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排水管道紫外光固化法修復技術及常見質量問題
來源:www.zuse4.cn 發布時間:2024年02月04日

      在日常生活中,排水管道經常會出現老化、堵塞、滲漏等問題,給居民生活帶來諸多困擾。傳統的排水管道修復方法往往需要開挖地面,造成破壞和浪費,給環境和居民帶來不必要的損失。而排水管道紫外光固化法修復技術的出現,徹底改變了這一局面。紫外光固化法(Ultraviolet Cured-in-Place Pipe簡稱UV-CIPP)是利用紫外光照射將拉入原有管道內的浸潤樹脂軟管固化形成管道內襯管的非開挖修復方法,是原位固化法修復管道技術之一,最早于20世紀80年代開始在英美法德日等發達國家開始應用,目前我國也逐步引進并應用于排水管道修復中。



一、適用范圍及優勢



1、適用范圍



(1)適用于排水管道、供水管道、化學及工業管道等的重力和壓力管道;


(2)適用于圓形、橢圓、矩形等不同形狀管道;


(3)適用于彎曲轉角小于45?管道;


(4)適用于管徑范圍150?2000mm;


(5)適用于基礎結構基本穩定、管道線形無明顯變化、管道壁體無嚴重破損,影響使用功能的管道;


(6)適用于管道內壁局部蜂窩、剝落、小型破裂,結構呈現微變形、滲漏、腐蝕、脫節、接口錯位小于等于直徑的15%等病害修補;


(7)適用于管道的整體修復、局部修復。


2、工藝特點



(1)無需開挖,只需要利用檢查井即可對原管道進行整體或局部修復,可修復排水管道存在的破裂、錯口、脫節、樹根侵入、滲漏等結構性和非結構性缺陷。施工占地面積小,對周邊環境影響非常小。無需開挖,施工工期短。


(2)內襯層一般不超過 12mm,過流斷面損失小,內襯層光滑、連續,降低了管道的表面粗糙度,提高了管道的過流能力。


(3)內襯軟管固化后具有強度高、彈性模量大的特點。


(4)固化速度快,效果好,節約能源和施工設備。


(5)軟管浸漬樹脂后,穩定性高、儲存時間長,在不見光的情況下可以保存6個月以上。樹脂配制和浸漬等不必在現場操作,可以利用車間設備預先制備,現場工作量小,成功率高。


(6)內襯管基材韌性好,與復合樹脂浸漬相溶性好,內襯層隔絕了腐蝕環境,完全抑 制了管道的內腐蝕。


(7)適用性好,可用于管徑為 50~2200mm 的各類管線的修復。


二、材料



1、材料組成



紫外光固化法的主要材料為軟管和樹脂。軟管采用玻璃纖維增強的聚酯纖維氈組成,至少兩層。軟管內表面為聚乙烯內膜(固化后去除),外表面為不透光外膜,軟管的抗拉及柔韌性應滿足施工牽引力、安裝壓力和樹脂固化溫度的要求,并能適應管道彎曲、變徑等部位的修復。樹脂為感光性樹脂,如不飽和聚酯樹脂(UP)、環氧樹脂(EP)。



璃纖維軟管結構



2、材料力學性能



軟管和樹脂固化后內襯管。內襯管力學性能指標應滿足下表要求。



內襯管初始力學性能指標




三、管道設計



1、軟管直徑


軟管的直徑(外徑)與待修管道的內徑一致,以保證固化后內襯管與原有管道的內壁緊密貼合在一起,達到應力的連續傳遞。必須在修復前認真復核確認待修復管道的內徑。



2、軟管長度


軟管的長度應大于兩檢查井中心間距離,以保證兩端部施工(牽拉和扎頭綁扎)要求。



3、軟管壁厚


地下管道需要承載其上部土層壓力、地下水壓力、地面活動荷載和其他需考慮的外部荷載。因此管道修復時,內襯管壁厚應根據修復情況進行計算。



管道的修復分為半結構性修復和結構性修復兩種。半結構性修復是指原管道結構基本完好仍能承受其上部土層壓力和動載,只存在裂紋、錯口、腐蝕、滲漏等缺陷,修復內襯管只需承受地下水靜水壓力。結構性修復是指原有管道結構已沒有足夠強度承載其上部土層壓力和動載,管道出現嚴重腐蝕、部分缺失、坍塌或縱向裂縫等情況,修復內襯管需獨立承受全部外部壓力。



內襯管壁厚根據內襯管使用樹脂的參數、管道直徑、管道所處地質條件等參數,依據《城鎮給水排水管道原位固化法修復工程技術規程》T/CECS 559中不同條件下內襯管壁厚計算公式計算所得或依據設計。下面為某企業部分內襯管壁厚計算結果。



內襯軟管壁厚


注:表中“半”代表“半結構性修復”,“全”代表“結構性修復”



四、施工工藝



紫外光固化法施工前需對原有管道進行CCTV檢測、評估并制定原管道預處理方案。采用牽拉工藝將浸漬樹脂軟管置入原管道內,充入空氣使之膨脹后放入紫外燈架進行固化。



1、工藝流程



施工準備→封堵、臨時排水→清淤、預處理→修復前CCTV檢測→軟管的樹脂浸漬→拉入墊膜→拉入玻纖軟管→固定扎頭→軟管充氣→安裝燈架→紫外光固化→尾端切除→抽出軟管內膜→修復后CCTV復查→拆除封堵恢復通水。








2、各工序要點



2.1 施工準備



施工前應對施工區域進行臨時圍擋,以保障施工人員、設備及行人安全。安放施工警示牌、導行標志,夜間施工需安放警示燈等。檢測待修管段內有毒有害氣體指標,采取通風措施,保證井下作業安全。





2.2 管道封堵、疏通、沖洗


管道修復前需對管道進行封堵處理,再采用高壓清洗車和吸淤車對待修復管道進行疏通、沖洗和抽水。



2.3 對管道內壁進行視頻檢測與局部處理


管道修復前對管道內壁進行檢測,對管道缺陷進行準確定位和判斷,對不符合紫外光固化的管道進行預處理。


管道內壁存在的凸起、異物穿入、樹根等缺陷采用管道切削打磨機器人進行局部處理,避免劃傷內襯軟管。


管道存在的局部滲漏,影響固化修復的,先進行局部點狀修復。


管道內破裂



2.4 拉入底膜并固定


底膜置于原有管道底部,并覆蓋大于1/3的管道周長,并在原有管道兩端固定。



2.5 軟管折疊,平整拉入原有管道


沿著管底的墊膜將浸漬樹脂的軟管平穩、緩慢地拉入原有管道,拉入速度不得大于6~8m/min,軟管兩端比原有管道長300-600mm,拉入后的內襯修復材料應處于底膜上方。



2.6 捆綁固定扎頭,充氣保壓


扎頭捆綁妥當,按內襯軟管材料、管徑對充氣壓力、速度的要求充入壓縮空氣,膨脹軟管,使軟管充分膨脹擴張緊貼原有管道內壁。



2.7 放入紫外燈架,牽引至管道另一端,并進行固化


光固化過程中內襯軟管內保持空氣壓力,使內襯管與原有管道緊密接觸;根據內襯管管徑和壁厚控制紫外光燈架的前進速度。



在待修管道段上游將來水進行改道或上、下游采用氣囊封堵并導流,保證此管段暫停使用。同時對管段內積水進行抽排,保證CIPP修復不受影響。



在這期間,應檢查和記錄溫度傳感器在整個固化過程中測量到的速度和溫度。若內襯管內的溫度超過130℃,則應在保持工作壓力和巡航速度不變的情況下加大空氣流量;若內襯管內的溫度低于80℃,則巡航速度應下降5cm/min。若一盞紫外線燈在固化過程中出現故障,則須立即相應調整固化巡航速度。同時,還應注意預定義的固化參數或溫度范圍,當光源到達尾端的扎頭時,關閉紫外線燈架組,固化過程即告完成。



采用8*400瓦燈組固化速度(cm/min)




2.8 修復前CCTV檢測


對經過預處理的原管道進行CCTV檢測錄制視頻留檔。為最終確定管道修復時的缺陷狀態,如檢測發現管道情況惡化,缺陷等級增加、缺陷數量增加,其變化量超過工藝允許范圍的,則申請設計變更。




五、質量檢驗



紫外光固化后,須進行CCTV復查和材料的力學性能測試。


材料的現場取樣一般在窨井處固化尾端選擇表面光滑平整的局部切割,切割的尺寸按照第三方測試機構的要求實施,取樣時須注意以下幾個方面:


1、應檢查減去純樹脂層和外織物層之后的復合管管壁厚度。


2、樣本表面不得有氣孔、褶皺或空洞。


3、須確保取樣區域經過充分的紫外線輻射/固化。


4、樣本復合管內不得存在任何明顯的不平整。


六、常見質量問題



1、針孔與缺口


內襯管翻轉加熱固化之后,在使用過程中有管外的水流滲入管內??赡艿脑蚴擒浌艿姆罎B膜破損或者軟管在運輸過程或施工過程中出現損壞。



對于這種損壞形式,如果沒有可見的滲漏則影響不大。但如果滲漏明顯則需要采取補救措施,如果是局部滲漏可以采取局部內襯修復技術;如果大面積出現滲漏則需要全部重新修復;在大直徑的污水管道中,也可以采取人工灌注環氧樹脂的方法補救。



2、起皺


CIPP 修復工程中可能出現軸向與環向兩類褶皺,,軸向起皺產生的主要原因可能是原管徑測量不準,內襯管直徑過大,或者原管道內徑不一致。環向起皺的原因可能是翻轉過程中壓力不足,或者由于舊管道直徑在修復段內不一致引起的。



3、起泡


在施工過程中,如果固化溫度過高或者防滲膜與織布之間黏合不牢固,就有可能出現起泡現象。起泡使得內襯管很容易被磨損,嚴重降低了內襯管的使用壽命。



4、軟弱帶


如果施工工藝控制不好,或者施工環境不適宜,有可能導致內襯管固化不完全,從而出現軟弱帶。加熱的溫度太低、加熱固化時間太短或管外地下水溫度低等都可能是影響軟管的充分固化的原因,使內襯管道的結構強度達不到要求。出現這種情況的工程應該被判為不合格,應重新進行修復,如果只是局部出現軟弱帶,可以切除該部分,然后進行局部修復。



5、隆起


管道內的雜物清理不干凈,或者管道錯位破損都有可能導致內襯管的隆起(圖 5-17)。這些隆起可能會對流體的通行造成阻礙。



6、白斑


如果編織軟管沒有被樹脂或聚酯浸透,這些未浸透的區域在固化后會使內襯管內壁留下一些白斑。這些白斑是不符合要求的,需要進行局部的切除和修復,如果在整個管段上出現了較多的白斑,就要求全部移除,重新修復。



7、內襯管開裂


開裂的原因可能是冷卻速度過快,內襯管收縮而引起的。一旦內襯管出現開裂,就應判為不合格工程,需要局部重新修復,或整段重新修復。



8、內襯管與舊管分離


翻轉與固化時氣壓或水壓不足、舊管破壞嚴重、內襯管直徑比舊管內徑小等都有可能。





來源:中科管道

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