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翻轉(zhuǎn)式原位固化( CIPP) 技術(shù)用于城市排水管道修復(fù)

來(lái)源：taoyuec.cn         發(fā)布時(shí)間：2024-05-07

  3 CIPP翻襯法排水管道修復(fù)施工過(guò)程
  3.1 施工工藝流程

  施工工藝流程，如圖 7 所示。


  圖7施工工藝流程
  Fig. 7 Flow of CIPP
  首先，對(duì)病害管道的上下游進(jìn)行封堵和臨時(shí)排水，管道的沖洗、清理管道內(nèi)的雜物，管道缺陷（如破裂、滲漏、錯(cuò)口等）處進(jìn)行預(yù)處理，進(jìn)行 CCTV內(nèi)窺檢測(cè)，確定滿足施工要求后；搭建翻襯平臺(tái)，將樹(shù)脂充填進(jìn)入軟管中，通過(guò)儲(chǔ)運(yùn)車把樹(shù)脂軟管運(yùn)到翻轉(zhuǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)，將樹(shù)脂軟管另一端固定在翻轉(zhuǎn)頭上，進(jìn)行水壓翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)完成后進(jìn)行熱水循環(huán)加熱固化；固化完成后切除頭端和檢查井底部的固化管，在檢查井底部處取樣檢測(cè)初始結(jié)構(gòu)性能，同時(shí)對(duì)修復(fù)后的管道內(nèi)表面進(jìn)行 CCTV 內(nèi)窺檢測(cè)檢測(cè)固化管內(nèi)壁表觀形貌；通過(guò)閉水試驗(yàn)檢驗(yàn)固化管密封效果。質(zhì)量檢驗(yàn)全部合格后，恢復(fù)通水。
  3.2 管道臨時(shí)封堵及臨排管道的安裝

  通過(guò)CCTV對(duì)排污管道進(jìn)行檢測(cè)，將有問(wèn)題的管段位置信息都收集起來(lái)，并做好相應(yīng)的預(yù)處理工作，以免影響CIPP翻襯施工。圖 8 為管道臨時(shí)封堵及臨排管道的安裝示意圖。在封堵前對(duì)管道進(jìn)行降水、通風(fēng)、檢測(cè)有毒有害氣體，確認(rèn)達(dá)到安全標(biāo)準(zhǔn)后，操作人員下井進(jìn)行管道的封堵。采用專用管道封堵氣囊對(duì)上下游管道進(jìn)行封堵，操作氣囊氣壓保持在0.15 MPa以上。在井口放置工字鋼，把氣囊牽引繩、進(jìn)氣閥門及進(jìn)氣管都固定在工字鋼上完成封堵。為了及時(shí)把上游的污水排到下游的管道內(nèi)，防止污水從井口移出，造成二次污染。采用消防軟管作為臨時(shí)排水管道，同時(shí)準(zhǔn)備一定量的備用管道，應(yīng)對(duì)特殊情況。


  圖8管道封堵及臨時(shí)排水安裝示意圖
  Fig. 8 Schematic diagram of pipeline sealing and temporary drainage installation
  3.3 管道內(nèi)表面清洗及障礙物清理

  高壓清洗是利用高壓水射流，將管壁上的結(jié)垢、泥沙沖洗干凈。清洗過(guò)程中，根據(jù)原管道的病害情況，調(diào)節(jié)水壓，防止因水壓過(guò)高損失害原管壁；高壓噴頭在管壁內(nèi)同一位置停留時(shí)間不易過(guò)長(zhǎng)，以免破壞管壁。沖洗完成后，及時(shí)清理掉污水及污物。如圖 9所示。


  圖9高壓水沖洗管道內(nèi)表面
  Fig. 9 High pressure water flushing
  3.4 原管道缺陷預(yù)處理
  針對(duì)管道內(nèi)存在破損、管道材料脫落、缺口孔洞、接口錯(cuò)位、腐蝕瘤局部缺陷，采用灌漿、點(diǎn)位加固、機(jī)械打磨、人工修復(fù)等進(jìn)行預(yù)處理；針對(duì)錯(cuò)位小于管徑10 % 以內(nèi)的缺陷，使用聚合物水泥砂漿填補(bǔ)磨平[16]；對(duì)于外露尖銳物體（如鋼筋、尖銳突出物、樹(shù)根等）采用人工或機(jī)械打磨方式進(jìn)行去除，需要表面磨平的部位用聚合物水泥砂漿給預(yù)處理；對(duì)于管道缺口問(wèn)題，主要采用點(diǎn)位加固、灌漿進(jìn)行處理；對(duì)于滲漏位點(diǎn)，采用堵漏王進(jìn)行封堵，確保在施工階段不出現(xiàn)漏水。
  3.5 翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯作業(yè)
  3.5.1翻襯平臺(tái)的搭建

  把待修復(fù)管道上游檢查井作為工作井，在上部采用鋼管支架作為翻轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)，翻轉(zhuǎn)作業(yè)平臺(tái)搭建高度為 6 m。同時(shí)在修復(fù)管道的末端，安裝一個(gè)可調(diào)節(jié)擋板，防止因翻轉(zhuǎn)水壓過(guò)大，軟管拉伸過(guò)長(zhǎng)，給固化管末端處理帶來(lái)困難。工作平臺(tái)如圖 10所示。


  圖 10 翻轉(zhuǎn)平臺(tái)的搭建及檔板的安裝
  Fig. 10 Construction of the flip platform and installation of baffle
  3.5.2樹(shù)脂填充及儲(chǔ)運(yùn)
  按待修復(fù)管段兩檢查井中心距離，檢查井井深、兩端部所需長(zhǎng)度、施工時(shí)靜水壓力所需高度以及固定在翻轉(zhuǎn)頭上的長(zhǎng)度，確定軟管長(zhǎng)度并進(jìn)行裁切；浸漬樹(shù)脂前，對(duì)軟管進(jìn)行抽真空，抽真空時(shí)間根據(jù)軟管的長(zhǎng)度確定，在整個(gè)填充過(guò)程也要保持抽真空狀態(tài)。根據(jù)制造商提供的熱固性樹(shù)脂、固化劑等試劑混合比例，結(jié)合軟管的長(zhǎng)度、厚度及孔隙率相關(guān)參數(shù)，計(jì)算出樹(shù)脂用量；考慮到樹(shù)脂的聚合作用及滲入待修復(fù)管道縫隙和連接部位，增加 5 %~15 % 樹(shù)脂充填。樹(shù)脂和固化劑混合后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行浸漬，停留時(shí)間不超過(guò) 20 min，不能及時(shí)浸漬時(shí)應(yīng)冷藏，冷藏時(shí)間不超過(guò)3 h[17]。
  浸漬過(guò)程中由于樹(shù)脂量較大，采用隔膜泵向軟管中灌注樹(shù)脂。通過(guò)壓料平臺(tái)對(duì)軟管進(jìn)行定厚壓料，填充后軟管采用塔吊進(jìn)行牽引，折疊進(jìn)入軟管存放車。室內(nèi)溫度高于20 ℃時(shí)，將樹(shù)脂軟管疊放到冰水槽中或冷柜中貯藏，防止樹(shù)脂發(fā)生提前反應(yīng)，浸漬后內(nèi)襯軟管如圖 11所示。

  采用冷藏車運(yùn)輸樹(shù)脂軟管，避免日光或者強(qiáng)光照射，在樹(shù)脂軟管固化前運(yùn)到施工地并完成翻轉(zhuǎn)。


  圖 11浸漬后內(nèi)襯軟管
  Fig. 11 Lining hose after impregnation
  3.5.3 翻襯作業(yè)

  樹(shù)脂軟管運(yùn)至施工地點(diǎn)，將樹(shù)脂軟管一端固定在翻轉(zhuǎn)頭上，根據(jù)設(shè)計(jì)的翻轉(zhuǎn)靜水壓力確定綁扎匝數(shù)及箍緊程度；另一端將控制繩和熱水管緊箍在封閉端，隨樹(shù)脂軟管翻轉(zhuǎn)進(jìn)入待修復(fù)管道內(nèi)。翻轉(zhuǎn)過(guò)程中，注水流量和樹(shù)脂軟管翻轉(zhuǎn)保持勻速，通過(guò)控制繩和注水量來(lái)控制翻轉(zhuǎn)速度和翻轉(zhuǎn)水壓，采用CCTV機(jī)器人在另一端實(shí)時(shí)觀測(cè)翻轉(zhuǎn)進(jìn)度，如圖 12 所示。當(dāng)翻轉(zhuǎn)樹(shù)脂軟管露出管道末端口時(shí)，立即固定控制繩，防止出現(xiàn)樹(shù)脂軟管伸出待修復(fù)管道末端口。


  圖12 CCTV檢測(cè)示意圖
  Fig. 12 CCTV inspectiion
  3.5.4 固化成型
  樹(shù)脂軟管翻轉(zhuǎn)送入目標(biāo)管道內(nèi)后，將管內(nèi)熱水輸送管與水泵、鍋爐設(shè)備連接，開(kāi)始加熱固化。此次固化采用一臺(tái)鍋爐加熱（鍋爐功率為1.2 MW），通過(guò)潛水泵與鍋爐回水處相連接的方式進(jìn)行熱水循環(huán)。翻轉(zhuǎn)過(guò)程中在井中預(yù)埋溫度傳感器分別布置在翻轉(zhuǎn)頭處、管道中部和管道末端，監(jiān)測(cè)軟管固化過(guò)程中軟管3個(gè)部位的溫度。經(jīng)過(guò)6 h的熱水循環(huán)加熱，入水溫度及回水溫度達(dá)到80 ℃，保溫2小時(shí)，確保樹(shù)脂固化完成。

  確認(rèn)固化完成后，緩慢降溫。采用常溫水替換固化管內(nèi)部熱水，當(dāng)冷卻至38 ℃時(shí)，開(kāi)始排水，排水后進(jìn)行 CCTV 檢測(cè)。修復(fù)前后管道如圖13所示。


  圖13 修復(fù)前管道內(nèi)壁形貌（A）及修復(fù)后管道內(nèi)壁形貌（B）
  Fig. 13 The figure of the inner of the pipe before repairment (A) and after (B) repairment
  采用專用的切割工具對(duì)內(nèi)襯管端部切割，切割一定量固化管送檢。整個(gè)工作完成以后，將工地現(xiàn)場(chǎng)恢復(fù)到原貌。
  3.5.5 閉水試驗(yàn)
  修復(fù)完成后，進(jìn)行閉水實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證固化管的密封性?？刂茖?shí)驗(yàn)水頭為 5 m，時(shí)間為 40 min。經(jīng)檢測(cè)實(shí)際滲水量為 0.0023 L/(min·m)，折合平均實(shí)測(cè)滲水3.28 m3/(24 h·km)，符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《給水排水管道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》（GB 50268-2008）無(wú)壓管道閉水試驗(yàn)的有關(guān)規(guī)定。試驗(yàn)完成后，撤去氣囊恢復(fù)通水，完成管道修復(fù)。
  3.5.6 固化管初始結(jié)構(gòu)性能
  根據(jù)《城鎮(zhèn)排水管道檢測(cè)與評(píng)估技術(shù)規(guī)程》（CJJ 181-2012）、《城鎮(zhèn)排水管道非開(kāi)挖修復(fù)更新工程技術(shù)規(guī)程》（GJJ/T 210-2014），通過(guò)對(duì)內(nèi)襯管道的材質(zhì)、內(nèi)襯厚度、管道強(qiáng)度等指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。委托專業(yè)結(jié)構(gòu)對(duì)送檢試樣檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如表 5 所示。
  表 5 CIPP內(nèi)襯軟管的強(qiáng)度檢測(cè)結(jié)果

  Table 5 Strength test

檢測(cè)項(xiàng)目

技術(shù)指標(biāo)

檢測(cè)結(jié)果

單項(xiàng)判定

檢測(cè)方法

彎曲強(qiáng)度/MPa

≥31

47

合格

GB/T 9341-2008

彎曲模量/MPa

≥1724

3172

合格

抗拉強(qiáng)度/MPa

≥21

24

合格

GB/T 1040.2-2006



  由表 5 可知，初始固化管的彎曲強(qiáng)度為 47 MPa；彎曲模量為 3172 MPa；抗拉強(qiáng)度為 24 MPa；均滿足各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，檢測(cè)結(jié)果合格。