紫外光固化（CIPP）非开挖修复工艺在病害管网修复中的应用

赵志健 庞 常

（中电建生态环境集团有限公司，广东 深圳 518102）

1 紫外光固化（CIPP）非开挖修复工艺

紫外光固化内衬修复工艺是原位固化法（CIPP）的一种，它是将玻璃纤维编制成软管浸渍光固化树脂[1]，然后将其拉入待修复管道内，灌注压缩空气使软管张开紧贴旧管内壁，以原有管道为外模，软管内膜为内模，在紫外光的作用下使树脂在管道内部固化，形成具有高强度的复合内衬树脂新管的整段管道非开挖修复技术。

1.1 工艺流程

紫外光固化内衬（CIPP）修复工艺关键流程：拉入防护底膜→拉入玻璃纤维内衬软管→绑扎堵头→软管加压充气→拉入紫外光灯→紫外光固化→接头处理[2]。

1.2 工艺技术特点

紫外光固化非开挖修复施工无须开挖工作坑，对交通影响小，施工速度快、周期短，方便解决临时排水问题；施工设备占地面积小，噪声低，对周边环境影响小；施工后的内衬管强度高，环刚度高，能对坍塌管道管顶起到一定的支持作用，可用于管道结构性、半结构性、防渗漏修复，对于重力管道和压力管道的应用无局限性；可用于修复管道截面为圆形、蛋形、方形、马蹄形状的各种供排水管网；耐久实用，壁厚小，与原有管道贴合紧密，内衬管表面光滑，极大减小了原有管道的过流断面损失。大幅延长既有管网的使用寿命，降低投资，达到节能减排的目的，提高城市建设管理的技术水平，总体社会效益和经济效益良好[2]。

2 排水管网渗漏修复应用

2.1 项目概况

某城市建成区兴城大道为双向四车道，交通量大，临时停放车辆多，既有排水管道为DN400混凝土管，管道埋深4.15～4.26 m，位于马路两侧人行道内或者马路边缘。其中WS055-WS054管长41.4 m，WS053-WS052段管长41.3 m。QV检测成果显示管道存在淤积现象，经清淤、冲洗后进行CCTV检测，结果显示管道存在脱节、渗漏及腐蚀现象。

根据CCTV内窥检测成果结合规范要求，初步判断管道存在结构性缺陷[3]，根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》（CJJ 181—2012）计算结构性缺陷密度和管道修复指数[4]。经计算可知兴城大道管道修复指数均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检测成果如图1所示。

图1 管道CCTV检测成果

管道缺陷评估情况如表1所示。

表1 管道缺陷评估情况统计表

2.2 管道修复关键参数

依据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJT 210—2014）计算内衬管全结构修复管道壁厚。

式中：t—内衬管壁厚（mm）；D0—内衬管管道外径（mm）；K—圆周支持率7.0；EL—内衬管的长期弹性模量（MPa）；C—椭圆度折减系数；P—内衬管管顶地下水压力（MPa）；N—安全系数，取2.0；μ—泊松比；q—原有管道的椭圆度（%），取2%；DE—原有管道的平均内径（mm）；Dmin—原有管道的最小内径（mm）；Dmax—原有管道的最大内径（mm）；SDR—管道的标准尺寸比；σL—内衬管材的长期弯曲强度（MPa）。

经计算WS055～WS054修复壁厚t=6.44 mm，WS053～WS052修复壁厚t=6.87 mm，经公式校核，修复管壁厚度取整为7 mm。

2.3 修复关键工艺

2.3.1 拉入防护底膜

防护底膜的作用是保护内衬软管，防止内衬软管在拉入既有管道过程中被管内凸起尖锐物划伤，导致外膜破损。防护底膜须固定在井底，防止底膜随材料移动而移动。

2.3.2 拉入玻璃纤维内衬软管

在检查井井口放置卷扬机，利用牵引绳将折叠好的玻璃纤维软管从检查井处拉进需修复的管道内，并在软管两端安装不锈钢扎头将软管封闭。

2.3.3 软管充气加压及拉入紫外光灯

连接空气压缩机与软管之间的供气管道，向内衬软管缓慢鼓入空气，使内衬软管膨胀，加压过程需缓慢进行，避免玻璃纤维软管过度膨胀及出现褶皱。每加压5 000 Pa，需稳压3～5 min，然后继续加压至额定压力，并保压30 min。

在软管充气保压至额定压力后，通过管道扎头拉入小车式紫外光灯架至固化起始点。

2.3.4 紫外光固化

根据该段修复管道管径及修复厚度确定紫外光固化施工参数如表2所示，紫外光固化过程中内衬管需保持压力，使内衬管与原有管道紧密贴合，待软管固化完成后，缓慢释放管道内的压力，待管道内压力降到大气压力后，卸掉扎头，取出灯架，回拉内膜。

表2 固化施工参数表

2.3.5 接头处理

紫外光固化完成冷却至常温后，切除既有管端口外多余的内衬管，使内衬管超出既有管道20 mm，并采用速凝型树脂胶对内衬管与既有管道衔接处进行密封处理。

2.4 修复效果分析

2.4.1 工程效果

本次病害管网紫外光固化非开挖修复施工，施工便捷、工期短、交通影响小、对周边环境影响小，修复效果达到了预期效果。经CCTV检测显示，内衬管表面没有因施工原因造成的划伤、裂纹、磨损、褶皱等质量问题，表面质量满足规范要求[3-4]。根据设计要求，全断面修复内衬管厚度为7 mm，经检测全断面修复内衬管厚度为7.4 mm，满足规范要求[5]。修复前管道（混凝土管糙率系数n=0.014）过流能力为166.67 L/s，修复后管道（塑料管道糙率系数n=0.01）管道过流能力为178.56 L/s，大于管道修复前，满足设计要求。修复前后对比如图2所示。

图2 修复前后对比

2.4.2 经济效益分析

通过经济效益对比分析，采用紫外光固化非开挖修复方式预算费用合计43.72万元；采用明挖修复施工方式预算费用合计约99.08万元（不含水土保持等行政收费）。

非开挖修复具有明显的环境优势、施工优势、社会效益优势、民生优势、安全环保优势，在开挖深度较深或不具备明挖条件下具有明显经济优势。

3 结语

在人口密集、交通流量大的城市建成区，采用非开挖修复方式修复病害既有排水管线，能有效解决施工作业面受限、交通疏解困难、对居民生活造成影响等问题。采用紫外光固化非开挖修复工艺修复后的污水管线可达到防腐、防渗、增加结构强度等效果。紫外光固化非开挖修复技术在城市建成区排水管网修复中的成功应用，必将对后续同类项目的解决具有一定的借鉴作用。