CIPP翻转法在排水管道非开挖修复中的应用

阮丽峰，刘 刚，佘步存，张万里

（1.无锡市市政和园林局，江苏无锡 214072；2无锡市政设计研究院有限公司，江苏无锡 214072）

0 引言

随着城市进程的加快，排水管道与人们的生活和工作息息相关，在城市中所发挥的作用也越来越重要。有裂缝、破损、管接头错位和管道腐蚀等现象的管道如不及时维修，可能污染地下水或造成路面塌陷，给交通安全和市民的生命财产造成危害。目前国内外对管道的修复方法主要有两大类：基于开挖的管道修复技术、基于非开挖的管道修复技术。采用非开挖管道修复中的CIPP翻转法施工工艺，可以有效解决在城市中心开挖路面、堵塞交通现象，实现管道的有机更新。

1 工程概况

无锡市锡贤路（新风路—新洲路）段现状污水主管管径d800 mm，为钢筋混凝土F型管，全长1.3 km，原管道施工方法为顶管施工，管道埋深为5.2～6.8 m，管道所在土层为粉质黏土夹粉土。在水务公司进行的污水管道清通养护CCTV检测中，发现该路段的排水管道管节存在严重的腐蚀情况，管道内部出现混凝土剥离和钢筋外漏等现象，管道接口处存在渗漏、错位、脱节、局部下沉等现象（见图1）。根据《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJ J181-2012)得出该污水管道的修复指数达RI=5.3，判断管道修复等级为Ⅲ级，因此必须及时进行这些管道的修复，否则将严重影响管道的正常运行和上部道路的安全。同时，污水管道区域内有煤气管、自来水管、电缆、光缆及军缆等多种管线,分布情况复杂,且该管道位于交通干线，与各支路的交叉路口较多,往来车辆众多,交通繁忙，不具备开挖修复条件。

图1 CCTV检测管道内严重腐蚀现象

经过水务公司、设计单位及其他相关部门的反复论证，决定对此段污水管道采用CIPP翻转法内衬非开挖修复技术对管道进行修复。

2 CIPP翻转法技术特点与适用范围

2.1 技术特点

CIPP翻转法是一种排水管道非开挖现场固化内衬的修复方法，其主要有以下技术特点[1]。

（1）施工时间短。对于直径为800mm的管道，内衬管材料在工厂加工后运至工地，现场施工的准备、翻转、加热、固化只需约9 h。

（2）设备占地面积小。CIPP施工法只需小型的锅炉和热水循环泵等设备（一般采用车载式锅炉和车载式循环泵），施工时占用道路面积小，噪声低，对道路交通不会造成大的影响。

（3）内衬管耐久实用。内衬管具有耐腐蚀、耐磨损的优点，材料强度大，耐久性根据设计要求最大可达50 a以上，管道的渗漏水问题彻底解决，一劳永逸。

（4）内衬管壁厚较小（直径为800 mm的管道壁厚仅12 mm），管道的断面损失小，表面光滑，管道粗糙系数下降，提高了管道的过水能力。

（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，提高了社会效益和经济效益。

（6）在排水管道非开挖修复中，通常与土体注浆技术联合使用。

2.2 适用范围

（1）CIPP翻转法是后固化成型，其适用于管道几何截面为圆形、方形等，管道材质为混凝土管、水泥管、钢管以及各种塑料管的雨污排水管道。

（2）适用于管径150～2 200 mm的排水管道、检查井井壁的局部和整体修复。

（3）适用于管道结构性缺陷为破裂、变形、错位、脱节、渗漏、腐蚀，且接口错位宜小于等于直径的15%，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。

（4）适用于对管道内壁局部沙眼、露石、剥落等病害的修补。

（5）适用于管道接口处在渗漏预兆期或临界状态时预防性修复。

（6）不适用于管道基础断裂、管道破裂、管道接口严重错位、管道线形严重变形等结构性缺陷严重损坏的修复。

3 CIPP翻转法修复技术的原理及工艺流程

3.1 技术原理

CIPP翻转内衬法是对排水管道的非开挖修复方式，其主要技术原理为：根据待修复管道情况按设计制造软管（该软管是一种具有防渗透耐腐蚀保护膜的纤维增强复合软管)，然后将之灌进热固化性树脂（即环氧基聚合物及合成树脂）后制成内衬软管。施工时利用翻转法将该内衬软管送入需修复管内之后，利用水压和空气压使该软管膨胀并紧贴在旧管道内，通过温水循环加热，在规定的设计时间内，使软管固化成型，在旧管道内即形成一层高强度的内衬新管[2]。施工示意图见图2。

图2 CIPP翻转内衬法施工示意图

3.2 工艺流程

CIPP翻转内衬法工艺流程如下：确定作业段→管道堵水及临时排水→管道通风清洗→管内CCTV内窥检测→管内翻衬作业→固化作业→管内端口处理→施工后管内CCTV检测→闭水试验及验收→检查井路面恢复[1]。

4 施工操作要求

4.1 管道清淤堵漏

根据所需修复的管段位置架设排水临泵，封堵管段，进行管内淤泥清理与管壁清洗。

（1）一般清洗的方法有：高压水冲洗车冲洗，钢刷，活塞刷，清通器及传统人工机械清洗。

（2）对管道内部腐蚀严重的部位以及因腐蚀而强度降低的表层，采用铁制工具进行敲击剥离处理，露出强度较高的混凝土内层材料。

（3）针对管道严重腐蚀钢筋外露部分，先凿除清除松动的杂物，将管道壁凿毛，清理干净，采用五色石（快速水泥砂浆）对腐蚀凹陷处进行找平处理，把腐蚀严重和混凝土表面脱落的部位进行表面恢复。这样，可以在增加钢筋的混凝土覆层厚度，提高混凝土管道强度的同时，也使得老管恢复至圆形的状态，确保管道翻转法内衬达到预期的修复效果。

4.2 钻孔注浆管周隔水帷幕和土体加固

在现场翻转内衬修复前应对管周土体进行注浆加固。注浆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，防止管周土体的流失；提高管基土体的承载力，再采用翻转内衬修复技术进行修理，达到排水管道长期正常使用的要求。

（1）钻孔注浆范围：管底以下2 m，管外径左右侧各1.5 m，管上侧1 m。

（2）对于该工程管径d800mm管节长2m的钢筋混凝土管，沿管节纵向注浆孔，当采用管内向外注浆方式时，布置在管缝两侧各0.4 m处；当采用地面向下注浆方式时，注浆孔间距一般为1～2 m。沿管节横断面注浆孔布置4点，分别为时钟位置的2、5、7、10处。

（3）注浆管插入深度应分层进行，先插底层，缓慢提升注浆管后进行第二层注浆。注浆压力应由深到浅逐步调整，砂性土宜控制在0.2～0.5 MPa幅度内，黏性土宜控制在0.2～0.3 MPa幅度内。

4.3 现场翻转内衬法工艺操作要求

（1）前期准备工作。在施工井上部制作翻转作业台，在到达井内或管道中部设置挡板等，并应使之坚固、稳定，以防止事故发生，影响正常工作。

（2）树脂软管的翻转准备工作。在事先已准备的翻转作业台上，把通过保冷运到工地的树脂软管安装在翻转头上，接上空压机等。

（3）翻转送入树脂软管。在待修管道内，应用压缩空气和水把树脂软管通过翻转送入管内，并用注水阀门控制衬管在原管内前进。

（4）热水固化与冷却。当树脂软管翻转送入管内并到达挡板固定后，开始将热水锅炉产生的热水注入衬管，并将原来衬管内的冷水抽回锅炉，这样不断循环使衬管内的水温保持一定温度来进行养护。树脂固化后，停止锅炉，用冷水来冷却直到衬管内温度恢复常温，完成固化。

（5）管内端口处理。当树脂管加热固化完毕以后，把衬管的端部用特殊机械切开，保证良好的水流条件，要在井的底部做个斜坡。

（6）施工后管内CCTV检测。为了解固化施工后管道内衬的总体状况、管道圆润情况、管壁光滑状况，在管端部切开之后，采用CCTV检测设备对管道内部进行调查，把调查结果拍成录像资料，并提供给发包方。

（7）整理和善后工作。整个翻转内衬法修复完成后，工地现场应恢复到原来的状况。

5 施工质量控制

5.1 内衬新管内壁检测要求

内衬新管内壁检测必须符合：表面无鼓胀，无未固化现象；表面不得有裂纹；表面不得有严重的褶皱与纵向棱纹。

5.2 内衬材料的厚度检测

该工程修复管道内径为d800 mm，根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（征求意见稿）计算得出内衬新管壁厚取12 mm。内衬新管厚度实测实量应符合以下要求：厚度应符合设计要求，厚度误差允许为0～25%；厚度检测位置应避免在软管的接缝处，检测点为内衬新管圆周均等4点，取其平均值。

根据管道现场实测实量的结果，共取2个位置（共8点）进行检测，内衬管的设计厚度为12mm，实际厚度平均值为13.2 mm，其误差值为+10%，因此本次施工的内衬材料厚度满足质量标准[3]。

5.3 内衬管强度检测

采用在施工现场直接从内衬新管的端部截取试样进行强度试验，并委托具有工程质量检测资质的第三方——上海同济建设工程质量检测站进行测试，得到的检测结果见表1。

表1 CIPP内衬管的强度判断表（单位：MPa）

由表1可知3个项目的检测结果值都满足设计值，所以，本次施工的CIPP内衬管强度满足质量标准。

6 CIPP翻转法修复效果

该道路处于无锡市新区交通较为繁忙的地段，采用CIPP翻转内衬法非开挖修复技术，在短时间内把管道破损问题彻底解决，把工程对道路交通等影响降到了最小限度，充分显示了该技术的优越性。同时，采用该技术使得管道和检查井联成一体，有效地解决了管道和检查井接口处的地下水渗漏问题，并使得管道内壁较为光滑，大大改善了管道的水流状况，有利于管道运行的正常养护。图3为CIPP翻转内衬法修复前后对比。

7 结语

目前，单从施工成本上来看，CIPP翻转内衬法修复技术和大开挖修复技术比较还相对较高，但从施工工期和对社会产生的影响来看，CIPP翻转内衬法修复技术具有很大的优势。它对道路交通、社会环境、居民生活和商业活动造成的干扰与破坏远远小于大开挖，且它有利于社会的可持续发展。特别在城市中心商务区及敏感位置，采用非开挖修复技术对老、旧管道进行预先检测，预防性修复，确保排水管道系统的正常运行，减少大开挖修复施工给城市交通带来的压力以及对居民生活环境的危害是十分必要的。

[1]上海市排水管理处.上海市城镇排水管道非开挖修复技术实施指南[M].上海：同济大学出版社，2012.

[2]赵海峰，陈伟.C IP P翻转内衬法修复技术施工控制[J].中华民居,2012(11)：53-54.

[3]毛玲红.CIPP翻转法内衬修复技术的应用[J].山西建筑，2008，14(5)：112-113.