非开挖修复UV-CIPP 技术在城市排水管网缺陷改造中的应用

王阳阳

（中铁十五局集团城市建设工程有限公司，河南洛阳 471000）

0 引言

随着城市建设的发展，地下管道铺设得越来越多，排水管道缺陷严重影响着城市生态环境质量和人民群众生命财产安全[1]。为了确保城市生产和居民生活的正常进行，管网缺陷改造问题亟待解决。管道修复技术可分为开挖修复和非开挖修复[2]，由于城中地下管道错综复杂，再加上周边建筑物的存在，采用非开挖修复技术相对于开挖修复技术对城市生活影响较小，主要应用于老旧管网的修复缺陷改造[3-4]，其中非开挖修复UV-CIPP 技术具有施工效率高、速度快、工期短、质量高等特点，目前已在国外管道修复缺陷改造工程中得到广泛应用[5-6]。

本文以信阳市城区排水管网缺陷改造非开挖修复项目为例，研究分析非开挖修复UV-CIPP 技术的应用，并总结其施工技术特点、施工操作要点及应用效果，对类似管网缺陷改造项目具有较强的借鉴意义。

1 工程概况

信阳市城区排水管网缺陷改造非开挖修复项目位于信阳市主城区，周围多为商业中心、小区、学校，车辆较多、人流量大，主城区雨污水管网总长约1.1 km，管径为D400—D1350。该项目施工线路长，遍布信阳市城区，存在作业量大、施工作业困难、工期长，同时对城内交通、路政和市政影响大等问题，经过现场施工情况分析，采用非开挖修复UVCIPP 技术对管道缺陷进行改造，以保证管网完好和畅通，确保管网系统正常运行。

2 非开挖修复技术特点及内衬参数

2.1 UV-CIPP 技术特点

1）采用非开挖修复技术，施工时间短，不需要开挖任何土方，施工设备占地面积小，对周围交通及居民影响小，基本不影响市容市貌。

2）UV-CIPP 内衬技术不受温度影响，可在0℃～35 ℃的环境温度下施工，施工质量高。

3）内衬管材质具有耐磨损、耐腐蚀、流阻小、强度高的特点，内衬管与旧管道紧密贴合，基本不影响过流通径。

4）内衬管道可为圆形、椭圆形、蛋形等截面。

5）施工成本低，相比开挖换管，成本优势明显。

6）采用紫外光固化，节约能源，安全度高，保护环境，符合绿色施工要求。

2.2 UV-CIPP 技术难点

1）安全风险大：管道多为污水，存在有毒有害气体，涉及有限空间作业，危险性大。

2）交通导改难度大：项目主要位于城市老城区，无法大面积开挖，车多人多，交通拥挤。交通导改，减少对居民生活的影响为项目重难点。

3）管道内部不确定因素多：原有管道，因施工年份久远，后期经常有不确定管线平行、纵向交叉通过，给施工进度管理带来较高要求。如何合理组织施工工序，减少相互干扰为项目重难点。

4）季节性不利条件影响大：施工容易受高温、多雨季节影响，连续施工作业难度大。

5）隐蔽工程质量要求高：管道多为城市道路下部铺设，施工质量标准要求高。

6）管道倒排难度大：修复前需要进行管道封堵，管道内部雨污水需要倒排，在施工过程中需要一直倒排，倒排周期长，费用高。

2.3 UV-CIPP 技术使用过程中注意事项

1）管道结构强度不能遭到彻底破坏，应具有一定的环钢强度，不能有塌方等严重缺陷。

2）要求管道错口量≤10%，变形量≤10%。

3）每段管道内衬长度不宜＞100 m。

4）检查井四周有足够的停车、摆放机具的空地。

5）现场具有排降水条件，尽量不带水施工，严禁水流入软管内部和树脂里。

6）内衬前原管道应清洗干净，清除所有障碍物。

2.4 UV-CIPP 技术内衬管强度及厚度

内衬管短期力学性能远高于行业标准中规定的数值，详见表1。

表1 内衬管短期力学性能参数表

根据非开挖修复技术规范要求，推荐壁厚如表2 所示。

表2 UV-CIPP 非开挖修复内衬管推荐壁厚参数表

3 管道非开挖修复UV-CIPP 技术

3.1 UV-CIPP 技术简介

管道非开挖修复UV-CIPP 技术，是当前行业内最先进的管道内衬技术，大致施工过程是：选定内衬软管，运输到施工现场，把内衬软管拖入旧管道内，压缩空气胀圆，用紫外光灯进行照射使树脂固化，在管道内壁上形成一层坚固、平整的聚合物保护层，从而防止管道内衬的腐蚀和磨损[7]。紫外光固化内衬非开挖修复技术前后对比示意如图1 所示。

图1 管道内衬修复前后对比示意图

3.2 UV-CIPP 施工工艺及主要操作要点

管道非开挖修复UV-CIPP 技术施工主要步骤：现场排查→修复前预处理→软管拉入→光固化车进场→固化材料捆绑扎头→安装灯源→软管充气扩张→紫外光固化→切割料头机封口→内膜取出→端口处理及修复后CCTV 检测。

根据现场条件设计确定软管的拉入方向，将内衬管及紫外光固化车摆放到位，如图2 所示。

图2 现场布置

1）现场排查

首先进行施工现场排查，对设备仪器进行全面检查，在地面进行调试，以保证设备能够正常工作（图3）。

图3 管道排查和设备试用

2）修复前预处理

将CCTV 管道检测机器拉入管道内进行检测，确定缺陷位类型及等级，再利用高速旋转水枪清除管内淤堵，水雷水枪清洗管壁，并疏干管道（图4）。

图4 高压水清洗

3）软管拉入

首先进行软管拉入模拟，再进行现场施工，软管拉入如图5所示。在拉入软管施工之前，在管道内铺设垫膜，垫膜置于管道底部。

图5 高压水清洗

图6 固化材料捆绑扎头和安装灯源示意图

4）固化材料捆绑扎头

在施工过程中，采用扎带捆绑软管端口扎头，选用的软管端口扎头应比管道直径略小，扎头中间部位，预留预置绳，安装灯源，连接UV 灯链牵引绳。

5）软管充气扩张

软管充入压缩空气，充分扩张膨胀，使软管紧贴检查井管道内壁，逐渐增加空气压力。停止充气，打开内衬软管扎头，将紫外光灯架放入扎头内，陆续打开所有灯架上的紫外光灯（图7）。

图7 软管充气扩张示意图

6）紫外光固化

紫外光固化时，参照树脂材料的说明书，根据施工条件适当调整温度和固化时间，应保持温度均匀升高。紫外光固化过程中，根据管径与壁厚控制紫外光灯架的前进速度，且不宜＞1 m/min，软管内空气压力应能保证软管与原有管道紧贴在一起（图8）。

图8 紫外光固化示意图

在紫外光固化过程中的软管扩充及固化过程控制参数如表3 所示。

表3 软管扩充及固化过程控制参数

7）切割料头机封口及内膜取出

内衬管紫外光固化完成后，缓慢冷却降温至软管充分固化，取出灯链。切割料头机封口，拆除两端扎头，并取出回拉内衬软管内膜（图9）。

图9 切割料头机封口和内膜取出示意图

8）端口处理及修复后CCTV 检测

内膜取出后，进行端口处理，将内衬管端头切割平整，修复后，再次进行CCTV 管道检测，与缺陷改造修复前进行比较分析，判断修复效果是否达到规范要求，如图10 所示。

图10 CCTV 管道检测示意图

3.3 实施效果分析

1）社会效益

采用非开挖修复UV-CIPP 技术，可在车流量小的夜晚施工，不耽误白天车辆通行，道路占用时间短，施工效率高，速度快，设备使用方便灵活，对周边环境影响较小，噪声比较低，对周边居民生活几乎无任何不利影响，缺陷改造修复效果达到了预期效果，社会效益明显提高。

2）经济效益

在项目实际施工过程中，避免了大量人工和施工机械设备的投入，操作简单、效率高，且有效避免了开挖过程中产生扬尘和噪声，对周边管线几乎无影响，从而带来了良好的经济和社会效益。

综合考虑，采用非开挖修复UV-CIPP 技术整体经济效益和社会效益要高于开挖修复技术。

4 结语

为了有效解决城市管网缺陷改造中存在车流量大、施工困难、交通拥挤、影响居民日常生活等问题，信阳市城区管网缺陷改造非开挖修复项目，采用非开挖修复UV-CIPP 技术，修复后的管网可达到防漏、防渗、减小水阻、增加结构强度和防腐蚀等效果，证明了该项技术安全可靠、经济合理，具有可推广性，对同类项目有一定的借鉴作用。