排水管道Ⅲ级结构破损非开挖快速修复施工技术研究

张梦洋

广州市第三建筑工程有限公司 广东 广州 510050

早期兴建的城市管网系统随着社会城镇化的迅速发展和长时间使用，出现结构性破损，已无法发挥原设计排水功能，是造成城市内涝的主要因素[1-4]。而受到道路交通条件等客观因素的限制，无法对使用中的排水管道进行开挖修复，在此施工条件下，非开挖原位修复方式得以很好地发挥其技术特点。在管道不同破损程度中，Ⅲ级结构破损是管道非开挖修复质量控制的最薄弱部分[5-9]。本文对排水管道Ⅲ级结构破损紫外光固化原位修复技术进行了系统分析，并给出了针对性的紫外光固化修复工艺改进措施。

1 工程概况

广州市天河区棠下涌河涌流域面积约9 000 000 m2，长约3.9 km。棠下涌坡降较缓，平均坡度0.12%，科韵路以南段明涌属于感潮河段，枯水季节水深约0.1 m。

本项目对棠下涌流域内排水管网系统进行隐患排查及修复，缺陷点共计1 265处。开挖修复需新建检查井共146座；新建Ⅱ级φ300 mm混凝土管道共86 m；φ400 mm混凝土管道共23 m；新建雨水口共17座；476环需采用局部CIPP（原位固化法）原位修复；紫外光固化修复共6 189 m。

2 工程重、难点分析及解决方案

2.1 重、难点分析

1）对UV-CIPP内衬软管进入管道过程进行分析，作业空间狭窄，无法使用大型设备，在修复软管进入破损管道过程中需做好软管的保护措施，确保其充气固化前不发生破损。

2）Ⅲ级结构破损对排水管道的影响程度极高，常规的修复方式难以保证修复质量，只能满足短期使用要求，需要解决破损严重的Ⅲ级病害，保证修复后排水管道能够长期使用。

3）病害管道修复完成后周边空洞、软弱土层若得不到有效处理将影响管道修复层的耐久性，易造成二次损坏。

2.2 解决方案

1）UV-CIPP内衬软管通过滑轮组到达管道内部，并在管道底部铺设底膜，避免软管与路面或井壁直接接触。紫外光灯行进速度根据不同时段调整电缆卷盘旋转速度，解决UV-CIPP内衬软管在定型前由外力造成的破损问题。

2）对管道Ⅲ级结构破损点采用CIPP修复＋紫外光固化整段修复方式，对管道破损严重部位进行双重修复，弥补垫衬法修复强度稍低的缺点，提高管道修复的质量和整体性。

3）在管道破损点周边运用高压注浆方式将注浆液填充满周边土层内部及空隙，形成止水帷幕及管道保护层，避免管道周边土壤流失、土层松动等造成修复后管道的二次破坏。

3 施工技术要点

1）井道通风、气体检测。排水管道非开挖修复施工属于具有危险性的有限空间作业，因此施工期间必须做好井道通风、有毒气体检测及个人防护等安全措施，确保下井施工人员生命安全。

2）封堵气囊、管道清洗。修复管段两端封堵气囊，并安排专人定时检查气压和上游水位，若有泄压情况出现，应立即充气补压。管道清洗要将管道内杂物、淤泥、砖块清理干净，同时要用高压水枪冲洗管壁，要求管壁上无杂物、无毛刺，保证修复软管材料能与旧管道紧密贴合，提高管道修复后的整体性。管道封堵、导流调水如图1所示。

图1 管道封堵、导流调水示意

3）CCTV内窥镜视频检测。修复作业进行前，对待修复排水管道进行CCTV内窥镜视频检测，对排水管道清理情况进行分析检查，准确掌握待修复管道的具体状况。

4）CIPP点状局部修复。本项目选用的硅酸盐树脂，一环修复长度0.3～0.4 m，先将毡筒用选用的树脂浸透，包裹于气囊表面，利用信息化监控手段引导至管道破损处，充气加压使气囊充满管道截面，毡筒被压在管道内壁，保持气囊压力直到树脂固化为止，气囊放气后抽出管道，再利用CCTV内窥镜视频检测修复质量。

5）铺设底膜。利用支架及预留在管内的绳子将底膜从结束井拉到开始井。底膜铺设在待修复管道的下半部，并且在管道两端至少留有800 mm长度底膜，采用膨胀螺栓或其他方式固定在管道口外。

6）安装滑轮、拉入软管。在下井作业安装滑轮时，要求滑轮两端深入井壁内不少于3 cm，避免拉入软管时滑轮掉落，对软管造成损坏，保证材料质量不受影响。拉入软管时，要在井口上方放置滑轮并固定，使软管从材料箱内通过滑轮到达管道内部，注意不可使软管与路面或井壁直接接触，应通过井口上方和管口处的滑轮使其进入管道。软管应使用卷扬机匀速、平缓拉入，不可人工拉入，拉入速度不大于5 m/min。应尽量避免软管从材料箱到管道的过程中受到损伤，软管应在两端井口伸出50 cm。

7）扎头安装。井口两端安装扎头时，使用和修复管道管径相适应的扎头，并且使扎头能伸入管道中。在对扎头进行绑扎软管时，要注意绑扎密实，不发生漏气，绑扎时注意要用2道紧绳器，紧绳器要位于扎头凹槽处，2道紧绳器呈30°角扎紧，且2道紧绳器扎紧的方向应相反。

8）充气。软管打压充气时应分2次进行，先检查扎头捆绑是否牢固，再依次开启发电机和高压风机，并注意应待高压风机运行2 min后，再开启高压风机排气阀，使压缩空气注入软管。气压速度应逐渐上升，不可直接高压充气，以免造成软管皱痕，影响修复质量。当软管已经撑起管身时，应固定保压一段时间，避免停止打压后立即坍塌。保压时间应根据管径而变化，最低应不少于30 min。

9）紫外光灯固化软管。紫外光灯架体应根据不同管径选择相适应的灯腿，应使灯架尽量处于居中位置。固化开始和结束时，应依次打开或关闭紫外光灯，要求紫外光灯打开或关闭间隔为30 s，紫外光灯行进速度应根据不同时段调整电缆卷盘旋转速度，初始和结束阶段应控制在0.2～0.3 m/min，其他阶段应根据管径调整相适应的速度，应匀速行进，不可骤然加速或减速。

10）拆除紫外光灯。固化结束后，应先关闭高压风机，再拆除滑轮、扎头。井口两端多余部分应切割掉，切割时注意要多出修复管道2 cm，并用速干防水砂浆将接驳处涂抹平整。

11）软管固化后期处理。修复完成后，利用CCTV内窥镜再次进行视频检测，应在隐患病害点处停留，并给予特写镜头。检测完成后撤出井下人员及设备后方可拆除气囊，恢复管道使用功能。拆除气囊时不可直接放气，要缓慢泄压至一定程度后方可放气。

12）管道周边注浆措施。固化作业完成后，在病害点管道上方采用高压注浆。注浆孔应均匀分散在管道上方，使管体周边空洞得以填补、土体固结，防止因管道周围土体失稳而对修复后的管道造成破坏[10]。

13）信息化监控技术应用。为能准确了解管道的损坏程度以及保证施工质量，运用信息化监控技术尤为重要。通过CCTV内窥镜进行病害点检测判定、修复监测、可视化验收，提高了施工精准性，节约了施工成本，并且适用性强，可用于各种管径排水管道的修复。

4 结语

本文以广州市天河区棠下涌流域内排水管网修复项目为背景，分析了管道破坏情况及紫外光原位修复方法，提出了具体的控制对策。通过采用优化UV-CIPP内衬软管进入管道方式、病害点局部点修加强、管道周边注浆等技术措施，使得Ⅲ级结构破损排水管道得到很好的修复，保证了施工质量，满足了现场施工需求。

本文对排水管道原位修复的成功实施，为类似工程施工提供了重要依据。

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