基于徐州市故黄河截污管工程的非开挖修复施工方案探讨

王伟 杨传礼

【摘要】文章通过徐州市故黄河（三环西路-弘济桥）排水管修复工程的实施，详细介绍了局部树脂固化修复技术的工艺特点、使用范围、原理、施工流程、工艺操作要求、施工流程、材料和设备设计要求及质量控制，为不具备采用大开挖工艺及其他修复工艺进行地下管道修复的施工项目，提供了可资借鉴的经济高效地下管网维修施工办法。

【关键词】排水管；非开挖修复；局部树脂固化技术

1、工程概况

本工程为徐州市故黄河（三环西路-弘济桥）排水管修复工程，管道材质为水泥管，管径分别为DN600、DN800、DN1000，采用局部现场固化法（点状原位固化法）对管道进行非开挖修复，施工范围在三环西路-弘济桥，全长共计7725米，共341点采用局部树脂固化修复。

2、局部树脂固化技术施工工艺

2.1局部现场固化法工艺特点：①局部树脂固化修复技术是一种排水管道非开挖局部内衬修理方法。利用毡筒气囊局部成型技术，将涂灌树脂的毡筒用气囊使之紧贴母管，然后用紫外线等方法加热固化。实际上是将整体现场固化成型法用于局部修理。②局部树脂固化主要分人工玻璃钢接口和毡筒气囊局部成型两种技术，本工程将采用用毡筒气囊局部成型技术，在损坏点固化树脂，增加管道强度达到修复目的，并可提供一定的结构强度。③Ф1000mm以下管道局部修理采用局部树脂固化修复方法最具有经济性和可靠性；④在排水管道非开挖修复中，通常与压密注浆法联合使用。⑤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。

2.2使用范围：①适用管材为钢筋混凝土材质及其他材质污排水管道。②适用于排水管道局部和整体修理。③管径800mm以上及大型或特大型管道，施工人员均可下井管内修理；对于800mm以下的管道，可以采用电视检测车探视位置，然后放入气囊固定位置。④适用管道结构性缺陷呈现为破裂、变形、错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于5cm，管道基础结构基本稳定，管道线形没明显变化，管道壁体坚实不酥化。⑤适用于管道接口处有渗或临界时预防性修理。⑥不适用于检查井损坏修理。⑦不适用与管道基础断裂、管道坍塌、管道脱节口呈倒栽式状，管道接口严重错误、管道线形严重变形等结构性缺陷损坏的修理。

2.3工藝原理：①局部现场固化采用聚酯树脂，可使用含钴化合物或有机过氧化物作为催化剂来加速树脂的固化，进行聚合反应形成高分子化合物。该材料是单液性注浆材料，施工简单，设备清洗也十分方便。②其树脂与水具有良好的混溶性，浆液遇水后自行分散、乳化，立即进行聚合反应，诱导时间可通过配比进行调整。③该材料对水质的适应较强，一般酸碱性及污水对其性能均无影响。

2.4施工工艺流程：（1）局部现场固化工艺流程 ①将毡筒用适合的树脂浸透。②将上述毡筒缠绕于气囊上，在电视引导下到达修复的地点。③向气囊充气使毡筒“补丁”被压覆在管道上，保持压力待树脂固化。④气囊泄压缩小并拉出管道。⑤最后进行电视检测，进行施工质量检测。⑥排水管道处于流砂或软土暗浜层，由于接口产生缝隙，管周流砂软土从缝隙渗入排水管道内，致使管周土体流失，土路基失稳，管道下沉，路面沉陷。因此，局部现场固化修复时，必须进行损坏管内清洗，并且电视确认干净。（2）工艺操作要求①钻孔注浆管周隔水帷幕和加固土体。②在局部树脂固化修理前应对管周土体进行注浆加固，注浆液充满土层内部及空隙，形成防渗帷幕，加强管周土体的稳定，制止四周土体的流失，提高管基土体的承载力，再通过局部树脂固化修复技术进行修理，达到排水管道长期正常使用。

2.5局部树脂固化法工艺操作要求：①树脂和辅料的配比2：1应合理。②毡筒应在真空条件下预浸树脂，树脂的体积应足够填充纤维软管名义厚度和按直径计算的全部空间，考虑到树脂的聚合作用及渗入待修复管道缝隙和连接部位的可能性，还应增加5-10%的余量。③毡筒必须用铁丝紧固在气囊上，防止在气囊进入管道时毡筒滑落。④充气、放气应缓慢均匀。⑤树脂固化期间气囊内压力应保持在1.5Bar，保证毡筒紧贴管壁。

2.6 施工流程：①毡布剪裁：根据修复管道情况，在防水密闭的房间或施工车辆上现场剪裁一定尺寸的玻璃纤维毡布。剪裁长度约为气囊直径的3.5倍，以保证毡布在气囊上部分重叠；毡布的剪裁宽度必应使其前后均超出管道缺陷5CM以上，以保证毡布能与母管紧贴。②树脂固化剂混合：根据修复管道情况，供货商要求的配方比例配制一定量的树脂和固化剂混合液，并用搅拌装置混匀，使混合液均色无泡沫。记录混合湿度。同时，施工现场每批树脂混合液应保留一份样本，并进行检测并报告它的固化性能。③树脂浸透：使用适当的抹刀将树脂混合液均匀涂抹与玻璃纤维毡布之上。通过折叠使毡布厚度达到设计值，并在这些过程中将树脂涂覆于新的表面之上。为避免挟带空气，应使用滚筒将树脂压入毡布之中。④毡筒定位安装：经树脂浸透的毡筒通过气囊进行安装。为使施工时气囊与管道之间形成一层隔离层，使用聚乙烯（PE）保护膜困扎气囊，再将毡筒用铁 丝捆绑在气囊之上，并防止其滑动或掉下。气囊在送入修复管段时，应连接空气管，并防止毡筒接触管道内壁。气囊就位以后，使用空气压缩机加压使气囊膨胀，毡筒紧贴管壁。该气压需保持一定时间知道毡布通过常温（或加热或光照）达到完全固化为之。最后，释放气囊压力，将其拖出管道。记录固化时间和压力。

图2-1修复气囊

图2-2修复后效果图

2.7材料和设备设计要求：⑴毡筒，应使用玻璃纤维垫（包含纺织和混织玻璃纤维），能装载树脂和承受安装压力，并与使用的树脂系统相容。毡筒在安装时应该能紧贴旧管壁，并符合安装的长度。并考虑安装时圆周方向的伸展。玻璃纤维毡在应用之前必须具备一下特性：①每单位面积质量：根据ISO3374，1050g/㎡±10% 。②厚度：1.6毫米±15% 。③宽度：根据ISO5025，400mm-2500mm 。⑵树脂，使用适合局部固化法的树脂和固化剂系统。为避免树脂性质变化，与其接触的设备，均不能与水接触。

⑶厚度设计，局部内衬厚度根据管道部分破损情况，采用厚度设计公式设计。⑷内衬结构，安装于母管之上的点状或局部内衬必须至少三层，包括一外部混织纤维层和一内部混织纤维层，中间夹层为玻璃纤维编制层。

2.8施工质量控制：

⑴ 主控项目，①所用树脂和毡布的质量符合工程要求；检查方法：检查产品质量合格证明书。

②内衬蠕变符合设计要求，检查方法：每个修复管段至少1次应在施工场地使用内径与修复管段相同的试验管道（譬如硬质聚氯乙烯管）制作局部内衬。至少2次测试得到的圆环形样品的短期弹性模量值（1h值E1h和24h值E24h），根据下式计算蠕变Kn值，该值小于11%方为合格。检查检测报告。

⑵一般项目，①内衬厚度应符合设计要求，检查方法：逐个检查；在内衬圆周上平均选择8个以上检测点使用测厚仪测量并取各检测点的平均值为内衬管的厚度值，其值不得少于合同书和设计書中的规定值。当内衬管的设计厚度不大于9mm时，各检测点厚度误差允许在±20%之内；内衬管设计厚度不小于10.5mm时，各检测点厚度误差允许在±25%之内。②管道内衬表面光滑，无褶皱，无脱皮；检查方法：目测并摄像或CCTV检测内衬管段。管内残余废弃物质已得到清除。管顶不允许出现褶皱。管道弯曲部分的褶皱不得超过公称直径的5%。③管道接口裂缝应严密，接口处理要贯通、平顺、均匀，均符合设计要求。修复后毡筒宽度应在50公分左右，接口平滑，保证水流畅通。毡筒表面应光洁、平整，与接口老壁粘结牢固并连成一体，无空鼓、裂纹和麻面现象。

3、综述

该技术的优点是施工简单，它适用于地表开阔、无任何障碍物以及在确保不会影响交通的条件下进行。然而在大多数情况下，开挖施工法妨碍交通、破坏环境、影响市民生活；局部树脂固化法修复地下管道，具有施工时间短（每个点修复2小时，多个点可同时修复），设备占地面积小，施工方便，内衬管耐久实用和保护环境节省资源等优点。施工现场并不具备采用大开挖工艺及其他修复工艺来修复地下管道条件，采用局部树脂固化法修复技术不仅在经济效益上具有优势，在社会效益上的效果也十分明显。 局部树脂固化法修复技术和大开挖修复技术及其他技术比较，如每段管道损坏数量不多，施工成本比开挖及其他修复技术成本更底，施工时间和对社会产生的影响来看，局部树脂固化法修复技术具有更大的优势，它对交通、环境、生活和商业活动造成的干扰和破坏远远小于大开挖修复及其他修复技术。