局部树脂固化法非开挖修复城市排水管道Word文档格式.docx

1、来说,整体修复是排水管道非开挖修复技术的主流,但在某些情况下,局部修复更具有技术性和经济性.局部树脂固化法也是一种非开挖局部修复技术.该方法技术先进,施工快速,在国外应用广泛,但国内使用还不多.局部树脂固化法又称毡筒气囊局部成型法,是将涂抹有树脂混合液的玻璃纤维毡布用气囊紧压于管道内壁,通过常温,加热或紫外线照射等方式实现固化,在修复点管内形成新内衬管的一种非开挖修复方法.根据国外经验,该方法可应用于混凝土,钢筋混凝土,陶瓷粘土,石棉水泥等下水道的局部修复,能够修复具备自身结构支撑强度的管道裂缝（径向或纵向裂缝）,机械磨损,腐蚀,破裂等缺陷.与现场固化法相比,局部树脂固化法既有类似之处,也有所

2、区别,并非是现场固化法的局部应用.譬如局部固化法使用的树脂和毡筒由于量少,材料的价格不再是施工成本的主要部分,因此,局部固化法使用的材料更好,得到的内衬质量也更佳.但总体而言,局部树脂固化法因为衬管缺乏整体性,其修复的可靠性与寿命都较现场固化法差3施工材料局部树脂固化法的材料主要是毡筒,树脂和固化剂.毡筒由一层或多层柔性无纺布或等效织物,或其混合物组成.毡筒材质应与所选用的树脂相容,以确保毡筒对树脂的传输性,且应具有足够的拉伸,弯曲性能,以确保能承受安装压力.树脂在一定时间内可常温固化,根据要修复管道的情况,配制一定比例,一定量的树脂与固化剂混合液,并用搅拌装置混匀,使混合液均色无泡城市公用事

3、业沫.该方法通常使用环氧树脂,由于其可被设计成与水不混溶,因此,施工时可少量带水作业而不需要绕流,施工方便程度有所提高,且施工成本也可降低.4设计方法除根据不同的气候条件选择适当的树脂和固化剂外,局部树脂固化法的最重要设计参数便是内衬厚度,对修复地下水渗入的管道缺陷这点尤应注意.局部树脂固化法一般仅适合修复损坏程度较轻的管道.在该条件下,原管道仍可承受土压力和交通载荷,修复内衬仅需承受地下水静压力,这与现场固化法修复部分破损管道的情况一致,因此采用与其一致的设计方法.依据ASTMF121603_2J,其厚度的计算公式为:P=2KEL1C（1一）（SDR一1）N式中:P地下水压强（MPa）;土壤

4、及旧管的强化系数（推荐最小值设为7.0）;弯曲弹性模量（MPa）;泊松系数（一般取0.3）;.cIPP的标准尺寸比,即原管道内径与CIPP内衬管厚度比,当管道埋深位于地下水位以上时,SDR应取SDRMAx=100;C椭圆换算系数:C=【1一）/（1+）,g原管的椭圆度百分比,g0型或100,（最大内径一平均内径）平均内径一安全系数.由式（1）可推出内衬管壁厚:D】V+_（2）式（2）是在现场固化法内衬管设计计算中使用最为广泛的采用美国固体力学之父铁木辛柯的圆形管压曲公式Timoshenko方程,多用于椭圆率不大于10%的情况.按管内的损伤情况和今后该管道的使用寿命,使用该式可以设计出既经济合理

5、又满足要求的材料厚度.2010年第24卷第6期5施工过程局部树脂固化法施工的一般流程见图1.管道预处理（封堵,清洗等）tIccTV检查I树脂浸透毡布并固定于气囊之上l气囊就位lI树脂固化lI气囊卸压移除IIccTV质量验收I图1局部树脂固化法主要施工过程在修复施工开始前,首先应封堵上游管段,确保修复管段无积水或积水较少,防止流量过大导致树脂流失,影响树脂固化效果.然后,将管道清洗干净,并清理影响管段水力性能的障碍物.如遇管壁非常光滑,应将修复点表面磨糙,方便修复内衬固定.最后使用CCTV检测确认修复点情况（位置,损害类型和程度等）后,便可进行局部树脂固化法的施工.首先测量环境温度,确定其符合树

6、脂应用要求后将毡筒用树脂浸透.可先将毡筒在工厂里预先浸透,再冷冻并运送到施工现场,但毡简的浸透过程一般在现场进行,即将混合均匀的树脂与固化剂混合液倒于铺开的毡布之上（毡布的大小应在施工前根据待修管管径,修复长度及内衬厚度计算裁剪）,使用适当的抹刀将树脂涂抹均匀,并在毡布折叠过程中将树脂涂覆于新的表面之上,最后用滚筒碾压逼平,以避免毡布中挟带空气使树脂质量变差.然后,将上述毡筒通过气囊进行安装.为使施工时气囊与管道之间形成一层隔离层,使用聚乙烯（PE）保护膜捆扎气囊,方便施工完成后气囊容易与树脂毡筒脱离.将毡筒牢牢捆绑于带滚轮的气囊之上,以防止气囊在送至窨井或在管道内前进过程中滑动或掉下.气囊在

7、CCTV探测车或人工的牵引下到达待修复点后进行充气,以便将毡筒压覆在管道内壁上,并保持一定时间等待树脂固化.待树脂固化完成后,将气囊放气缩小,拉出管道,毡筒则紧贴于原管内壁.最后,进行CCTV检测质量验收,整45个局部树脂固化法施工过程至此结束.局部树脂固化法固化时可采用紫外光照射,加热,自然固化等方法,其中紫外光照射固化速度快,效果好,但技术要求高,且价格昂贵.上海此类工程大多采用自然固化法,操作虽简单,但固化时间稍长.6质量验收质量验收是保障施工质量符合相关要求的重要手段,也是规范施工过程的重要方法.目前国内还无局部树脂固化法施工的质量验收规范.以下是根据上海水务建设工程有限公司长期施工经

8、验,再经广泛听取业主和设计单位意见及参考国外相关规范标准的基础上提出的质量验收办法,其分为主控项目和一般项目两部分.6.1主控项目查看所用树脂和毡布等产品质量合格证明书,确认是否符合工程质量要求.检查模拟内衬,确认内衬厚度是否符合设计要求:在模拟内衬圆周上平均选择8个以上检测点,使用测厚仪测量并取各检测点的平均值为内衬管的厚度值,其值不得少于合同书和设计书中的规定值.且当内衬管的设计厚度不大于9mm时,各检测点厚度误差允许在20%之内;内衬管设计厚度不小于l0.5mm时,各检测点厚度误差允许在25%之内.检查材料物理力学性能（包括抗弯强度,抗弯模量）,是否符合承包商投标时不低于厚度计算公式中所

9、采用数值的承诺.6.2一般项目管道内衬表面应光滑,无褶皱,无脱皮现象.主要采用目测并摄像或CCTV检测内衬管段,查看管内残余废弃物质是否已清除;管顶是否出现褶皱;管道弯曲部分的褶皱是否超过公称直径的5%.7实例分析该工程位于上海市普陀区,地面交通非常繁忙,因施工仅占据一个车道,所以施工期间对交通的影响较小.被修复管段总长120m,为DN1000混凝土管,管底埋深4m,管道整体状况尚好,只是局部老化损坏,部分内壁有剥落现象,接口处渗漏严重,经CCTV检测,确定该管道有30处需采用局部树脂固化法进行修复.主要施工过程如前所述,不过工人的安全问题需特别注意.当采用人工牵引方式将气囊固定就位时,操作人

10、员必须佩戴防毒面具,防止因管道中HS和sO:等气体而中毒的事件发生;气囊操作时的危险性也需特别注意,气囊的加压和卸压,都必须在操作人员远离气囊时才可以进行.在局部树脂固化施工完成后又进行了CCTV检查,确认所修复的内衬表面光洁无褶皱,无凸凹,对管段水力性能影响也较小.在完成修复施工后,进入工程质量的验收程序.与现场固化法相似的是,也需采集内衬材料进行物理力学性能测试;不同的是,局部固化法修复面积本身很小,无法直接采集到实际修复内衬.因此,在车间内进行局部树脂固化法模拟修复,以采集模拟内衬材料.按照厚度检测的要求,在模拟内衬圆周方向上均匀取了8个点,测试内衬厚度,结果如表1所示.表1局部树脂固化

11、法模拟内衬厚度测量结果材料性能实验,对车间模拟管的材料进行抗弯强度和抗弯模量测试,得到的相关实测值分别为109MPa和4130MPa.按式（1）计算其能承受的地下水压力,并与其需要承受的最大静水压力对比,结果见表2.表2内衬所能承受的最大静水压力与需承受的静水压力比较修复内衬能承受的静水压力（mH,0）修复工程需承受的最大静水压力N=1.5时N:2时（mH20）4.43.32.6注:修复管道处的地下水埋深约为1m.从表2可以看出,该修复管段的修复内衬在安全系数取1.5或2时,均能满足承受地下水压力的要求,达到了前期设计要求.该修复工程总造价为46.9万元,较之使用现场固化法整体修复该路段的造价

12、约90万元（按7500元/m计）具有明显的经济优势.从本实例可以看出,只要严格按照施工工艺的操作和设计要求,局部树脂固化法的应用效果能够达到预期的目标,且在损害较轻的管道修复中,具有较好的经济竞争优势.（下转第48页）净宽650mm车内通道宽度630mm车轮直径（新/磨损后）580/510mm轨距1435mm最小水平曲线半径15m最小竖向曲线半径140m空车重量39.2/52.5t重车重量（站立4人/m）51.7/70.1t最大轴重10.5t车辆的额定电压为650VDC,使用105kw三相异步电动机,短车有4台电动机,2个动力转向架,1个非动力转向架;长车有6台电动机,3个动力转向架,1个非动

13、力转向架.制动系统包括电气再生制动,机械盘式制动和电磁制动.低压系统为24VDC.车辆的最高速度为70km/h,起动加速度为1.1m/s,正常制动减速度为1.2m/s,紧急制动减速度最小为2.2m/s.最大爬坡能力为75%e.短车的座位数为50席,站立128人;长车的座位数为74席,站立176人.每车都有2个放轮椅,自行车或婴儿车的空间.温哥华奥林匹克线使用32m的有轨电车,为温哥华市民展示一种现代化的可持续的绿色交通.（上接第46页）8结论和建议-4-+?局部树脂固化法作为一种局部修复方法,有着针对性强的优点,当管道中仅有部分点状缺陷时,选择局部树脂固化法可以降低修复成本.局部树脂固化法的内

14、衬管固化后,能与原管内壁完全紧贴在一起,其物理强度与耐化学腐蚀性都非常高,施工完成后,能提供较光滑的内衬面.该修复方法的主要优势是当管道损害较轻,渗漏的接头占接头总数的比例较少时,能够快速治理渗漏,是一种技术经济较合理的方法,尤其适合于管径较小,人员难以进入的局部损坏管道.但当管径大于1000mm后是否仍具有竞争优势,还值得商榷.因为局部树脂固化法使用的树脂质量好,价格贵,且管径大也导致修复内衬的树脂使用量增大,经济技术优势则反之下降;特别当管道直径超过1200mm时,国内通常采用人工进入管48保证冬季奥运会期间的交通畅通是一个重大的挑战,为此该市事前制定了周密的总体计划,要求市民的出行方式尽

15、量采取步行,骑自行车和使用公共交通,而且持奥运会门票可以免费乘坐公共交通.目标是使小汽车的使用至少减少30%,以保证运动员,奥运会官员和有关人员能顺利到达比赛现场,同时能保证市民的正常出行.计划的实施令人满意,在奥运会期间,温哥华的公交企业Translink每天平均运送150万人次,而往常为73万人次;BCTransit在重要交通走廊运送的乘客为平常冬季客运量的5倍.小汽车的实际使用比平时减少超过35%.冬季奥运会之后还要举行残奥会,中间虽然有部分交通管制措施会取消,但仍然对残奥会期间的交通作出周密计划,使整个三月份保持良好的交通状况.FLEXITY有轨电车道进行一些其他工法的内衬修复,此时,

16、局部树脂固化法的可实施性优势丧失,在经济上也不一定具有优势.此外,该方法对施工技术有一定要求,操作安全必须注意:浸透树脂时要有良好的通风环境;气囊工作压力较高（可达到0.3MPa）,必须严格执行正确的操作方法,防止气囊破裂而导致伤人甚至致死事件发生.局部树脂固化法在国内排水管道的修复工程中应用经验尚少,建议对采用该工法所修复的管道进行回访,以便积累经验,指导设计和施工.参考文献1唐建国,朱保罗.排水管道非开挖修理技术的分类和选择J.中国给水排水,2005,31（6）:8390.2ASTMF121603.StandardPracticeforRehabilitationofExistingPipelinesandConduitsbytheInversionandCuringofaResin-ImpregnatedTube.2003.（修回日期:20101025）