浅谈紫外光固化法修复老城区排水管道

王 博

中铁建大桥工程局集团第三工程有限公司，辽宁沈阳 110000

1 工程概况

某海绵城市建设位于老城区，排水管道为合流制管沟，圆形管道直径自300～1200mm，方沟尺寸自400mm×400mm～1200mm×1200mm等规格，管道清淤及修复总长度约16km，均布置于城市主次干路，年久失修，沉积严重，严重影响排水能力。为保证交通畅通，采用紫外光固化内衬法开展管道清淤及修复工程。

2 适用范围

紫外光固化属于后固化成型技术，由于玻璃纤维软管灵活多样、可塑性强、可适用于各种形状、各种材质、管径在150～1600mm之间的排水管道内，修复本项目老城区雨污排水管道远远满足其使用要求。

适用于基础结构基本稳定、管道线形无明显变化、管道壁体无严重破损，影响使用功能的管道。

适用于对管道内壁局部蜂窝、剥落、小型破裂，结构呈现变形、渗漏、腐蚀、脱节、接口错位小于等于直径的15%等病害的修补。

3 工艺特点

紫外光固化内衬修复技术是一种排水管道非开挖现场固化内衬修理方法。将浸满光固性树脂的玻璃纤维软管利用卷扬机拖入已清洗干净的被修管道中，连接风管向内送风并吹胀使其紧贴于管道内壁，通过专业紫外光发射与控制设备照射管道内壁使树脂在管道内部固化，形成高强度内衬新管。

选用材质非常优良的玻璃纤维内衬管，具有耐腐蚀、耐磨损的优点，耐久性强，可确保和延长使用寿命。

人员、设备井下作业，路上仅放置配套工具车辆和小面积材料组装场地，施工占地小，不需要开挖路面，不会产生建筑垃圾，对于环境保护和交通影响小；施工周期短，通常修复时间仅需3～5h，修复后排水管道即可使用，对排水系统干扰小。

4 工艺流程

准备阶段→封堵、临时排水→清淤、预处理→修复前CCTV检测→拖入底膜→拖入玻纤软管→固定扎头→安装灯架→紫外光固化→尾端切除→修复后CCTV复查→拆除封堵恢复通水

5 各工序的施工要点

5.1 准备阶段

在工程开始之前，确保施工现场达到一定安全性。须张贴路标、弯路和封锁等标示。在安装项目中，不仅要确保人身安全，而且要封锁部分街道和道路，以便安装横向的软管。

在插入衬管之前，须处理待修复的管道段，以确保管道在衬管安装过程中不会发生进一步损坏，并确保安装过程安全顺利。在衬管安装过程中，须确保待修复的管道段已停止使用，必要时，需放置气囊，使污水改道，应随时注意管道和相应支管在水中的深度。此外，还须考虑到突然的降雨或风暴会导致建筑物合流污水管中的污水量显著增加。人员下井前，需使用气体检测仪器对井内的气体进行检测，确保无有毒气体后方可进行下井封堵。

5.2 管道清洗

管道修复前，管内一般存在不同程度的污泥、淤积，为保证后续工作的顺利进行，既有管线清洗是必要环节之一。本项目管道清洗方法是高压射水。如果管道内存在水泥浆块、油块或其它硬质垃圾，还须采用机械绞车实施物理清通。无论采用何种方式清洗既有管线，均需保证疏通方式是既有管线能够承受的。

使用车载式高压射水机清洗，选用特制的清洗喷头，通过高压产生的向后和向前水流，自由控制高压管在管道内运行，把管道内的淤泥和垃圾冲洗到井口，再用泥浆泵将淤泥抽至罐车内，排放到指定地点。可有效地清除管壁上的锈垢、腐蚀物等附着物，减少污水中的酸、碱对管道的腐蚀。

5.3 修复前CCTV检测

正在使用的排水系统是一个动态系统，每一天都在发生变化，现有检测资料距实际修复施工已有一年有余，修复前检测是为最终确定管道修复时的缺陷状态，保证设计工艺满足修复需要，如检测发现管道情况恶化，缺陷等级增加、缺陷数量增加，其变化量仍在工艺允许范围内的继续按照原设计要求施工，如发现变化量超过工艺允许范围的，则申请设计变更。目前最有效的检测手段当属CCTV检测，其特点是：

（1） 视频录像为报告载体，观者犹如身临其境，能够客观反映管道的运行状态；

（2） 机器代替人员，避免了人员下井的安全风险；

（3） 能够检测人员无法进入的小口径管道，满足所有市政排水管线的检测条件；

图1 CCTV检测示意图

5.4 拖入底膜

在闭路电视检查之后，通过摄像装置或冲洗设备将一根绳子引入管内。然后，利用这根绳子将拉绳和底膜拉入管内。应确保拉绳位于底膜之上。此外，底膜须固定于另一窨井内，或窨井附近的地面锚固装置上。底膜的功能是为了保护衬管的外壁，并减少衬管进入主管道的摩擦力。应充分固定底膜，确保底膜的位置在衬管被拉入主管道的过程中始终保持不变。底膜能够保护玻璃纤维软管并降低将内衬管拉入受损污水管道的难度。因此，为了顺利圆满地完成修复工程，必须要使用底膜。

5.5 拖入玻璃纤维软管

内衬软管的进入是本工艺的关键工序之一，拖入时应利用卷扬机和导向滑轮组沿着下降方向将衬管插入待修复的管道内。在任何情况下，衬管的行进速度不得超过5m/min，且拖动力不得超过材料本身可承受的范围 （其具体数值与管径、厚度和材料规格有关） 。为了减小拖拉产生的摩擦力，降低内衬管在拖动过程中可能的损伤，在开始拖动操作之前将可生物降解的润滑剂 （一般为植物油类） 涂抹于底膜上。

图2 紫外光固化内衬管安装示意图

在进行衬管拖入操作之前，应在衬管上捆绑一个“管头”。然后，通过一个旋转接头将绞车钢丝绳固定于管头之上。将衬管送入污水管道之前，应先将衬管折叠成一半大小。将折叠后的衬管交给窨井中的安装人员。该安装人员会将衬管拖入管道，并检查拖入过程是否妥当。当安装工作需要跨越多个污水管道时，须安排专人检查中间人孔处的衬管是否妥当拉伸。

5.6 软管充气及紫外光固化

通过压缩空气进行的衬管安装须分几步才能完成。内衬的安装应缓慢有序，直至达到工作压强。安装过程中，须有3～5 次间断，每次约5min。若衬管材料的温度低于10℃，则应等候至少10min。最后的安装步骤和固化过程中工作压强的保持应使用大功率鼓风机。达到操作压强后，应维持该压强约10 min，以确保紫外线轻型小车在进入管道过程中不会损坏衬管内膜。应通过摄像头监测衬管，衬管的插入应拍摄视频并存档，若衬管的位置不佳，则应重新开启安装程序。

图3 内衬管安装现场

充气完成后，打开扎头，迅速将8×400W紫外光双灯架放入扎头内，先打开第一个灯架上的紫外光灯，开灯一段时间后再打开第二个灯架上的紫外光灯，继续直至打开所有灯架上的紫外光灯。须严格遵循打开时间、速度和暴露时间等与公称直径有关的规定，此外，应检查和记录温度传感器在整个固化过程中测量到的速度和温度。若复合管的温度超过130℃，则应在保持工作压力和插入速度不变的情况下加大空气流量。若复合管的温度低于80℃，则规定拉速应下降5cm/min。若一盏紫外线灯在固化过程中出现故障，则须立即相应调整固化速度。此外，还应注意预定义的固化参数或温度范围，当光源到达尾端的扎头时，关闭紫外线灯架组，固化过程即告完成。

图4 底模拉入

图5 灯架安装

6 质量保证措施

紫外光固化后，须进行CCTV复查和材料的力学性能测试，代表性样本是自身工程质量的有力证据。材料的现场取样一般在窨井处固化尾端选择表面光滑平整的局部切割，切割的尺寸按照第三方测试机构的要求实施，取样时须注意以下几个方面：

（1） 应检查减去纯树脂层和外织物层之后的复合管管壁厚度。

（2） 样本表面不得有气孔、褶皱或空洞。

（3） 须确保取样区域经过充分的紫外线辐射/固化。

（4） 样本复合管内不得存在任何明显的不平整。

根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》CJJ/T 210—2014，含玻璃纤维的光固化内衬管成型后的短期力学性能要求和测试方法如表1所列。

表1 含玻璃纤维原位固化法内衬管短期力学性能要求和测试方法

在实际施工中，施工过程全程监控，每一工序的相关数据及视频都需记录保存。修复后的内衬管切块材料将送至第三方检测机构进行测试并出具材料性能测试报告。

7 结语

老城区道路狭窄，交通环境差，排水管道复杂，年久失修，淤泥沉积，对城市排水能力产生较大影响，采用紫外光固化法有效地解决了明挖修复带来的施工时间长、交通影响大等不利因素，且具有质量可控、使用时间长等优点，几条道路清理及修复完成后，经检测和考查，修复效果良好、排水通畅，有效增加了排水能力。

[1] CJJ/T 244-2016，城镇给水管道非开挖修复更新工程技术规程[S].