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张媛媛
(北京金河水务建设集团有限公司，北京 102299)
随着我国城市发展进程不断加快，地下管网建设规模不断扩增，据统计每年全国城镇的排水管渠长度达到6%增速，而一些老城区由于排水管网敷设时间间隔已久，和新官网形成了彼此交错的复杂状况[1]。再加上管道敷设工艺不同，管道材料与施工成成熟性多因素，部分排水管道发生脱节、渗漏、变形等问题，以及新敷设排水管道的病害，道路塌陷等，这些都对城市管网敷设工作的正常开展产生严重影响，甚至对人们财产安全造成危害，因此排水管道开展普查修复工作十分必要[2]。非开挖原位固化法修复技术，以其对周围环境、交通影响较小，工程成本较少、内衬管实用耐久、设备占地面积较小的技术优势，被广泛用于近年来地下排水管管道修复工作，接下来将结合实例对排水管非开挖原位固化修复工艺进行介绍，以期为类似项目提供技术参考[3]。
北京某小区排水管道共计2141m全长，1000～1200mm内径，主要用于收集小区后排入污水处理厂，35m管道埋深。对该小区排水管经前期CCTV检测，确定缺陷指数在3～6，判定排水管缺陷III级，需要进行修复判定RI指数为4.4，缺陷严重随时有不均匀渗漏和坍塌的风险。由于该排水管段斜向穿过3个小区，考虑到CIPP修复材料内衬工艺的项目适应性较强，可以减少修复过程中对小区周围环境的污染程度，缩减施工周期有较高的综合效益，管线整体性较强，所以比较适用于本项目排水管修复工程。确定采用非开挖原位固化法(CIPP热翻转)工艺，由内径1000变为1200，排水管内径发生较大变化，也意味着CIPP工艺的施工风险增加。经研究置换原本4m长的1000内径双壁波纹管，为1200内径的短管，将1000内径的8m双壁波纹管拆除，将1200内径的混凝土管露出，最后进行CIPP修复，确保整个排水管网的连接整体性。
2.1 设计厚度
为了保证管道在修复后达到的过水、抗压能力多方面要求，以《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T 210-2014)为依据，经专家认证计算1200内径的排水管无纺布软管内衬厚度t为20mm，共计4层，每层厚度5mm[4]。(见表1)作为1200mm内径前提下，内衬材料厚度与环刚度对应情况，下表中刚度为理论计算值，安全系数取为2。现场内衬修补工艺内衬采用无缝结构，因此多层内衬系统可接近原始管道，内衬可径向扩展7%。内衬硬化后，基本上是原始管道。管道的实际环形刚度必须是硬化后新衬线和旧管道的混合环形刚度。施工过程中，需要对上述维修管线实施混合环刚性试验，并根据试验报告确定内衬厚度。
表1 内衬材料厚度与环刚度对应情况
2.2 设计幅宽
由于CIPP翻转结构将内层转换为与生病的管道内壁接触的外层，因此应采用多层结构设计，以避免软管各层的直径和 CIPP 翻转后的明显褶皱。
考虑到环箍力在结构上最大，可能会影响软管的膨胀率，因此涂层在水压膨胀时具有一定的弹性，并将该力传递到无纺布的其他层。无纺布直到它最终扩展到管壁上。
因此，宽度设计需要考虑给定建筑水压的膨胀率，但需要全面考虑排水管容差。
现场硬化方法中使用的软管的外径必须与原始管道的内径相同。对于本次设计多层软管的幅宽，要以每层材料的泊松比和弹性模量计算确定，这样才可以确保避免CIPP翻转发生褶皱或固化管壁厚减薄情况[5]。
设计无纺布泊松比为0.46MPa，弹性模量为5.56MPa，覆盖无纺布的泊松比为0.3MPa，弹性模量为18.18MPa，以胡克定律为依据对于水压6m时，要保证覆盖无纺布达到5.88MPa的环向应力，14.7%的径膨胀率，单层无纺布要达到82.9%膨胀率，内外层软管要确保弹性空间充足，在水翻后可以充分胀开，计算可得内外层材料应力和应变结果(见表2)。根据多次测试最终确定覆膜无纺布的直径，基本要达到管径4%，约3610mm幅宽，自外至内每层逐渐减少100mm幅宽，分别为3511mm、3411mm、3311mm，且软管与接缝不论纵横两方向的抗拉强度都在5MPa以上，满足施工压力、拉力、固化温度，方便各层软管分置。
表2 内外层材料应力及应变计算结果
3.1 前期勘察
在施工前期需要对现场进行实地勘察，对实际施工情况充分了解，包括交通状况、周围建筑分布情况，以原本收集的相关资料为依据，对资料准确性全面核实，标记井盖并测量井位间的管道长度，为非开挖原位固化法管道修复施工做足准备。
3.2 管道清淤
通过运用高压冲洗水对排水管清淤，使用污水净化装置分离已抽出的淤泥，重新向排水道排出污水，向污泥站送固形物。
3.3 封堵气囊抽水
为了测定硫化氢的有毒气体，需要及时确认井内状况。在气囊阻塞的初期阶段，需要清除井内的垃圾和淤泥。潜水员将安全气囊放置在指定位置后使用。使安全气囊膨胀直至管道完全阻塞的空气压缩机。
在切断安全气囊的过程中，需要配备可实时监视安全气囊内压和上游水位的特殊人员。如果安全气囊的压力远低于正常压力范围，则需要补充安全气囊。上游水位超过规定值时，需要接通泵的电源，降低水位。最终成功封堵管道之后，可以对封堵区域下游井泵抽水，排除多余水做好疏通冲洗管道的准备工作[6]。使用联合冲洗车，由专人清捞大块砖石，向指定堆放点运送已抽出的垃圾和泥浆。
3.4 CCTV检测
排水管道的 CCTV 检查可确定管道的冲洗程度和清洁程度，并确定管道的维修位置。
CCTV 检查完成后，检查得到的图像、图像、照片及其他文件将逐个转换为文件格式，用户可阅览计算机，刻印在CD上，轻松、及时地进行查询[7]。
3.5 软管浸渍树脂
以软管制造厂商提供相关资料，将固化剂、催化剂酌情加入，经搅拌器完成10min以上搅拌后，控制搅拌速度在30～60r/min，直至最终均匀混合，对软管内部进行填充，树脂充填量需要增加15%～20%，弥补由于树脂聚合进入管内裂缝所减少的量[8]。经压料平台确定软管厚度，设计上下两层可以有效节省空间。因为树脂体积与软管较大，在浸渍之后软管可以通过塔吊牵引，折叠放入，增加树脂量浸渍量，确保软管抽真空，间隔平均距离开十字孔，直至与开口处接近，可以使用热熔枪对开口黏合，确保开口处牢固黏接。以50m为间隔在表面开10cm孔将树脂灌入后并作密封处理。
3.6 翻转施工
本次翻转作业在原本已备好的翻转作业台，保冷运送树脂软管在翻转头处安装，以翻转施工净水压为依据进行绑扎，每个末端插入1根1m左右的塑料管，用于排气并禁锢热水管和控制绳，跟随软管共同翻转进入排水管内。在水压作用下翻转树脂软管至病害管道，保持匀速注水量与输送软管速度。
3.7 加热固化
向排水管送入数值软管后，将水泵、锅炉设备连接管内温水输送管，开始树脂罐加热固化，选用1.2MW功率的2台锅炉负责加热，通过潜水泵和锅炉回水部位连接，并在循环加热翻转中，预埋温度传感器负责监测加热水温，在持续8h的热水循环加热后，调整入水温度与回水温度均达到80℃。完成固化之后缓慢降温，预防内衬管收缩裂缝，对固化管内部热水使用常温水替代，冷却至38℃之下开始排水，完成全部工作后恢复原本情况。
4.1 表面形貌与闭水试验
通过运用CCTV设备检测本次以完成修复的排水管，发现内衬内壁表面并无固化和鼓胀，不存在裂纹与严重褶皱，软衬管的端部切口整齐贴合井壁，未发现漏水情况与技术规程相符。管道闭水试验的判定合格标准为允许渗水量值，管道闭水试验应按检查井井间距分段进行，每段试验长度不宜超过5个连续井段，并应带井试验。管道闭水试验采用补水法进行，根据标准规程，要求渗水量不大于允许渗水量，即试验合格。公式如下：
Qs=0.0046Dj
(1)
式中：Qs为允许渗水量用；
Dj为试验管道内径用。
在闭水试验中进行40min恒压水头5m，结果发现渗水量0.0023L/(min·m0)，约平均3.28m3/(24h·km)，该结果在深水允许范围内，施工质量合格。
4.2 固化管初始结构性能
本次工程随机取一组试块进行采样，每组3块，单位工程量在200m以施工委托单位要求完成，最终试块强度测试结果，见表3。
表3 试块结构性能
综上，通过结合实例应用非开挖原位固化法管道修复技艺解决排水管内部腐蚀问题，在对道路交通不影响的前提下，CCTV实时监测保障施工质量，并且对工程竣工后进行试验，发现排水管一切正常，获得较好的修复效果，希望本工程能为非开挖原位固化法管道修复提供技术参考。
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