紫外光固化技术在管道修复工程中的应用

孙大雷，林 荣，吕爱华

（1.北京万兴建筑集团有限公司，北京 102600；2.厦门安越非开挖工程技术股份有限公司，福建 厦门361000）

随着我国城市建设规模的逐渐扩大，作为城市基础设施的市政地下管网改造是城市现代化发展的重要课题。许多老旧城区的污水管道破损严重，供应能力已远远不能满足人们逐年增长的需求，同时地下管线管位也随着管线种类的增加而日益紧张。对故障管道和已达到使用寿命的管道进行修复或更换是市政管理部门无法回避的问题。

山东省临沂市兰山区属老旧城区，青龙河流经兰山区域，沿河敷设有污水管线，部分管线敷设在河内，由于年久老化、破损等因素，导致河水与管线互通，河水污染严重，再由河道两侧居民私排污水入河，对河水也造成一定的污染。为美化城市水景，改善人居环境，将污染河道进行综合治理，显得迫切与必要。

青龙河综合整治工程中原污水管道采用玻纤紫外光固化法非开挖修复，该修复技术具有无污染、无噪音、质量优、工期短、安全性高、造价低、施工扰民少等优点。

文章结合青龙河原污水管网非开挖修复技术施工实践，就玻纤紫外光固化修复技术在污水管网修复中的应用作进一步的探讨研究，为今后同类或类似项目的设计与施工提供有益参考。

1 项目背景

青龙河河道长度为8.5km，流域面积为11.56km2。河道最大宽度约7.0m，最小宽度为3.0m，是市区东部一条主要雨污排水河道。目前，青龙河水质污染严重，离规划水质目标差距甚远（水质应达到《地表水环境质量标准》IV 类标准）。青龙河水质污染主要是外源污染、内源污染、水体自净能力差等原因产生的。根据目前情况来看，开展青龙河河道整治工程，对恢复青龙河生态，建设现代化新临沂，实现可持续发展的重要战略是十分必要、非常紧迫的。

2 问题分析及解决办法

通过对青龙河调查，发现河道主要污染源有沿河敷设的污水管道、私排污水入河及河底淤泥。

2.1 现况污水管道污染河道

临近沿河污水管道直径DN1200，管材为HDPE 双壁波纹管及钢筋混凝土管，管道存在老化、漏水、损坏、塌陷等问题，检查井有渗漏现象，造成河水与污水管网互通。根据施工现场场地限制、交通影响和环境要求等因素，经过论证分析，设计采用玻纤紫外光固化法修复现有管道，解决管网污染河水问题。

2.2 入河污水污染河道

青龙河两岸私排污水入河，污水污染河道，待管线修复后将私排入河污水截留至污水检查井，由污水管线排至污水处理厂。

2.3 河底淤泥污染河道

由于河道位于老城区，毗邻建筑物距离河道近，场地狭小，导致河道多年未进行整体清淤工作，致使河道淤积严重。针对河底淤泥污染河水，此次施工选用高压水冲洗淤泥，再由泥砂泵抽排。

3 工程中非开挖修复技术应用

根据现场调查结果，现况DN1200 污水管内污水较多，由于堵塞和管道存在问题影响，管道内污水水位高于管道半径，部分管段水位在管顶以上，管道先进行分段堵水、调水和清洗后采用管道闭路电视（CCTV）进行检测，针对缺陷类型选择管道预处理方法，原污水管道缺陷预处理后采用玻纤紫外光固化法非开挖修复。

非开挖修复工序：堵水→调水→检测→管道预处理→管道修复。

3.1 堵水

工艺介绍：管道堵水采用堵水气囊将待检测管段上下游封堵，封堵管道应先封上游管口，再封下游管口。

堵水控制重点：安放气囊之前，将气囊的外部和管道内壁进行清洗，以保证密封效果。必须对气囊进行固定，固定的方式一定要充分考虑到封堵后背水压力的方向和大小。井下作业的人员必须受过严格的培训并取得相应的证书（有限空间操作证、水下潜水员专业证书等）。

3.2 调水

管道上游有污水流入，封堵的同时，需要对上游的来水进行调水，管道调水方案的制定结合管径和流速，估算出流量后，选用合适的潜污泵在封堵期间进行上下游之间的调水。

3.3 CCTV 检测

在管道清洗疏通完成后，采用管道闭路电视（CCTV）检测管道的缺陷。将高清晰摄像镜头固定在爬行器上，通过信号传输电缆将爬行器与操控台连接，摄影的行进速度控制在0.15m/s 范围内，摄像镜头移动轨迹应在管道中轴线上，操控台收集爬行器在管道中的影像信息。通过收集的信息对管道缺陷进行分析，确定预处理方案。

3.4 管道预处理

（1）漏水修复。管道、井室注浆堵漏是采用一种强效堵漏的聚氨酯材料速派克H100 进行灌浆施工。该材料表面性质分为疏水性遇水迅速反应，15s 发泡膨胀，随着时间逐渐稳固，耐化学腐蚀，无毒、无溶剂，可适用于富水环境。堵漏材料与水反应发泡膨胀，短期内膨胀率可达18 倍，在裂缝中形成密闭的防水体系，抗压能力可达20MPa。

（2）损坏修复。管道损坏CIPP 点位修复是先用树脂将玻璃纤维织物浸透，再将玻璃纤维织物包在管道内村修补器上送至管道损坏处。在CCTV 的监控下，通过对修复器进行充气膨胀，紧贴在管壁上，在常温下树脂发生化学反应，待其固化后可起到加固原有管道的作用。施工时间短，从树脂混合到玻璃纤维局部内衬修复完成只需1 ～2h。修复后的内衬厚度约5mm，弹性模量可达8000MPa 左右。

（3）塌陷修复。管道塌陷采用注浆+套钢圈修复，采用小导管在土体内先注入堵漏材料速派克H40 再注入速派克H100，使塌陷部位周围软弱土层、流砂地层固结。然后将变形塌陷部位管片切割，去除塌陷部位土体，恢复管位空间，同时内衬钢管片，直至管道贯通。

3.5 管道玻纤紫外光固化法非开挖修复

（1）工艺介绍。玻纤紫外光固化是将玻璃纤维编制成软管浸渍光固化树脂，树脂中含有光引发剂，利用紫外光作为固化媒介，经过特定波长的紫外光照射时，树脂产生固化反应，形成高强度内衬新管。施工时采用卷扬机将充填有树脂的玻璃纤维内衬管拉入既有管线，通过大流量风机将内衬管“吹”鼓，进而紧贴在现况管线内壁上。固化后，管道能完全不依托原有管道，可以独立承受内压和外压，修复后的新管基本不会影响过水断面。紫外光固化管道修复技术用软管有内膜、玻璃纤维树脂层、外膜、保护膜组成，该工程使用内衬软管厚度为10.7mm。

（2）工艺优点。①对交通等影响小，真正100%非开挖内衬修复，不用开挖工作坑；②施工可控性好，工期短。固化全程CCTV 监控，拉入及固化只需3 ～4h即可完成；③内衬管密封效果好、抗腐蚀性强、使用寿命长；④经实验测得软管经紫外光照射固化后材料弹性模量可达17000MPa，内表面摩擦系数可达0.009。

（3）施工步骤及注意事项。①拖入垫膜、拉入内衬软管。垫膜应置于原有管道底部，并应覆盖大于1/3 的管道周长，垫膜长度应控制在两端各超出旧管道800mm，以便后续安装扎头。铺设垫膜的目的是减少软管拉入过程中的摩擦力和避免对软管的划伤。垫膜拉入后应在井底固定并安装导向滑轮。内衬软管拉入时应沿管底的垫膜将浸渍树脂的软管平稳、平整、缓慢地拉入原有管道，拉入速度不得大于5m/min。②固定扎头。固定扎头是紫外固化所有工序中对操作人员的经验和熟练程度要求最高的部分。绑扎头前，预先在内衬软管的外部套上与内衬软管规格相同的扎头布，扎头布套长1.5m，扎头布同时要放入管内约250cm 以上，防止暴露在管道口外的内衬软管因充气时过分膨胀。扎头上应捆绑至少三条扎带，使其牢固，这样便可承受固化过程中风机向管内吹送的气压，确保使内衬管与原有管壁的紧贴。③充气。打开风机、空压机向管内送风，待内衬管鼓起后，下游井工作人员将耐高温绳与衬管内牵引绳连接，上游井的工作人员将内衬管当中牵引绳拉出，使内衬管里调换成耐高温绳。④送入灯架。该工程修复管径为DN1200mm，紫外线灯架选用8×1000W 的可伸缩式紫外线灯架。暂停充气，打开上游的扎头盖，用黑色耐高温绳将紫外线灯的端口部位连接牢固，下游井工作人员将紫外线灯拉至下游井位，在拉紫外线灯时，避免紫外线灯与扎头以及其他坚硬物发生碰撞。同时通过紫外线灯架端部处的CCTV 摄像头观察内衬管内部是否因停气而下陷。如果内衬管下陷严重，则不宜强行拉入紫外线灯，以免对其造成损坏，通过补气，待内衬管膨胀起来后，拉入灯架。灯架就位后，再次对内衬管充气，使之与需修复管壁紧贴。⑤紫外固化。先开启控制台和所有指示灯开关，再从最接近软管端头的紫外灯开始，依次开启各灯开关，最后开启电缆卷盘开关。根据温度的变化，调节灯架行走速度，并参考操作表的行走速度适当调整。通过设定紫外线灯的小车爬行速度及软管内温度的控制参数，并结合摄像头的监测，及时调整控制参数，使软管树脂处于设定硬化条件。紫外灯经过的地方软管便覆盖在旧管道内壁上。当灯架到达终点时，应及时关闭电缆卷盘开关，在按照与开始固化相同的顺序，依次关闭各灯开关，相邻两灯的关闭间隔应与开启间隔相同。软管固化完成后，应关闭空压机并缓慢降低管内压力。管内压力降至大气压后，先拆除滚筒和滑轮，在拆除充气管、扎头，卸下控制电缆及紫外线灯架。

4 结束语

玻纤紫外光固化法非开挖修复技术，在青龙河管网修复中取得显著成果，满足设计要求，令业主方十分满意。此修复技术做到真正100%非开挖内衬修复，整个修复过程快速安全可靠，施工占地面积小，解决了对交通的影响，修复后的管道及井室密封效果好、抗腐蚀性强、结构强度高，对周围环境没有污染和损害。

从总体上看，非开挖管道修复技术在我国还处于起步阶段。国内在技术和设备方面很多程度上依靠国外企业，相关人才也非常缺乏。随着我国的城市建设和国民环保意识不断地增强，相信相关部门已经注意到这种技术的优点，而且越来越多的工程会采用这种技术，该技术将带来更多的社会效益和经济效益。