紫外光固化非開挖管道修復技術的應用

張友德， 黃鴻飛， 戴曹培， 何建軍

（安徽新宇生態產業股份有限公司，安徽 合肥 230000）

管道在城市中作用尤為重要；人為破壞、管材質量不合格、工廠偷排污廢水等原因都會導致管道出現不同程度損壞，影響正常運轉。傳統的開挖方法維修城市給排水管道，不僅需要巨大的修復費用，也會影響交通網絡正常運行[1]；而像穿插法、原位固化法、碎管法、螺旋纏繞法等非開挖修復技術，高效修復管道的同時，對周圍環境的影響也低。

原位固化法因施工速度快、表面光滑、內襯管耐久實用被廣泛應用，是當前使用最廣泛的管道非開挖修復方法，主要有熱固化和光（紫外光）固化兩種施工工藝[2]。紫外線光固化工藝由于壽命長、施工限制條件低等優點，是近年來的熱門修復方法[3]。據統計[4]，2004年紫外光固化在德國非開挖修復中占63%，整個歐洲占比約50%，可以看出紫外光固化技術已在得到較好地應用。我國20 世紀90 年代引進非開挖修復技術，1998 年用翻轉內襯原位固化工藝完成了8.3 km 管線的非開挖修復，2008 年紫外光固化工藝引進入國內[5]。

本文以合肥市某片區污水管道非開挖修復工程為例，介紹紫外光固化技術的成功應用，對城鎮的給排水管道非開挖修復技術進行深入探討，希望能夠有效延長管道使用壽命。

1 工程概況

合肥市某片區為雙向六車道，道路管段埋深2.8～2.9 m，位于車行道下，20 世紀末鋪設，附近為沿河位置，周邊有商業街、居住區以及新開發地段。對3 段DN1 000 mm 鋼筋混凝土污水管道進行CCTV 檢測，結果顯示存在腐蝕、錯口、滲漏支管暗接和破裂等結構性缺陷，結合規范初步判斷管道存在結構性缺陷[6]。依據CJJ181—2012《城鎮排水管檢測與評估技術規程》相關規定對管道進行評估，計算結構性缺陷密度和管道修復指數[7]，得HS1311051—HS1311046管道修復 指 數7.8，管 道 缺 陷 密 度0.49；HS1311058—HS1311055 管道修復指數4.15，管道缺陷密度0.34；HS2517557—HS2517549 管道修復指數6.05，管道缺陷密度0.27。3 段管道的修復指數均達到了Ⅲ級及以上，需要實施整體修復。見圖1和表1-表3。

表1 管道缺陷評估情況統計

表2 管段修復等級劃分

表3 管段狀況評估

圖1 結構性缺陷CCTV檢測

結構性缺陷數量較多主要原因：

1）3 條污水管道為鋼筋混凝土管，建成時間久遠且管道材料與施工質量較差，穿越街道、密集小區，承插接口質量差，管道基礎不穩；

2）地處河道邊，地質條件不佳，運行多年，由于地面荷載等原因發生不均勻沉降，造成破裂、滲漏等，缺陷隨時間推移而加劇[9]；

3）自然或人為破壞，異物刺破管道造成破裂；

4）片區工業企業較多，利用支管、暗管進行偷排、漏排，工業廢水對管道腐蝕嚴重。

2 紫外光固化技術

管道修復后需保證排水能力，還要滿足管道疏通養護要求[10]。由于周邊環境及地下管線復雜、交通壓力大，不具備開挖施工條件，待修復管道破損位置多且結構性缺陷種類多，決定采用紫外光固化工藝進行非開挖整體修復。紫外光固化修復適用于各種結構性缺陷及圓形、蛋形、橢圓形等非常規形狀的管道，適用管徑為150～1 800 mm。

2.1 施工流程

整個施工流程見圖2。

圖2 施工工藝流程

修復前預處理主要是用高壓水射流進行清洗，清洗產生的污水和污染物應從檢查井排出，污染物應按CECS 700—2020《城鎮排水管渠污泥處理技術規程》有關規定處理。漏水嚴重的管道，應對漏水點進行止水或隔水處理[7]。對管道內積水進行抽排，滿足修復要求。

充氣加壓過程是向內襯軟管緩慢鼓入空氣，使內襯軟管膨脹，讓內襯管盡可能緊密貼合原老舊管道，加壓過程需緩慢進行。在軟管充氣保壓至額定壓力后，通過管道扎頭拉入紫外光燈架至固化起始點[11]。根據修復管道管徑及厚度確定紫外光固化施工參數，紫外光固化過程中內襯軟管需保持壓力，使其與原有管道緊密貼合，待內襯軟管固化完成后，緩慢釋放管道內壓力，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。紫外光固化完成冷卻至常溫后，切除端口外多余的內襯軟管。見圖3。

圖3 紫外光固化法工藝

2.2 修復效果

管道修復后見圖4。

圖4 修復后CCTV效果

紫外光固化修復施工將對道路交通、周圍環境、地下管線等影響降到最低，短時間內解決管道破損問題，充分顯示了該技術的優越性。

1）形成的內襯管強度高，具有較好的耐腐蝕、耐磨損等性能，設計壽命達50 a。

2）修復后管道內徑與修復前管道內徑相差＜10 mm且內壁光滑，改善了管道過流能力[12]。

3）紫外光燈架上攝像頭可實時提供封堵管內施工情況，固化設備上可設置開燈時間間隔、燈架行進速度、管內溫度、內襯管內壓力等參數，為施工質量的把控提供依據。

4）適用場景多，可適用于截面為圓形、蛋形等管道，還可適用于同一段內變徑和弧度≯22.5°的管網。

5）相比熱水原位固化法，不產生廢水，不需加熱水體，節約能源，在保護環境、施工質量把控等方面具有顯著優勢；對不具備開挖條件或者管段埋深較大的工程優勢明顯。

3 結論與建議

對城市給排水管網進行全面勘測和修復是一項艱巨的任務，涉及的問題包括：空間大、條件復雜、數量龐大以及資金有限。經過詳細調查后，必須系統地計劃，充分結合現場實際情況進行有選擇的維修。

1）修復前需嚴格對內襯軟管材料厚度、強度進行檢測。若修復后發現材料強度不達標，清理不合格管道成本昂貴，甚至超過施工修復成本。

2）因為非開挖修復整個過程屬于隱蔽工程，施工完需立即進行CCTV驗收視頻拍攝以及預驗收。若該過程滯后，則修復后管道可能會集聚沙石，帶來不必要的施工成本。

3）非開挖修復整個流程大致是：管道清淤、CCTV拍攝、出評估報告、修復前預處理、修復施工。現實情況下，管道清淤后到修復施工這一階段時間過長，會增加預處理工作量，同時增加管道內部的不確定性；清淤后的一系列流程應規范化、程序化，管道非開挖修復除常規的工程參與方外，檢測單位應盡快進場，配備充足專業人員，合理規劃，及時出具評估報告。

4）安全問題。由于施工斷面位于地下，危險因素多為無色、無味、有毒氣體，遇險情死亡率較高；必須按規定配備防護措施，提高現場操作人員的急救能力。

5）施工中，為不讓水流進入待修復管道，會在修復管段前后放置封堵氣囊；封堵后也應做好引流措施，時刻觀察周圍環境，特別是附近是否有地下空間。