈性模量（MPa）；C—橢圓度折減系數；P—內襯管管頂地下水壓力（MPa）；N—安全系數，取2.0；μ—泊松比；q—原有管道的橢圓度（%），取2%；DE—原有管道的平均內徑（mm）；Dmin—原有管道的最小內徑（mm）；Dmax—原有管道的最大內徑（mm）；SDR—管道的標準尺寸比；σL—內襯管材的長期彎曲強度（MPa）。

經計算WS055～WS054修復壁厚t=6.44 mm，WS053～WS052修復壁厚t=6.87 mm，經公式校核，修復管壁厚度取整為7 mm。

2.3 修復關鍵工藝

2.3.1 拉入防護底膜

防護底膜的作用是保護內襯軟管，防止內襯軟管在拉入既有管道過程中被管內凸起尖銳物劃傷，導致外膜破損。防護底膜須固定在井底，防止底膜隨材料移動而移動。

2.3.2 拉入玻璃纖維內襯軟管

在檢查井井口放置卷揚機，利用牽引繩將折疊好的玻璃纖維軟管從檢查井處拉進需修復的管道內，并在軟管兩端安裝不銹鋼扎頭將軟管封閉。

2.3.3 軟管充氣加壓及拉入紫外光燈

連接空氣壓縮機與軟管之間的供氣管道，向內襯軟管緩慢鼓入空氣，使內襯軟管膨脹，加壓過程需緩慢進行，避免玻璃纖維軟管過度膨脹及出現褶皺。每加壓5 000 Pa，需穩壓3～5 min，然后繼續加壓至額定壓力，并保壓30 min。

在軟管充氣保壓至額定壓力后，通過管道扎頭拉入小車式紫外光燈架至固化起始點。

2.3.4 紫外光固化

根據該段修復管道管徑及修復厚度確定紫外光固化施工參數如表2所示，紫外光固化過程中內襯管需保持壓力，使內襯管與原有管道緊密貼合，待軟管固化完成后，緩慢釋放管道內的壓力，待管道內壓力降到大氣壓力后，卸掉扎頭，取出燈架，回拉內膜。

表2 固化施工參數表

2.3.5 接頭處理

紫外光固化完成冷卻至常溫后，切除既有管端口外多余的內襯管，使內襯管超出既有管道20 mm，并采用速凝型樹脂膠對內襯管與既有管道銜接處進行密封處理。

2.4 修復效果分析

2.4.1 工程效果

本次病害管網紫外光固化非開挖修復施工，施工便捷、工期短、交通影響小、對周邊環境影響小，修復效果達到了預期效果。經CCTV檢測顯示，內襯管表面沒有因施工原因造成的劃傷、裂紋、磨損、褶皺等質量問題，表面質量滿足規范要求[3-4]。根據設計要求，全斷面修復內襯管厚度為7 mm，經檢測全斷面修復內襯管厚度為7.4 mm，滿足規范要求[5]。修復前管道（混凝土管糙率系數n=0.014）過流能力為166.67 L/s，修復后管道（塑料管道糙率系數n=0.01）管道過流能力為178.56 L/s，大于管道修復前，滿足設計要求。修復前后對比如圖2所示。

圖2 修復前后對比

2.4.2 經濟效益分析

通過經濟效益對比分析，采用紫外光固化非開挖修復方式預算費用合計43.72萬元；采用明挖修復施工方式預算費用合計約99.08萬元（不含水土保持等行政收費）。

非開挖修復具有明顯的環境優勢、施工優勢、社會效益優勢、民生優勢、安全環保優勢，在開挖深度較深或不具備明挖條件下具有明顯經濟優勢。

3 結語

在人口密集、交通流量大的城市建成區，采用非開挖修復方式修復病害既有排水管線，能有效解決施工作業面受限、交通疏解困難、對居民生活造成影響等問題。采用紫外光固化非開挖修復工藝修復后的污水管線可達到防腐、防滲、增加結構強度等效果。紫外光固化非開挖修復技術在城市建成區排水管網修復中的成功應用，必將對后續同類項目的解決具有一定的借鑒作用。