翻转式原位固化( CIPP) 技术用于城市排水管道修复

来源：重庆克那维环保科技有限公司 | 发布时间：2024/5/7 9:44:45

  3 CIPP翻衬法排水管道修复施工过程
  3.1 施工工艺流程

  施工工艺流程，如图 7 所示。

  首先，对病害管道的上下游进行封堵和临时排水，管道的冲洗、清理管道内的杂物，管道缺陷（如破裂、渗漏、错口等）处进行预处理，进行 CCTV内窥检测，确定满足施工要求后；搭建翻衬平台，将树脂充填进入软管中，通过储运车把树脂软管运到翻转施工现场，将树脂软管另一端固定在翻转头上，进行水压翻转，翻转完成后进行热水循环加热固化；固化完成后切除头端和检查井底部的固化管，在检查井底部处取样检测初始结构性能，同时对修复后的管道内表面进行 CCTV 内窥检测检测固化管内壁表观形貌；通过闭水试验检验固化管密封效果。质量检验全部合格后，恢复通水。
  3.2 管道临时封堵及临排管道的安装

  通过CCTV对排污管道进行检测，将有问题的管段位置信息都收集起来，并做好相应的预处理工作，以免影响CIPP翻衬施工。图 8 为管道临时封堵及临排管道的安装示意图。在封堵前对管道进行降水、通风、检测有毒有害气体，确认达到安全标准后，操作人员下井进行管道的封堵。采用专用管道封堵气囊对上下游管道进行封堵，操作气囊气压保持在0.15 MPa以上。在井口放置工字钢，把气囊牵引绳、进气阀门及进气管都固定在工字钢上完成封堵。为了及时把上游的污水排到下游的管道内，防止污水从井口移出，造成二次污染。采用消防软管作为临时排水管道，同时准备一定量的备用管道，应对特殊情况。

  3.3 管道内表面清洗及障碍物清理

  高压清洗是利用高压水射流，将管壁上的结垢、泥沙冲洗干净。清洗过程中，根据原管道的病害情况，调节水压，防止因水压过高损失害原管壁；高压喷头在管壁内同一位置停留时间不易过长，以免破坏管壁。冲洗完成后，及时清理掉污水及污物。如图 9所示。

  3.4 原管道缺陷预处理
  针对管道内存在破损、管道材料脱落、缺口孔洞、接口错位、腐蚀瘤局部缺陷，采用灌浆、点位加固、机械打磨、人工修复等进行预处理；针对错位小于管径10 % 以内的缺陷，使用聚合物水泥砂浆填补磨平[16]；对于外露尖锐物体（如钢筋、尖锐突出物、树根等）采用人工或机械打磨方式进行去除，需要表面磨平的部位用聚合物水泥砂浆给预处理；对于管道缺口问题，主要采用点位加固、灌浆进行处理；对于渗漏位点，采用堵漏王进行封堵，确保在施工阶段不出现漏水。
  3.5 翻转内衬作业
  3.5.1翻衬平台的搭建

  把待修复管道上游检查井作为工作井，在上部采用钢管支架作为翻转作业平台，翻转作业平台搭建高度为 6 m。同时在修复管道的末端，安装一个可调节挡板，防止因翻转水压过大，软管拉伸过长，给固化管末端处理带来困难。工作平台如图 10所示。

  3.5.2树脂填充及储运
  按待修复管段两检查井中心距离，检查井井深、两端部所需长度、施工时静水压力所需高度以及固定在翻转头上的长度，确定软管长度并进行裁切；浸渍树脂前，对软管进行抽真空，抽真空时间根据软管的长度确定，在整个填充过程也要保持抽真空状态。根据制造商提供的热固性树脂、固化剂等试剂混合比例，结合软管的长度、厚度及孔隙率相关参数，计算出树脂用量；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，增加 5 %~15 % 树脂充填。树脂和固化剂混合后应及时进行浸渍，停留时间不超过 20 min，不能及时浸渍时应冷藏，冷藏时间不超过3 h[17]。
  浸渍过程中由于树脂量较大，采用隔膜泵向软管中灌注树脂。通过压料平台对软管进行定厚压料，填充后软管采用塔吊进行牵引，折叠进入软管存放车。室内温度高于20 ℃时，将树脂软管叠放到冰水槽中或冷柜中贮藏，防止树脂发生提前反应，浸渍后内衬软管如图 11所示。

  采用冷藏车运输树脂软管，避免日光或者强光照射，在树脂软管固化前运到施工地并完成翻转。

  3.5.3 翻衬作业

  树脂软管运至施工地点，将树脂软管一端固定在翻转头上，根据设计的翻转静水压力确定绑扎匝数及箍紧程度；另一端将控制绳和热水管紧箍在封闭端，随树脂软管翻转进入待修复管道内。翻转过程中，注水流量和树脂软管翻转保持匀速，通过控制绳和注水量来控制翻转速度和翻转水压，采用CCTV机器人在另一端实时观测翻转进度，如图 12 所示。当翻转树脂软管露出管道末端口时，立即固定控制绳，防止出现树脂软管伸出待修复管道末端口。

  3.5.4 固化成型
  树脂软管翻转送入目标管道内后，将管内热水输送管与水泵、锅炉设备连接，开始加热固化。此次固化采用一台锅炉加热（锅炉功率为1.2 MW），通过潜水泵与锅炉回水处相连接的方式进行热水循环。翻转过程中在井中预埋温度传感器分别布置在翻转头处、管道中部和管道末端，监测软管固化过程中软管3个部位的温度。经过6 h的热水循环加热，入水温度及回水温度达到80 ℃，保温2小时，确保树脂固化完成。

  确认固化完成后，缓慢降温。采用常温水替换固化管内部热水，当冷却至38 ℃时，开始排水，排水后进行 CCTV 检测。修复前后管道如图13所示。

  采用专用的切割工具对内衬管端部切割，切割一定量固化管送检。整个工作完成以后，将工地现场恢复到原貌。
  3.5.5 闭水试验
  修复完成后，进行闭水实验，验证固化管的密封性。控制实验水头为 5 m，时间为 40 min。经检测实际渗水量为 0.0023 L/(min·m)，折合平均实测渗水3.28 m3/(24 h·km)，符合国家标准《给水排水管道工程施工及验收规范》（GB 50268-2008）无压管道闭水试验的有关规定。试验完成后，撤去气囊恢复通水，完成管道修复。
  3.5.6 固化管初始结构性能
  根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》（CJJ 181-2012）、《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（GJJ/T 210-2014），通过对内衬管道的材质、内衬厚度、管道强度等指标进行检测。委托专业结构对送检试样检测，检测结果如表 5 所示。

  Table 5 Strength test

  由表 5 可知，初始固化管的弯曲强度为 47 MPa；弯曲模量为 3172 MPa；抗拉强度为 24 MPa；均满足各项技术指标，检测结果合格。