杨后军 孙大为 孙跃平

(上海管丽建设工程有限公司,上海闵行 201108)

摘要: 紫外光固化技术应用在国内排水管道修复中已经比较广泛，但是在过河倒虹压力管的修复施工方面的应用比较少。本文对上海市随塘河倒虹污水压力总管修复工程的实际案例进行了详细介绍，阐述了施工过程中的要点、主要技术参数和验收方法，对CIPP紫外光固化技术在过河压力倒虹管修复中的应用具有重要意义。

关键词: 倒虹压力管 紫外光固化 非开挖 管道修复 质量验收

前言

　　随着科技的发展和国家对水环境保护投资的增加，用于管道修复的技术也在不断地开发和引进。例如CIPP翻转法热水固化技术在管道修复中应用已经十分普遍。近几年，CIPP紫外光固化技术、3S模块拼装内衬技术及喷涂修复技术等也开始实际应用。本文将以随塘河污水总管抢修工程为例，详细介绍CIPP紫外光固化技术在过河倒虹压力管修复中的应用。

1、工程概况

　　奉贤区随塘河河道管理部门在日常巡查时，发现海农路人民塘东路附近河面上有黑色水泡冒出，造成河水黑臭污染。经查，冒泡点水面下方河底埋设有双排DN1000压力倒虹管，钢筋混凝土管材，因管道破裂与接口脱节导致管内污水外溢冒泡，进而引起河水水质黑臭污染，需要对该倒虹管道进行紧急修复。倒虹管示意图，如图-1所示。

图-1 倒虹管示意图

2、修复方法的比较和选定

　　该双排倒虹压力管道的埋设深度约为8.0米，管道长度46.5米，管道横跨随塘河，管道东侧10米为农工商路，北侧为人民塘东路，周边竖有200KV高压电线杆。如果实施大开挖修复，全面更换新管，需要河道上下游围堰断流，且开挖深基坑施工会对海农路及随塘河东路路基产生影响，工程量大且施工工期长，尤其是开挖带来的河提和道路的破坏、环境的污染、交通的堵塞、地下管线的保护与搬迁以及由此带来的重复投资都是百姓及社会各方面难以接受的。另外，由于本次的待修复管道是污水主干线，每天有25000～28000立方的污水需要排放，上游泵站的最大连续停泵时间约8小时,大开挖施工工期较长，因此临时排水设施运行长，将产生高昂费用。

　　为了减少路面开挖和最大程度减少对交通与社会的影响，增强管道的抗荷载性能，修复该管道的使用功能，同时综合社会、经济成本进行比较，决定采用施工时间短、效率高的非开挖修复技术。基于以上工况，通过对CIPP热水固化技术，CIPP紫外光固化技术及3S模块拼装技术的综合比较(见表-1)，最终确定采用施工速度快、材料强度高的CIPP紫外光固化技术实施修复。

表-1 修复方法分析比较表

3、紫外线光固化修复技术

3.1紫外线光固化修复技术原理

　　CIPP紫外线光固化管道修复技术起源于德国, 该技术在欧美等发达国家已得到广泛应用。它是将浸有光敏树脂的玻纤树脂软管拉入原管道，经紫外光照射固化形成内衬新管的技术。该技术采用气压膨胀，不受现场水源限制，节约水资源;采用紫外光固化，不使用锅炉，大幅节约能源，无废气排放，保护环境;设备高度智能集成化，占地面积少，交通影响小;内衬管固化时间短，节约成本。

3.2 内衬管厚度设计

　　CCTV检测发现该双排倒虹管道的主要缺陷为接口渗漏及管节环向破裂，从结构情况来判断，管道整体还具有承受河底载荷的能力，所以采用半结构管道实施修复。管道内压约7.5米，但管道不存在真空压力及水锤压力。

　　a.材料厚度的计算(外压计算)：
　　根据住建部发布的《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》，采用半结构修复时，内衬管最小壁厚计算公式如下：
　　
　　式中 t ——内衬管壁厚(mm)
　　Do——内衬管管道外径(mm)，本工程取1000mm
　　K ——圆周支持率，取值宜为7.0
　　EL ——内衬管的长期抗弯曲弹性模量(MPa)，宜取短期模量的50%
　　本工程使用材料的短期弹性模量为12000MPa，长期弹性模量取6000MPa计算
　　C ——椭圆度折减系数，计算值为0.836
　　P ——内衬管管顶地下水压力(MPa)，本工程内衬管管顶外水压受河道水位影响，河道最高水位约管底向上6米，因此，内衬管管顶外水压取0.048Mp
　　N ——安全系数，可取2.0
　　μ——泊松比，原位固化法内衬管取0.3
　　q ——原有管道的椭圆度(%)，可取2%
　　当考虑外压作用时，采用上述外压计算公式，计算得出DN1000内衬管的厚度为10.654mm
　　b.材料厚度的计算(内压计算)
　　内水压的设计采用美国水道材料协会(ASTM规格1216)所规定的设计方法进行。其设计公式如下∶
　　
　 　　式中：t——内衬管壁厚(mm)
　　Do——内衬管外径(mm)，本工程取1000mm
　　Pn——原有管道公称压力(MPa)，本工程管道需承受7.5米内压，取0.075MPa
　　N0——安全系数(推荐取值为1.25);本工程取2
　　σTL——内衬管的长期抗拉强度(MPa)，取短期抗拉强度的50%，本工程取31MPa
　　当考虑内压作用时，采用上述内压计算公式，计算得出DN1000内衬管的厚度为2.414mm
　　c.材料厚度的计算结果
　　根据上述计算结果，材料厚度取内压或者外压计算结果的大值，得到DN1000内衬管使用年数为30年的材料厚度值为t =10.654 mm。本工程所用内衬管设计厚度为11.0mm，满足设计要求。

4.现场施工及其措施

4.1 施工临排措施

　　2号井为本次施工井，在施工井上游新增1号压力井，并设置调蓄池，将污水引入调蓄池，在调蓄池架泵将污水引入4号井。本次临时排水采用2台75千瓦强吸泵，一用一备配置，满负荷运转36000立方/天，满足排水要求。临排示意图，如图-2所示。

图-2 临排示意图

4.2 管道预处理

　　管道预处理的好坏会直接影响到管道的修复效果，因此，它是非开挖修复技术中至关重要的一个步骤。首先对管道内壁采用高压冲洗，清除底部淤泥，潜水员人工清除石块等垃圾。然后对管道进行堵漏预处理，对渗漏缝进行开槽，槽宽3公分，深5公分，采用油麻丝塞实，并预埋注浆管，采用双块水泥封堵抹平，待水泥强度达到注浆要求时，注聚氨酯堵漏，注浆压力0.3Mpa。

4.3 施工前检测

　　对预处理后的管道进行CCTV电视检测并录像，确保内衬施工可以正常进行并保存资料。

4.4 光固化内衬修复施工

　　1) 拉入垫膜：垫膜起保护软管的作用，防止软管在拉入过程中被管壁等划伤。
　　2) 拉入内衬软管：将滑动滚轮放置到适当位置，紧接着将软管从检查井拉至待修管内，并在软管两端安装扎头。
　　3) 软管膨胀及紫外灯安装：将空压机与软管扎头通过气管连接，给内衬软管充气，使内衬软管膨胀。拉入紫外线灯，调试紫外灯链的运行，加压过程中应防止玻璃纤维软管内压不足出现褶皱或过度膨胀。
　　4) 紫外光固化：设定紫外灯链的拉行速度及软管内温度的控制参数，并结合灯链端部CCTV监测情况，及时调整光固化参数，使软管处于设定的硬化条件下，管内紫外灯行走速度约为0.6米/分钟。开启紫外灯并按设定速度移动，玻璃纤维内衬管硬化后便会贴合在旧管道内壁上。
　　5) 端部切割：固化后切除多余的内衬管，拆除扎头，取出灯链，抽出软管内膜。

　4.5 管端口渗漏处理

　　内衬管与旧管道间密封用预先设置的可吸水膨胀的止水橡胶做止水圈。采用钻孔注浆的方式对井室内旧管道与井墙的间隙渗漏进行处理，注入聚氨酯堵漏剂，利用灌注机产生的压力，将堵漏剂送到封堵部位中部并向四周扩散，堵漏剂遇水快速反应硬化后，将渗水缝隙堵住。最后用双快水泥对管口做包封处理。管口处理示意图如图-3所示，管口处理后情况如图-4所示。

图-3 管口处理示意图和管口处理后情况

5、质量验收检测

5.1 内衬管外观检测

　　修复施工后应对内衬管的外观进行确认，采用CCTV检测并存储影像资料。内衬新管表面应光洁、平整，无局部划伤、裂纹、磨损、孔洞、气泡、干斑、褶皱、拉伸变形和软弱带等影响管道结构、使用功能的损伤和缺陷。根据检测，本次施工管道达到了外观的质量要求。 内衬施工前后管内情况，如图-5，6所示。

图-4 内衬施工前管内情况和内衬施工后管内情况

5.2 内衬管厚度检测

　　施工后对管壁的厚度进行测量，在管道两侧端口进行取点测量。对内衬管0度、60度、120度、180度、240度、300度这6个点进行厚度检测，其平均值应符合设计要求，且测出的最小壁厚应满足允许的最低壁厚要求。本次施工的厚度实测结果平均厚度为11.3mm，最小壁厚为11.1mm，达到了设计规定的厚度要求。

5.3 固化管强度测试

　　根据行业标准CJJ/T 210-2014的规定，需对内衬管材进行强度性能测试。样品需在现场制取，并送第三方检测单位进行相关检测。本次工程的材料强度检测委托上海同济建设工程质量检测站进行，检测结果如下表-2所示，经判定，材料强度满足设计强度要求。

表-2 含玻璃纤维材料的原位固化法内衬管的短期力学性能要求及测试结果

6、结语

　　采用非开挖技术进行地下管道的修复是今后管道修复的一个发展趋势。CIPP紫外光固化内衬修复技术具有非开挖、施工快速、节能环保、质量可靠等优势，在国内排水管道的修复领域中正在被逐渐应用和推广。我们需要在实践之中不断积累经验，让光固化技术更好的为市政排水管道修复施工服务，为城市发展服务。

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