钢抱环技术在排水管道修复施工中的应用

2023-01-04李春雷

四川水利 2022年6期

李春雷

(中国水利水电第七工程局成都水电建设工程有限公司，成都，611130)

随着城市建设的飞速发展，排水管道的建设逐年增加，城市地下管网的规模也逐渐扩大。部分城区管网修建年份较早，由于管道基础老化、污水及有害气体的侵蚀，加上地面荷载等因素，导致管道结构发生破损，甚至出现局部破裂，这些情况严重影响了城市排水的安全运行。破损的管道亟待修复，以保证排水畅通。经过不断的技术革新，钢抱环修复技术获得了成功应用，有效避免了对路面开挖修复所造成的交通堵塞，减少了对市政道路、建构筑物等环境的破坏和对居民正常生活和工作秩序的影响，具有较高的社会效益和环境效益。

1 施工工艺介绍

1.1 工艺原理

钢抱环修复是指采用3等分割的钢套管，钢板之间通过预留螺栓卡扣、螺栓孔进行连接。前期根据管道闭路电视(CCTV)检测的数据资料，确定所要修复的局部尺寸，通过厂家定制钢套管，在管内用小型千斤顶支撑后，单个钢套管的3块钢板之间采用螺栓进行固定，如需采用多个钢套管，套管之间采用螺栓进行固定，在钢套管与现状管壁之间通过预留灌浆孔填充水泥浆。为延长管道使用年限，可在钢套管内进行一道紫外光固化施工，最后进行CCTV检测、施工质量检测。

1.2 技术特点

本工艺可对存在破损、变形、坍塌等结构性缺陷的管道进行修复。采用钢抱环修复对塌陷位置内衬，既可实现对管道破裂处的加固，同时该工艺采用非开挖技术，施工过程不需对路面开挖，具有较好的环境效益。施工效率高，管道修复完成之后即可投入使用。修复效果显著，修复后的管道使用年限最少可达到40年。

1.3 适用范围

钢抱环修复工艺主要适用于城市排水管道管径在DN800mm～DN1200mm范围内出现的短距离缺陷修复，包括管道破裂(坍塌)、变形、渗漏等。

1.4 工艺流程

钢抱环修复施工工艺流程如图1所示。

图1 钢抱环修复施工工艺流程

2 施工操作要点

2.1 管道封堵及导排

(1)打开待修复管道及其上下游检查井井盖，自然通风不少于30min。人员下井过程中，持续机械通风，机械通风平均风速不应小于0.8m/s。

(2)井下有毒气体检测:人员下井前必须对井下有毒气体进行检测，确保安全方可下井作业，且应佩戴隔离式防毒面具[1]。

(3)在待修复管道上游检查井及修复管道两端检查井内布置排污泵，排污泵数量根据来水量而定，将上游管道来水及待修复管道内积水进行抽排，抽排至下游检查井[2]。

2.2 管道预处理

(1)首先采用吸污车将管道内残渣浮土或杂质进行清除。检查管道沉降变形情况，确定管道坍塌距离，做出修复方案。

(2)对地质有坍塌或流水较大时，先对其进行注浆止水，加固稳定土壤。

(3)井下操作人员将坍塌部位的管材进行凿除，人工清理。坍塌部位掏挖过程中应随时观察上部情况，避免二次塌方。

(4)如对坍塌管道段注浆止水时，等土体稳固后进行掏挖，坍塌管段严禁超长掏挖。掏挖过程中，应对未掏挖部分采用千斤顶配合钢板进行临时支撑，边掏挖边支撑。

2.3 钢环安装

(1)通过确定管道坍塌距离，厂家预定制3等分割的钢套管运输至施工现场，人工将3等分割的钢套管一片一片吊至检查井内，人工搬运至施工断面。

(2)每挖掏40cm，人工将钢套管的三块钢板拼装成圆管并固定形成内衬，先进行管底120°钢套管安装，然后进行两侧120°钢套管拼装，安装期间中间采用小型千斤顶支撑住钢套管，防止不稳固土体挤压造成钢套管变形或脱落砸伤工人，钢套管材料钢板采用壁厚8mm～10mm，宽400mm，管片中间预留注浆孔。

(3)在管内用小型千斤顶支撑住钢板，钢板之间通过预留螺栓卡扣、螺栓孔进行连接固定。钢片环向及纵向之间采用螺栓固定。

(4)在管内用小型千斤顶支撑后，单个钢套管的3块钢板之间采用螺栓进行固定，如需采用多个钢套管，套管之间也采用螺栓进行固定。

(5)通过钢板预留的灌浆孔在钢板与现状管壁之间填充水泥浆，钢套管纵向两端采用环氧树脂或速干水泥进行填充封闭止水。

(6)钢套管安装过程中要有专人检查，发现钢套管变形、松动等现象，要及时加固，保证钢套管安装精度。

2.4 灌浆处理

(1)采用速干水泥封堵管道两端及钢套管之间的缝隙，防止高压泵压力及泥浆外泄。

(2)清理钢套管壁上的注浆孔，每排管道准备一根高压注浆主管，设一主控制闸阀；根据钢套管预留注浆孔的位置，布设3根注浆支管，每个注浆口支管均设控制闸阀。

(3)每隔一节设注浆孔，注浆孔布置在管节中间，每个断面布置3个注浆孔，在管壁上呈120°分布，注浆时由低注浆孔向高注浆孔注浆，当达到预定的注浆压力并持续3min不出故障，即认为注浆设备性能正常，开始注浆。回填注浆压力采用0.2MPa－0.3MPa，灌浆时逐渐增大灌浆压力，在最大设计压力条件下，注入量不大于5L/min，持续灌注15min后，可结束灌浆。施工中须注意压力表压强值及相邻注浆孔出浆情况。

(4)注浆完成后用不锈钢丝堵封堵注浆孔，并用水泥砂浆磨平孔口。

(5)待注浆完毕，立即用清水冲洗注浆管，必须采取适当措施处理废水，达到排放标准后才能排放至市政排水系统。

(6)制浆时做到随用随制，使用多少浆制多少浆；浆液要进行充分搅拌，且坚持注浆前不断搅拌，防止再次沉淀，影响注浆效果；注浆时严密观察压力表压强值及相邻注浆孔出浆情况，当压力突然上升或从孔壁溢浆须立即停止注浆。

2.5 紫外光固化施工

2.5.1 拉入底膜

借助检测设备将绳索导入管道内，利用绳索绑扎塑料底膜，在上游检查井井口处设置卷扬机，将底膜拉入管道内并固定在管道底部，以减少内衬管拉入过程中的摩擦力以及避免对内衬管的划伤。

2.5.2 拉入内衬管

(1)内衬管下料长度为管道长度加附加量，附加量根据管道直径确定，当管道直径为DN100～DN400时，附加量为1.2m；管道直径为DN500～DN1600时，附加量为2.0m。

(2)将内衬管沿长度折叠以方便拉入管道，在端部沿宽度方向折叠，用绑带绑扎牢固，使用连结在卷扬机上的绳索将捆扎好的内衬管拉入管道内，拉入速度不得大于1.5m/min。

2.5.3 绑扎堵头

(1)选用不锈钢堵头，堵头直径不应小于内衬管直径的2/3。检查堵头、充气接口和压力接口是否有堵、有漏现象，堵头螺丝是否灵活好用，电缆保护垫是否完好[3]。

(2)堵头安装前应清理干净，不能有之前安装时残留的树脂，将堵头安装在内衬管内膜上，用2～3条绑带固定，绑带卡扣应错位30o以上，用力绑好。

2.5.4 充气加压

(1)连接空气压缩机与堵头之间的供气管道，给内衬管充气，依靠空气压力使内衬软管膨胀，加压过程缓慢进行，防止内衬管过度膨胀及出现褶皱。

(2)充气压力、升压速率、间歇时间等参数根据内衬管形状、直径、厚度的不同进行调整，最大充气压力不大于0.6bar，每次加压为30mbar～60mbar。

2.5.5 拉入紫外光灯

(1)在放灯前要检查好灯泡、灯架、摄像头、电缆接口是否正常，安装灯泡应戴上手套，小心安装。在灯架下井的时候，要保护好灯架、灯泡，小心放入。

(2)停止充气后，打开堵头盖板，将灯架缓慢放入内衬管内，并检查牵引绳是否牢固、放顺，通知操作人员查看显示屏是否有图像，摆顺灯架。

(3)扣好堵头盖板，连接充气管及压力管，电缆要用滑轮平顺地顺到井口，井口安装导向轮。通知操作人员，确认井下无人，电缆不卡，不摩擦，进行充气。

(4)利用牵引绳将灯架拉至固化起始端，速度均匀、平稳，防止轮子或部件损坏内膜，并通过显示屏查看管道内的情况，观察下料时是否出现褶皱等情况。

2.5.6 紫外光固化

(1)通气保压，开灯预热，温度达到80℃～130℃时，即可进行行走固化，行走速度根据管径、壁厚及灯数量的不同进行设置，匀速行走，最大速度不得大于1.4m/min。

(2)固化过程中，要循环检查上下游检查井的情况，并密切观察气压和温度的变化，适当调整灯架的速度，当环境温度较低时，应减速至少10%。

(3)当灯架行走至末端井堵头附近，观察温度变化情况，待温度上升到最高向下降时，即可关灯、关气，全程固化完成，拆掉充气管、压力管，打开堵头盖板，收回电缆及灯架。

2.6 施工质量控制

(1)做好钢套管下料过程质量控制，严格执行图纸及工艺要求。

(2)修复后通过CCTV检测验收修复效果，检测按«城镇排水管道检测与评估技术规程»(CJJ181－2012)，需达到:修复更新后的管道处应无明显湿渍、渗水，严禁滴漏、线漏等现象；钢套管应完全伸展开，并应与原管壁粘接牢固连成一体；钢套管表面光洁、平整，无局部划伤、裂纹、磨损、空洞、拉伸变形等影响管道结构、使用功能的损伤和缺陷。