翻转内衬法（CIPP）非开挖修复工艺在污水管网渗漏中的应用

2018-06-14李育红泮永庆

中国设备工程 2018年11期

李育红，泮永庆

（济南市市政工程设计研究院（集团）有限责任公司，山东济南 250101）

1 项目概述

龙泉河污水处理厂位于红石崖六号路北侧、红石崖十三号路东侧，设计总污水处理能力20万m³/d，其中一期处理规模4万m³/d，出水水质达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB18918-2002）一级A标准。该污水处理厂因现状进水氯化物严重超标导致处理厂生化系统无法启用，污水处理后尾水排入龙泉河（胶黄铁路桥下游50米右岸）后造成河道两侧树木枯萎。

2 调查情况

龙泉河污水处理厂试运行期间进水量约3300m³/d，进水氯化物含量12368mg/L，远高于污水处理厂进水氯化物含量要求。前期市政养护部门初步查勘，人工进入管道对现状污水管道拍照及录像，发现红石崖八号路及红石崖十三号路D1200污水主干管局部管道接口处和检查井有外水内渗现象，且渗漏量较大。

2.1 管道建设情况

污水管道部分采用D1200高密度聚乙烯缠绕管，环刚度为S2级；埋深4～6m；管道基础在砂垫层以下回填厚约60cm乱石处理后，采用30cm、120°砂垫层基础；检查井为砖砌检查井；管道接口为超声波熔融焊接。部分污水管道管材采用II级承插式钢筋混凝土管；埋深约为6．2～7．1m；管道基础为180°混凝土基础；检查井为混凝土污水检查井；管道接口为滑动胶圈接口。

2.2 水质资料分析

2014年8月份水质化验结果分析。2014年8月上旬，对工业区内正常生产用户排出污水及市政现状污水管道内污水氯化物含量进行了检测及分析，检测结果显示如下。①出口加工区内禹纺海联和裕龙物流企业排出污水氯化物含量较高，污水量较少，建议环保部门对以上项目进行排查，确认水质是否达到市政污水排放标准。②红石崖八号路（珠宋路至昆仑山路）、昆仑山路（八号线至六号线段）、十三号线（八号路至污水处理厂进厂段）、珠宋路（十号路至八号路段）氯离子含量超出污水处理厂正常运行的标准。

2.3 水质分析及结论

依据北部工业区污水管道水质检测电视录像以及区域水质检测结果，基本确认存在外水内渗现象的污水管道如下。①红石崖八号路（珠宋路－昆仑山路）、红石崖十三号线（八号路－进污水处理厂段）现状管道污水氯离子含量10000～20000mg/L。②珠宋路（十号路至八号路）、昆仑山路（六号路至十四号路）现状管道污水氯离子含量5000～9000mg/L。以上检测段污水中氯离子含量超出龙泉河污水处理厂生化系统对进水氯化物含量不高于3000mg/L的要求，污水管道外水内渗较严重；其它管段没有发现外水内渗情况。渗漏原因分析：管道埋深较大，采用管材等级较低，且在施工过程中质量控制不过关，造成管道破损外水内渗的现象。

3 污水管网修复工艺方案确定

（1）由于管道建设时间较短，且周边市政道路配套已建成，采用开挖新建方案对周边造成较大的影响，建议采用翻转内衬法（CIPP工艺对管道进行修复。

（2）翻转内衬法（CIPP）非开挖修复工艺。翻转内衬法（CIPP）非开挖修复技术通常指对两座检查井之间的管道进行整体加固、修复的做法，采用该技术可以达到防腐、防渗，增加结构强度甚至整旧如新的目的。

4 翻转内衬（CIPP）修复工艺

4.1 CIPP修复工艺介绍

CIPP翻转内衬（CIPP）法修复工艺技术原理：将具有防渗透耐腐蚀保护膜的复合纤维增强软管作为载体，经浸渍环氧基聚合物及合成树脂后，在水压或气压的作用下，使复合软管从待修管线的一端翻衬进入已清洗后的待修管道中，直至另一端。内衬管在压力作用下，与待修管线内壁紧密贴合。经固化后在旧管道内形成整体性很强的“管中管”，强化了管线功能如承压、减阻、阻垢、耐腐蚀。①适用范围广：可有效采用非开挖方式对直径100～3000mm范围内的埋地管道进行整体内衬修复。②采用该工艺施工速度快，免开挖，无污染，对道路交通和地面设施影响小，不扰民，成本低，并且提高了管线的整体性密封性。③针对排水管道非开挖专门设计的一种管道修复技术。④承压性能好：承内、外压能力高。⑤针对性强：修复后内衬层光滑平整、厚薄均匀，通过对管道修复工艺的实地考察研究，CIPP水翻管道修复工艺在国内已有成功案例，且该工艺内衬玻璃钢材料承压性能好（承内、外压力高）、耐酸、碱、盐、污水等腐蚀，不结垢、使用寿命可达50年以上。管道修复方案成熟、稳定可靠。⑥寿命达50年以上。⑦可以通过弯头。

4.2 CIPP参数

翻转内衬参数详见表1。翻转内衬法施工后形成的玻璃钢可以耐腐蚀，同时承压能力强。可以解决管道现状，同时保证施工后渗水量为零。

表1

4.3 管道设计厚度

管外径设计时，应根据软管材料横向伸长率，确定软管的外径与被修复管道的内径之间的修正关系。重力流管道局部破损修复时，软衬管厚度计算公式一般采用：

t：软衬管厚度（mm）；D：修复管道内径（mm）；N：周围支持率（一般取7）；c：修复管变形比（在没有变形的情况下取1．0）；EL：软衬管材料的长期抗弯曲弹性模量（MPa）；P：地下水对管道中心产生的压力（MPa）；Fs：安全系数（一般取1．5）；v：泊松比取0．3。计算软衬管厚度时，其设计年限一般不低于30年。压力流管道和结构完全破损管道修复时，软衬管厚度设计计算公式考虑因素较多，情况复杂，可参照美国ASTM F-1216标准正确选择设计方法。当该方法用于管道防腐处理时，软衬管厚度应根据待防腐处理的管道使用年限计算厚度。

4.4 工程验收标准

（1）软衬管内壁检测必须符合：①表面无鼓胀，无未固化现象。②表面不得有裂纹。③表面不得有严重的褶皱与纵向棱纹。④软衬管端部切口与井壁平齐，封口不渗漏水。施工完后对管道两端进行气囊密封，保证不从管道二端进入验收段管道，同时在管道两端井口中安装水位尺。然后保持这种状态3天，3天后观察水位变化量。当水位变化量几乎为零时，工程合格。

（2）软衬管实测实量应符合下列要求：①软衬管厚度应符合设计要求。②软衬管厚度检测位置，应避免在软管的接缝处，检测点为软衬管圆周均等四点，取其平均值。③软衬管设计厚度t≤9mm时，厚度正误差允许在0%～20%，软衬管设计厚度t＞9mm时，厚度误差允许在0%～25%。

（3）软衬管取样试验应符合下列要求：①采样数量以每200m取一组试块，单位工程小于200m取一组试块，每组3块。②试块一般在施工现场直接从软衬管的端部截取。受现场条件限制无法截取时，可以采用和施工条件同等的环境下制作的试块。③软衬管竣工验收技术资料应具备：聚酯纤维毡、热固性树脂应有质量合格证书及试验报告单，并应在符合储存条件保质期内使用。施工前、施工后排水管道CCTV检测录像资料。软衬管厚度实测实量资料。软衬管试块测试资料。