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CIPP翻转法内衬技术在大管径排水管道修复中的应用

【概要描述】摘要:介绍对受严重腐蚀的管内采用砂浆找平技术对管道表面进行防腐预处理的技术措施,阐述CIPP翻转法修复技术在上海浦建路Φ1400mm大管径排水管道的防腐和修复工程中的应用。关键词:CIPP翻转法非开挖修复大管径管道修复防腐预处理一.工程概况  浦东新区浦建路位于杨高南路和内环线之间,是内环线内车辆通向沪南路的交通要道,日常有公交车和大量的社会车辆通行。同时,该道路地下埋设有排水管道、自来水管、通讯煤气等城市的基础设施。为此,维护好该道路的管道设施,保证道路交通的畅通是一项重要工作。  2010年公路管理署对位于该道路的直径Φ1400排水管道实施了电视检测,发现管道内发生腐蚀现象,尤其是顶部宽约30厘米处,由于受到腐蚀性气体的影响,出现严重的混凝土剥离和钢筋外露生锈等现象。根据上海地方标准《排水管道电视和声纳检测评估技术规程》的判断得到,该污水管道的修复指数达到严重的3级。为此,需要对腐蚀破损非常严重的约一公里管段进行紧急修复。   二.修复技术方案的比较选择  浦东新区的道路及管道设施伴随着新区的建设有很快的发展,目前,局部的排水管道逐渐进入了老龄化。本次需要修复的浦建路Φ1400排水管道埋深在约5米,建设于90年代中期,有将近二十年的使用年数。  该管道从沪南泵站出发至杜鹃路污水干管,是污水泵站的污水输送管。由于污水泵出水污水喷涌出来时,散发出大量的硫化氢(H2S)气体,并在和空气接触后氧化成二氧化硫(SO2),三氧化硫(SO3)等腐蚀性很强的气体,和碱性的混凝土管壁起中和反应,引起严重的表面腐蚀,造成了浦建路管道表面的混凝土表层剥落,钢筋外露等问题。  在专家会议上,就设计部门提出来的开槽重排修复,钢管内衬修复和翻转法内衬修复的三个方案,从交通影响,施工工期,经济效益和社会效益等多方面进行了综合分析和比较。由于该道路交通繁忙,情况复杂,采用大开挖实施翻挖重新排管必将对周围交通以及生活环境造成重大影响。非开挖钢管内衬施工周期长,在管道内部焊接作业时的质量无法得到保障,CIPP翻转法内衬修复在管径Φ1000以下的小型管道中有很多业绩,但在上海周边用于大管径的成功案例不多。经过综合考虑决定,选择CIPP翻转法技术,先对该管道中的W18-W19管段实施试验施工,根据实施结果再进一步探讨非开挖整体修复的可行性。表-1修复方案的分析比较表方案名开槽重排方案钢管内衬方案翻转法内衬方案施工方法说明 在管道的原有位置采用打钢板桩,然后采用大开挖,置换被腐蚀破损的旧管道。 打开检查井顶板将钢管管片吊入井内逐片推入管道内部,实施拼装焊接成钢管。 利用原有检查井将内衬材料翻转进入旧管后实施加热固化形成连续内衬新管。对交通的影响 需要占据道路3根车道,十字路口开挖时对交通影响更大。 需要挖开井顶板,堆放材料等占用2根车道,对交通影响大。 只需要在翻转施工的检查井周边占用一个车道,影响小。施工工期工期较长工期最长工期较短社会经济效益比较 对道路交通影响大,大开挖带来的施工形象和社会效益不好,施工费用与其他相似。管道内部焊接作业的安全和施工质量难以保证,工期长,施工费用与其他相似。 对道路交通影响小,施工质量可控,工期短社会效益好,费用与其他相似。比较结果不采用不采用试验段实施三.翻转法内衬修复的施工3.1管道腐蚀部分预处理  针对管道表面出现的严重腐蚀现象,为了确保CIPP翻转法内衬施工前管道内部的平整,并确保原有混凝土管道的强度,需要采用砂浆找平预处理的技术,对腐蚀严重处,尤其是钢筋外露生锈部分进行先期修复,主要步骤如下。  1.采用高压水冲洗车实施冲洗,去除表层污染物;  2.对管道内部腐蚀严重的部位以及因腐蚀而强度降低的表层,采用铁制工具进行敲击剥离处理,露出强度较高的混凝土内层材料。  3.采用具有和混凝土同等强度的快速水泥砂浆,对腐蚀凹陷处进行找平处理,把腐蚀严重和混凝土表面脱落的部位进行表面恢复。这样,可以在增加钢筋的混凝土覆层厚度,提高混凝土管道强度的同时,也使得老管恢复至圆形的状态,确保管道翻转法内衬达到预期的修复效果。  进行预处理前的管道内部情况如图-2所示,实施预处理的施工情况和找平处理后的管道内部情况如图-3所示。   图-2、3管道内部的腐蚀情况、处理管道表面腐蚀部分3.2CIPP技术的施工原理  根据现场的实际情况在工厂内按设计制造内衬软管,然后灌浸热硬化性树脂制成树脂软管。施工时将树脂软管和加热用温水输送管翻转插入辅助内衬管内。翻转完成之后,利用水和压缩空气使树脂软管膨胀并紧贴在旧管内,然后利用循环的方式通过温水循环加热。使具有热硬化性的树脂软管硬化成型,旧管内即形成一层高强度的内衬新管。翻转法内衬修复技术有如下几个优点:  1.施工时间短:现场的施工从准备,翻转,加热,固化只需约1天时间,可以十分方便地解决施工时的临时排水问题。  2.设备占地面积小:CIPP施工法只需小型的锅炉和热水循环泵等设备,施工时占用道路面积小(在检查井边的位置,宽2.5m,长12m),噪音低,对道路交通影响小。  3.内衬管耐久实用:内衬材具有耐腐蚀,耐磨损的优点,材料强度大,耐久性根据设计要求可达30年,对管的地下水渗入问题彻底解决,一劳永逸。  4.保护环境,节省资源:不开挖路面,不产生垃圾,不堵塞交通,使管道修复施工的形象大为改观。总体的社会效益和经济效益好。  图-4为施工示意图。   图-4CIPP-TURNYOUNG施工示意图3.3翻转法内衬修复施工  在事先已准备的翻转作业台上,把通过保冷运到工地的树脂软管安装在翻转头上,在事先已铺设好的辅助内衬管内,应用压缩空气和水的压力把树脂软管通过翻转送入管内。然后,在管内接入温水输送管。同时把温水泵,锅炉等连接起来,开始对内衬管的加热固化工作。  施工的加热温度是根据工地的气温,管内温度,内衬管的厚度等条件决定。施工的材料加热分三个阶段∶第一阶段为升温至63度,保温时间为2个小时,第二阶段升温至83度,保温时间2个小时以上。由于管道直径相对较大,所以升温时间比较长,保温时间也定在了6-8小时。第三阶段的温水泵循环冷却为30分钟。工地上采用数字式温度计对管道内衬施工时温度进行了全程检测,确保材料完全固化,达到修复管道的目的。3.4管口部的处理  本次管道的埋深约为4.0米,施工时采用了低于地面1.0米的水压使CIPP内衬管膨胀后紧贴于旧管的内壁,所以硬化后的内衬管会和旧管粘成一体。同时为了使施工后的CIPP管材的管口部分保持光滑,并能和井壁连成一体。我们在内衬材料管口伸出5cm的位置处实施切割,然后,采用快速水泥在内衬材和井壁间做一个45度的倒角(图-5,图-6),达到防渗漏,保护管口的目的。   图-5、6检查井内管道端部情况、检查井内管道端部情况四.内衬施工后的质量检测4.1管道内电视检测  为了对内衬修复后管内的外观情况进行确认,施工结束后,用CCTV电视检测设备对内衬管进行外观进行了检测。施工监理人员也直接下井进行了实地的质量检验。经过对内衬管道表面的检测,发现内衬管内部的整个被修复区域光滑连续,无剥落,无凹凸和流通堵塞现象,内衬修复结果良好(图-7,8)。   图-7、8施工监理确认质量情况、施工后管道内部情况4.2材料厚度的测量  有关CIPP内衬管的厚度,本次施工的整个管道设计厚度为16.0毫米,按照规范要求对管道进行了取点测量,结果见表-2所示。  根据要求,固化后内衬管道的厚度检测位置应尽量避免在软管纤维的接缝处,我们对内衬管的45度、135度、225度和315度的4点进行了厚度检测,然后取其平均值进行判断。表-2管道内衬材料厚度测试结果管径1234平均设计厚度结果判断Φ140016.616.517.517.617.116.0mm合格  从表-2中得到,Φ1400管道的施工材料设计厚度为16.0mm,现场测得每一点的厚度都超过设计厚度,厚度平均值为17.1mm,比设计厚度值增加了6.9%,满足企业施工规范中规定的厚度误差允许在0%—+30%的规定,由此判断,施工的CIPP材料厚度满足质量标准。4.3材料强度的测试  按照美国材料协会制定的ASTM标准的规定,对本次施工的内衬材料进行强度性能测试。材料取自施工现场,性能测试委托具有工程质量检测资质的第三方—上海同济建设质量检查站进行。  根据材料强度的规定值以及检测报告进行归纳,材料的强度性能判断如表-2所示。得到材料的弯曲强度,弯曲弹性模量和第一裂纹时弯曲应力的各项指标都达到了规定的要求,材料强度合格。表-3材料强度性能检测结果判断表性能项目ASTM标准值实际测定值结果判定测试方法弯曲强度≥31MPa59.6MPa合格GB/T2567-2005弯曲弹性模量≥1724MPa3289MPa合格GB/T2567-2005第一裂纹时弯曲应力≥25MPa58.4MPa合格GB/T2567-2005 五.结束语  按照建设方的要求,对管道翻转法施工后的现场再度作了清理和检查,全部施工前后只用了四天,设备在规定时间内顺利出场。浦东新区公路管理署会同浦东新区供排水处以及相关专家,到现场并进入内衬修复后的管道内部进行了工程质量的实地考察和检测,达到了规定的质量要求,修复工作圆满结束。  本次试验工程的顺利完工,说明使用CIPP翻转法内衬技术对该段Φ1400mm大管径管道进行防腐加固和整体修复是合适的,前期砂浆找平预处理是可行的。本次试验施工为接下来管道全线的非开挖整体修复施工积累了成功经验,同时为以后同类大型管道的防腐加固和CIPP翻转法内衬修复施工提供了很好的先例。

CIPP翻转法内衬技术在大管径排水管道修复中的应用

【概要描述】摘要:介绍对受严重腐蚀的管内采用砂浆找平技术对管道表面进行防腐预处理的技术措施,阐述CIPP翻转法修复技术在上海浦建路Φ1400mm大管径排水管道的防腐和修复工程中的应用。关键词:CIPP翻转法非开挖修复大管径管道修复防腐预处理一.工程概况  浦东新区浦建路位于杨高南路和内环线之间,是内环线内车辆通向沪南路的交通要道,日常有公交车和大量的社会车辆通行。同时,该道路地下埋设有排水管道、自来水管、通讯煤气等城市的基础设施。为此,维护好该道路的管道设施,保证道路交通的畅通是一项重要工作。  2010年公路管理署对位于该道路的直径Φ1400排水管道实施了电视检测,发现管道内发生腐蚀现象,尤其是顶部宽约30厘米处,由于受到腐蚀性气体的影响,出现严重的混凝土剥离和钢筋外露生锈等现象。根据上海地方标准《排水管道电视和声纳检测评估技术规程》的判断得到,该污水管道的修复指数达到严重的3级。为此,需要对腐蚀破损非常严重的约一公里管段进行紧急修复。   二.修复技术方案的比较选择  浦东新区的道路及管道设施伴随着新区的建设有很快的发展,目前,局部的排水管道逐渐进入了老龄化。本次需要修复的浦建路Φ1400排水管道埋深在约5米,建设于90年代中期,有将近二十年的使用年数。  该管道从沪南泵站出发至杜鹃路污水干管,是污水泵站的污水输送管。由于污水泵出水污水喷涌出来时,散发出大量的硫化氢(H2S)气体,并在和空气接触后氧化成二氧化硫(SO2),三氧化硫(SO3)等腐蚀性很强的气体,和碱性的混凝土管壁起中和反应,引起严重的表面腐蚀,造成了浦建路管道表面的混凝土表层剥落,钢筋外露等问题。  在专家会议上,就设计部门提出来的开槽重排修复,钢管内衬修复和翻转法内衬修复的三个方案,从交通影响,施工工期,经济效益和社会效益等多方面进行了综合分析和比较。由于该道路交通繁忙,情况复杂,采用大开挖实施翻挖重新排管必将对周围交通以及生活环境造成重大影响。非开挖钢管内衬施工周期长,在管道内部焊接作业时的质量无法得到保障,CIPP翻转法内衬修复在管径Φ1000以下的小型管道中有很多业绩,但在上海周边用于大管径的成功案例不多。经过综合考虑决定,选择CIPP翻转法技术,先对该管道中的W18-W19管段实施试验施工,根据实施结果再进一步探讨非开挖整体修复的可行性。表-1修复方案的分析比较表方案名开槽重排方案钢管内衬方案翻转法内衬方案施工方法说明 在管道的原有位置采用打钢板桩,然后采用大开挖,置换被腐蚀破损的旧管道。 打开检查井顶板将钢管管片吊入井内逐片推入管道内部,实施拼装焊接成钢管。 利用原有检查井将内衬材料翻转进入旧管后实施加热固化形成连续内衬新管。对交通的影响 需要占据道路3根车道,十字路口开挖时对交通影响更大。 需要挖开井顶板,堆放材料等占用2根车道,对交通影响大。 只需要在翻转施工的检查井周边占用一个车道,影响小。施工工期工期较长工期最长工期较短社会经济效益比较 对道路交通影响大,大开挖带来的施工形象和社会效益不好,施工费用与其他相似。管道内部焊接作业的安全和施工质量难以保证,工期长,施工费用与其他相似。 对道路交通影响小,施工质量可控,工期短社会效益好,费用与其他相似。比较结果不采用不采用试验段实施三.翻转法内衬修复的施工3.1管道腐蚀部分预处理  针对管道表面出现的严重腐蚀现象,为了确保CIPP翻转法内衬施工前管道内部的平整,并确保原有混凝土管道的强度,需要采用砂浆找平预处理的技术,对腐蚀严重处,尤其是钢筋外露生锈部分进行先期修复,主要步骤如下。  1.采用高压水冲洗车实施冲洗,去除表层污染物;  2.对管道内部腐蚀严重的部位以及因腐蚀而强度降低的表层,采用铁制工具进行敲击剥离处理,露出强度较高的混凝土内层材料。  3.采用具有和混凝土同等强度的快速水泥砂浆,对腐蚀凹陷处进行找平处理,把腐蚀严重和混凝土表面脱落的部位进行表面恢复。这样,可以在增加钢筋的混凝土覆层厚度,提高混凝土管道强度的同时,也使得老管恢复至圆形的状态,确保管道翻转法内衬达到预期的修复效果。  进行预处理前的管道内部情况如图-2所示,实施预处理的施工情况和找平处理后的管道内部情况如图-3所示。   图-2、3管道内部的腐蚀情况、处理管道表面腐蚀部分3.2CIPP技术的施工原理  根据现场的实际情况在工厂内按设计制造内衬软管,然后灌浸热硬化性树脂制成树脂软管。施工时将树脂软管和加热用温水输送管翻转插入辅助内衬管内。翻转完成之后,利用水和压缩空气使树脂软管膨胀并紧贴在旧管内,然后利用循环的方式通过温水循环加热。使具有热硬化性的树脂软管硬化成型,旧管内即形成一层高强度的内衬新管。翻转法内衬修复技术有如下几个优点:  1.施工时间短:现场的施工从准备,翻转,加热,固化只需约1天时间,可以十分方便地解决施工时的临时排水问题。  2.设备占地面积小:CIPP施工法只需小型的锅炉和热水循环泵等设备,施工时占用道路面积小(在检查井边的位置,宽2.5m,长12m),噪音低,对道路交通影响小。  3.内衬管耐久实用:内衬材具有耐腐蚀,耐磨损的优点,材料强度大,耐久性根据设计要求可达30年,对管的地下水渗入问题彻底解决,一劳永逸。  4.保护环境,节省资源:不开挖路面,不产生垃圾,不堵塞交通,使管道修复施工的形象大为改观。总体的社会效益和经济效益好。  图-4为施工示意图。   图-4CIPP-TURNYOUNG施工示意图3.3翻转法内衬修复施工  在事先已准备的翻转作业台上,把通过保冷运到工地的树脂软管安装在翻转头上,在事先已铺设好的辅助内衬管内,应用压缩空气和水的压力把树脂软管通过翻转送入管内。然后,在管内接入温水输送管。同时把温水泵,锅炉等连接起来,开始对内衬管的加热固化工作。  施工的加热温度是根据工地的气温,管内温度,内衬管的厚度等条件决定。施工的材料加热分三个阶段∶第一阶段为升温至63度,保温时间为2个小时,第二阶段升温至83度,保温时间2个小时以上。由于管道直径相对较大,所以升温时间比较长,保温时间也定在了6-8小时。第三阶段的温水泵循环冷却为30分钟。工地上采用数字式温度计对管道内衬施工时温度进行了全程检测,确保材料完全固化,达到修复管道的目的。3.4管口部的处理  本次管道的埋深约为4.0米,施工时采用了低于地面1.0米的水压使CIPP内衬管膨胀后紧贴于旧管的内壁,所以硬化后的内衬管会和旧管粘成一体。同时为了使施工后的CIPP管材的管口部分保持光滑,并能和井壁连成一体。我们在内衬材料管口伸出5cm的位置处实施切割,然后,采用快速水泥在内衬材和井壁间做一个45度的倒角(图-5,图-6),达到防渗漏,保护管口的目的。   图-5、6检查井内管道端部情况、检查井内管道端部情况四.内衬施工后的质量检测4.1管道内电视检测  为了对内衬修复后管内的外观情况进行确认,施工结束后,用CCTV电视检测设备对内衬管进行外观进行了检测。施工监理人员也直接下井进行了实地的质量检验。经过对内衬管道表面的检测,发现内衬管内部的整个被修复区域光滑连续,无剥落,无凹凸和流通堵塞现象,内衬修复结果良好(图-7,8)。   图-7、8施工监理确认质量情况、施工后管道内部情况4.2材料厚度的测量  有关CIPP内衬管的厚度,本次施工的整个管道设计厚度为16.0毫米,按照规范要求对管道进行了取点测量,结果见表-2所示。  根据要求,固化后内衬管道的厚度检测位置应尽量避免在软管纤维的接缝处,我们对内衬管的45度、135度、225度和315度的4点进行了厚度检测,然后取其平均值进行判断。表-2管道内衬材料厚度测试结果管径1234平均设计厚度结果判断Φ140016.616.517.517.617.116.0mm合格  从表-2中得到,Φ1400管道的施工材料设计厚度为16.0mm,现场测得每一点的厚度都超过设计厚度,厚度平均值为17.1mm,比设计厚度值增加了6.9%,满足企业施工规范中规定的厚度误差允许在0%—+30%的规定,由此判断,施工的CIPP材料厚度满足质量标准。4.3材料强度的测试  按照美国材料协会制定的ASTM标准的规定,对本次施工的内衬材料进行强度性能测试。材料取自施工现场,性能测试委托具有工程质量检测资质的第三方—上海同济建设质量检查站进行。  根据材料强度的规定值以及检测报告进行归纳,材料的强度性能判断如表-2所示。得到材料的弯曲强度,弯曲弹性模量和第一裂纹时弯曲应力的各项指标都达到了规定的要求,材料强度合格。表-3材料强度性能检测结果判断表性能项目ASTM标准值实际测定值结果判定测试方法弯曲强度≥31MPa59.6MPa合格GB/T2567-2005弯曲弹性模量≥1724MPa3289MPa合格GB/T2567-2005第一裂纹时弯曲应力≥25MPa58.4MPa合格GB/T2567-2005 五.结束语  按照建设方的要求,对管道翻转法施工后的现场再度作了清理和检查,全部施工前后只用了四天,设备在规定时间内顺利出场。浦东新区公路管理署会同浦东新区供排水处以及相关专家,到现场并进入内衬修复后的管道内部进行了工程质量的实地考察和检测,达到了规定的质量要求,修复工作圆满结束。  本次试验工程的顺利完工,说明使用CIPP翻转法内衬技术对该段Φ1400mm大管径管道进行防腐加固和整体修复是合适的,前期砂浆找平预处理是可行的。本次试验施工为接下来管道全线的非开挖整体修复施工积累了成功经验,同时为以后同类大型管道的防腐加固和CIPP翻转法内衬修复施工提供了很好的先例。

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摘要:介绍对受严重腐蚀的管内采用砂浆找平技术对管道表面进行防腐预处理的技术措施,阐述CIPP翻转法修复技术在上海浦建路Φ1400mm大管径排水管道的防腐和修复工程中的应用。

关键词:CIPP翻转法 非开挖修复 大管径管道修复 防腐预处理

一.工程概况

  浦东新区浦建路位于杨高南路和内环线之间,是内环线内车辆通向沪南路的交通要道,日常有公交车和大量的社会车辆通行。同时,该道路地下埋设有排水管道、自来水管、通讯煤气等城市的基础设施。为此,维护好该道路的管道设施,保证道路交通的畅通是一项重要工作。

  2010年公路管理署对位于该道路的直径Φ1400排水管道实施了电视检测,发现管道内发生腐蚀现象,尤其是顶部宽约30厘米处,由于受到腐蚀性气体的影响,出现严重的混凝土剥离和钢筋外露生锈等现象。根据上海地方标准《排水管道电视和声纳检测评估技术规程》的判断得到,该污水管道的修复指数达到严重的3级。为此,需要对腐蚀破损非常严重的约一公里管段进行紧急修复。

二.修复技术方案的比较选择

  浦东新区的道路及管道设施伴随着新区的建设有很快的发展,目前,局部的排水管道逐渐进入了老龄化。本次需要修复的浦建路Φ1400排水管道埋深在约5米,建设于90年代中期,有将近二十年的使用年数。

  该管道从沪南泵站出发至杜鹃路污水干管,是污水泵站的污水输送管。由于污水泵出水污水喷涌出来时,散发出大量的硫化氢(H2S)气体,并在和空气接触后氧化成二氧化硫(SO2),三氧化硫(SO3)等腐蚀性很强的气体,和碱性的混凝土管壁起中和反应,引起严重的表面腐蚀,造成了浦建路管道表面的混凝土表层剥落,钢筋外露等问题。

  在专家会议上,就设计部门提出来的开槽重排修复,钢管内衬修复和翻转法内衬修复的三个方案,从交通影响,施工工期,经济效益和社会效益等多方面进行了综合分析和比较。由于该道路交通繁忙,情况复杂,采用大开挖实施翻挖重新排管必将对周围交通以及生活环境造成重大影响。非开挖钢管内衬施工周期长,在管道内部焊接作业时的质量无法得到保障,CIPP翻转法内衬修复在管径Φ1000以下的小型管道中有很多业绩,但在上海周边用于大管径的成功案例不多。经过综合考虑决定,选择CIPP翻转法技术,先对该管道中的W18-W19管段实施试验施工,根据实施结果再进一步探讨非开挖整体修复的可行性。

表-1 修复方案的分析比较表

方案名

开槽重排方案

钢管内衬方案

翻转法内衬方案

施工方
法说明

  在管道的原有位置采用打钢板桩,然后采用大开挖,置换被腐蚀破损的旧管道。

  打开检查井顶板将钢管管片吊入井内逐片推入管道内部,实施拼装焊接成钢管。

  利用原有检查井将内衬材料翻转进入旧管后实施加热固化形成连续内衬新管。

对交通
的影响

  需要占据道路3根车道,十字路口开挖时对交通影响更大。

  需要挖开井顶板,堆放材料等占用2根车道,对交通影响大。

  只需要在翻转施工的检查井周边占用一个车道,影响小。

施工工期

工期较长

工期最长

工期较短

社会经济效益比较

  对道路交通影响大,大开挖带来的施工形象和社会效益不好,施工费用与其他相似。

管道内部焊接作业的安全和施工质量难以保证,工期长,施工费用与其他相似。

  对道路交通影响小,施工质量可控,工期短社会效益好,费用与其他相似。

比较结果

不采用

不采用

试验段实施

三.翻转法内衬修复的施工

3.1 管道腐蚀部分预处理

  针对管道表面出现的严重腐蚀现象,为了确保CIPP翻转法内衬施工前管道内部的平整,并确保原有混凝土管道的强度,需要采用砂浆找平预处理的技术,对腐蚀严重处,尤其是钢筋外露生锈部分进行先期修复,主要步骤如下。

  1.采用高压水冲洗车实施冲洗,去除表层污染物。
  2.对管道内部腐蚀严重的部位以及因腐蚀而强度降低的表层,采用铁制工具进行敲击剥离处理,露出强度较高的混凝土内层材料。
  3.采用具有和混凝土同等强度的快速水泥砂浆,对腐蚀凹陷处进行找平处理,把腐蚀严重和混凝土表面脱落的部位进行表面恢复。这样,可以在增加钢筋的混凝土覆层厚度,提高混凝土管道强度的同时,也使得老管恢复至圆形的状态,确保管道翻转法内衬达到预期的修复效果。

  进行预处理前的管道内部情况如图-2所示,实施预处理的施工情况和找平处理后的管道内部情况如图-3所示。 

图-2 管道内部的腐蚀情况

图-3 处理管道表面腐蚀部分

3.2 CIPP技术的施工原理

  根据现场的实际情况在工厂内按设计制造内衬软管,然后灌浸热硬化性树脂制成树脂软管。施工时将树脂软管和加热用温水输送管翻转插入辅助内衬管内。翻转完成之后,利用水和压缩空气使树脂软管膨胀并紧贴在旧管内,然后利用循环的方式通过温水循环加热。使具有热硬化性的树脂软管硬化成型,旧管内即形成一层高强度的内衬新管。翻转法内衬修复技术有如下几个优点:

  1.施工时间短:现场的施工从准备,翻转,加热,固化只需约1天时间,可以十分方便地解决施工时的临时排水问题。
  2.设备占地面积小:CIPP施工法只需小型的锅炉和热水循环泵等设备,施工时占用道路面积小(在检查井边的位置,宽2.5m,长12m),噪音低,对道路交通影响小。
  3.内衬管耐久实用:内衬材具有耐腐蚀,耐磨损的优点,材料强度大,耐久性根据设计要求可达30年,对管的地下水渗入问题彻底解决,一劳永逸。
  4.保护环境,节省资源:不开挖路面,不产生垃圾,不堵塞交通,使管道修复施工的形象大为改观。总体的社会效益和经济效益好。

图-4 CIPP-TURN YOUNG施工示意图

3.3 翻转法内衬修复施工

  在事先已准备的翻转作业台上,把通过保冷运到工地的树脂软管安装在翻转头上,在事先已铺设好的辅助内衬管内,应用压缩空气和水的压力把树脂软管通过翻转送入管内。然后,在管内接入温水输送管。同时把温水泵,锅炉等连接起来,开始对内衬管的加热固化工作。

  施工的加热温度是根据工地的气温,管内温度,内衬管的厚度等条件决定。施工的材料加热分三个阶段∶第一阶段为升温至63度,保温时间为2个小时,第二阶段升温至83度,保温时间2个小时以上。由于管道直径相对较大,所以升温时间比较长,保温时间也定在了6-8小时。第三阶段的温水泵循环冷却为30分钟。工地上采用数字式温度计对管道内衬施工时温度进行了全程检测,确保材料完全固化,达到修复管道的目的。

3.4 管口部的处理

  本次管道的埋深约为4.0米,施工时采用了低于地面1.0米的水压使CIPP内衬管膨胀后紧贴于旧管的内壁,所以硬化后的内衬管会和旧管粘成一体。同时为了使施工后的CIPP管材的管口部分保持光滑,并能和井壁连成一体。我们在内衬材料管口伸出5cm的位置处实施切割,然后,采用快速水泥在内衬材和井壁间做一个45度的倒角(图-5, 图-6),达到防渗漏,保护管口的目的。

图-5 检查井内管道端部情况

图-6 检查井内管道端部情况

四.内衬施工后的质量检测

4.1 管道内电视检测

  为了对内衬修复后管内的外观情况进行确认,施工结束后,用CCTV电视检测设备对内衬管进行外观进行了检测。施工监理人员也直接下井进行了实地的质量检验。经过对内衬管道表面的检测,发现内衬管内部的整个被修复区域光滑连续,无剥落,无凹凸和流通堵塞现象,内衬修复结果良好(图-7,8)。

图-7 施工监理确认质量情况

图-8 施工后管道内部情况

4.2 材料厚度的测量

  有关CIPP内衬管的厚度,本次施工的整个管道设计厚度为16.0毫米,按照规范要求对管道进行了取点测量,结果见表-2所示。

  根据要求,固化后内衬管道的厚度检测位置应尽量避免在软管纤维的接缝处,我们对内衬管的45度、135度、225度和315度的4点进行了厚度检测,然后取其平均值进行判断。

表-2 管道内衬材料厚度测试结果

管径

1

2

3

4

平 均

设计厚度

结果判断

Φ1400

16.6

16.5

17.5

17.6

17.1

16.0mm

合格

  从表-2中得到,Φ1400管道的施工材料设计厚度为16.0mm,现场测得每一点的厚度都超过设计厚度,厚度平均值为17.1mm,比设计厚度值增加了6.9%,满足企业施工规范中规定的厚度误差允许在0%—+30%的规定,由此判断,施工的CIPP材料厚度满足质量标准。

4.3 材料强度的测试

  按照美国材料协会制定的ASTM标准的规定,对本次施工的内衬材料进行强度性能测试。材料取自施工现场,性能测试委托具有工程质量检测资质的第三方—上海同济建设质量检查站进行。

  根据材料强度的规定值以及检测报告进行归纳,材料的强度性能判断如表-2所示。得到材料的弯曲强度,弯曲弹性模量和第一裂纹时弯曲应力的各项指标都达到了规定的要求,材料强度合格。

表-3 材料强度性能检测结果判断表

性能项目

ASTM标准值

实际测定值

结果判定

测试方法

弯曲强度

≥31 MPa

59.6 MPa

合格

GB/T2567-2005

弯曲弹性模量

≥1724 MPa

3289 MPa

合格

GB/T2567-2005

第一裂纹时弯曲应力

≥25 MPa

58.4 MPa

合格

GB/T2567-2005

五.结束语

  按照建设方的要求,对管道翻转法施工后的现场再度作了清理和检查,全部施工前后只用了四天,设备在规定时间内顺利出场。浦东新区公路管理署会同浦东新区供排水处以及相关专家,到现场并进入内衬修复后的管道内部进行了工程质量的实地考察和检测,达到了规定的质量要求,修复工作圆满结束。

  本次试验工程的顺利完工,说明使用CIPP翻转法内衬技术对该段Φ1400mm大管径管道进行防腐加固和整体修复是合适的,前期砂浆找平预处理是可行的。本次试验施工为接下来管道全线的非开挖整体修复施工积累了成功经验,同时为以后同类大型管道的防腐加固和CIPP翻转法内衬修复施工提供了很好的先例。

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