城鎮排水管道原位CIPP紫外光固化修復技術工程應用
來源：m.sxdbg.com 發布時間：2024-05-06
（1. 重慶克那維環?？萍加邢薰?，重慶 401120；2. 天津科技大學，天津 300457）
摘 要：CIPP紫外光固化非開挖管道修復技術采用樹脂和玻璃纖維織物組合的內襯管材料，耐腐蝕性強、強度高、抗沖刷能力強、自動化程度高、全程可視化控制、施工流程簡單、效率高、施工風險低，是目前非開挖行業Z具有競爭力和發展前景的一種地下管道整體非開挖修復技術。本文結合重慶市渝北城區環境綜合治理PPP項目某排水管道清淤檢測修復工程案例，詳細介紹了CIPP紫外光固化技術原理、材料質量控制、施工工藝流程、原管道缺陷預處理、褶皺缺陷分析、施工過程質量控制及修復費用分析，以期為類似CIPP紫外光固化非開挖修復工程應用提供參考。
關鍵詞：CIPP紫外光固化；非開挖修復技術；排水管道；工程應用
Engineering application of formed-in-place pipe (CIPP ) rehabilitation technology for urban drainage pipeline
ZHANG Jun1, SHI Dong-you1,2, XIE Li1,LI Jing2, ZHANG Jie1, CENG Zhang-cheng1, CAO Jing-guo2
(1. Chongqing kenavi Environmental Protection Technology Co., Ltd., Chongqing 401120, China; 2. Tianjin University of Science and Technology, Tianjin 300457, China)
Abstract: The trenchless rehabilitation technology formed-in-place pipe (FIPP), which is an integral trenchless repair technology, utilizing thermoplastic polymer as liner. The liner could be heated repeatedly, behaves good toughness, strong corrosion resistance, close fitting, low cost and construction risk. In this paper, CIPP technology was introduced in Yongchuan District at Chongqing. The technical principles, construction process, scope of application, characteristics, design of liner thickness, defect pretreatment, construction process quality control and cost analysis were systematically introduced. The project will provided reference for similar work.
Keywords: formed-in-place pipe; drainage pipeline; trenchless rehabilitation technology；engineering application
據城鄉建設統計年鑒Z新統計[1]，我國排水管道總長度已達132萬公里。隨著我國城鎮劃進程加快，地下管網規模逐年增加，管道總長度持續遞增。使用年限久遠的地下管道相續出現嚴重的結構性和功能性缺陷，進而導致路面塌陷、城市內澇、地下水污染等災害，嚴重威脅人們的生活及生命財產健康安全。據統計2022年11月，國內發生地下管線事故99起。其中，地下管線破壞63起，占比63.64%；路面塌陷36起，占比36.36%。事故造成6人受傷，2人死亡。由于自身結構性隱患、外力破壞、環境因素和管理缺陷所引起的地下管線破壞事故，因此，定期對地下管網進行排查和及時維護是管網正常運行的有力保障。較傳統的開挖修復方式，非開挖技術施工流程簡單、作業面小、工期短、成本低，環境影響小、為地下管道的修復提供了有效方式[2-3]。
目前，常見的非開挖修復技術工法：機械制螺旋纏繞法、原位熱塑成型法（FIPP）、點狀原位固化法、CIPP熱水原位固化法、裂管法、PVC管片內襯法、穿插法、噴涂法、CIPP紫外光固化法等[4-6]。CIPP紫外光固化非開挖管道修復技術采用樹脂和玻璃纖維織物組合的內襯管材料、具有材料儲存周期長、耐腐蝕性強、強度高、抗沖刷能力強、施工作業面小、施工流程簡單、效率高、環境影響小、自動化程度Z高、全程可視化控制、施工風險低，可用于圓形（蛋形、三角形）截面、錯口、變徑等多材質病害管道的修復，是目前非開挖行業Z具有競爭力和發展前景的一種管道整體非開挖修復技術。
本文結合重慶市渝北城區環境綜合治理PPP項目某排水管道清淤檢測修復工程案例，介紹了CIPP紫外光固化技術原理、材料質量控制、施工工藝流程、原管道缺陷預處理、褶皺缺陷分析、施工過程質量控制及修復費用分析，以期為類似CIPP紫外光固化非開挖修復工程應用和造價分析提供參考。
1工程概況
本項目修復工程位于重慶市渝北區，管道總長度2.6 km，管徑DN 400- 600 mm，管道材質為雙壁波紋管和混凝土管；由于原管道運行年代久遠、排查及維護不及時出現嚴重的結構性缺陷和功能性缺陷，以腐蝕、樹根、滲漏、破裂為主，部分病害管道情況如圖1所示。
Fig.1 Partial disease of pipelines
2 紫外光原位固化非開挖管道修復技術
2.1 技術原理
CIPP紫外光固化修復技術利用牽引裝置將樹脂和玻璃纖維織物組合的內襯管材料拉入原管道內部，通過加壓使其內襯管與原管道緊密貼合，經UV固化，自然冷卻Z終形成“管中管”內襯結構。施工設備及材料如圖2（A）和圖2（B）所示。
Fig.2 Construction equipment (A) and materials (B)
紫外光輻射促使 UV 涂料固化成膜的機理屬于活性自由基連鎖聚合反應。首先是光引發階段，產生活性中心，在活性中心作用下鏈增長反應階段，隨著鏈增長的不斷進行，固化樹脂體系會出現交聯現象，進而固化成膜，經鏈自由基偶合或歧化反應而完成鏈終止，Z后樹脂體系反應結束。
紫外光固化技術目前廣泛用于地下排水管道修復領域，修復用樹脂材料包括環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯基脂樹脂三類，配方體系除主要成分樹脂外包括光引發劑、稀釋劑、添加劑及其他助劑。常用紫外光光源包括無極燈、金屬鹵素燈、高壓汞燈、氙燈等。經研究發現，管道修復的固化效果、厚度和性能與紫外燈光強度、光引發劑種類、稀釋劑、光敏劑等均有影響。
2.3 施工工藝流程
施工工藝流程如圖3所示：
Fig.3 Construction process flow
2.4 技術特點
內襯管在避光常溫儲存，儲存費用低；適用范圍廣，可用于各類材質管道，多種截面，弧度低于45°及各類結構性缺陷管道的修復；工藝流程簡單、作業面小、施工速度快，工期短，對城市交通、環境及周邊居民影響小，提高社會效益和經濟效益；自動化程度高，施工過程實時監控，施工安全性高，保證修復質量；內襯管嚴密性好，防滲性能優良，強度高，抗水流沖刷強，耐腐蝕性強，使用壽命長；厚度低，機械強度高，載流面損失小。
3 材料性能
CIPP紫外光固化技術所用材料為樹脂和玻璃纖維內襯管，樹脂與玻璃纖維類型決定了CIPP紫外光固化修復后管道結構力學特性及功能特性。
3.1 修復用樹脂要求
修復管道類型與對應樹脂種類的選用標準，見表1所示；樹脂澆筑體性能指標滿足對應表2中指標要求；樹脂儲藏環境、溫度及時間應根據樹脂性能特性與固化體系共同來確定；樹脂耐腐蝕性能試驗指標應該滿足表3中指標要求。
表1 管道修復用樹脂材料的選用[7]
Tab.1 Selection of resin materials for pipe repair
序號
排水種類
選用樹脂類型
1
給水管道
UP、EP、VE
2
排水管道（雨水、生活污水）
EP、UP
3
化工廢水及高溫（≥40℃）廢水
EP、VE
注：樹脂供應商應出具其可以用于相關排水的適用報告
Tab.2 Performance requirements for CIPP resin cast materials
序號
純樹脂性能
EP
VE
UP
檢測方法
1
彎曲強度/MPa
≥100
≥100
≥90
GB/T2567
2
彎曲模量/MPa
≥3000
≥3000
≥3000
3
拉伸強度/MPa
≥80
≥80
≥60
4
拉伸模量/MPa
≥3000
≥3000
≥3000
5
斷裂伸長率/%
≥4
≥4
≥2
6
熱變形溫度/℃
≥85
≥93
≥88
GB/T1634
注：EP：環氧樹脂；VE：乙烯基樹脂；UP：不飽和聚酯樹脂
Tab.2 Requirements for corrosion resistance of resin
序號
化合物溶液
等級1
等級2
等級3
檢測方法
1
硫酸，濃度5.0%
√
√
√
GB/T3857
2
硝酸，濃度1.0%
√
√
√
3
氫氧化鈉，濃度0.5%
-
√
√
4
洗滌劑，濃度0.1%
√
√
√
5
肥皂水，濃度0.1%
√
√
√
6
燃料油，濃度100%
√
√
√
7
食用油，濃度100%
√
√
√
注：等級1為熱固性不飽和聚酯樹脂；等級2為熱固性不飽和聚酯樹脂以及乙烯基脂樹脂；等級3為熱固性環氧樹脂。
3.2 CIPP紫外光固化干軟管結構要求
CIPP紫外光固化干軟管材料為玻璃纖維織物內襯軟管（俗稱玻纖軟管）的結構如圖4所示，從1-6依次為承載層（單或多層玻璃纖維織物）、外膜重疊區域、承載層重疊區域、內膜層（透紫外光膜）、防滲層（防滲外膜）、外膜層（防紫外光膜）[8]。玻璃纖維內襯軟管根據接縫加工方式不同，將其分為錯位搭接、縫合和螺旋纏繞三種工藝。
Fig. 4 Structure diagram of CIPP UV curing dry hose
本項目根據內襯管設計厚度將兩層及以上的玻璃纖維織物端部以錯位搭接工藝的形式閉合，并采取有效方式進行固定，一層搭接區域寬度≥100 mm，層與層之間搭接區域間距≥ 150 mm。該工藝CIPP紫外光固化干軟管具有2 - 6 % 的膨脹率，修復時內襯管與原有管道內壁更容易緊密貼合，固化強度高，壽命長。
單層或多層玻璃纖維氈或同等性能的材料組成，并能夠與樹脂相黏合共同承受外部荷載。干軟管應有足夠的拉伸、彎曲性能，以確保能承受安裝壓力、樹脂固化釋放高溫及滿足不規則管道的修復，其軸向拉伸率不得大于2% 。拉入原管道的干軟管的長度應長于原管道修復長度，干軟管直徑應保證在固化后內襯管與原管道的內壁緊密貼合，避免因內襯管直徑過大導致管道內部隆起或褶皺影響修復質量。
3.3 CIPP紫外光固化內襯管要求
CIPP紫外光固化內襯管由玻璃纖維增強的骨架材料組成的軟管和紫外光固化樹脂等黏合組成。CIPP紫外光固化干軟管在浸潤樹脂前期，確保紫外光固化干軟管應在抽成真空狀態下充分浸漬樹脂，真空度不低于30 kPa，光固化樹脂與玻璃纖維層的質量比不低于 1，樹脂黏度控制在600-800 cps，樹脂和固化劑混合均勻后需及時進行浸漬；浸漬過程應確保承載層被樹脂充分浸潤，環境溫度控制在5 °C - 25 °C。CIPP紫外光固化內襯管采取碾膠滾筒作為牽引力，通過調節兩滾筒間間距控制浸漬內襯管的厚度，浸漬內襯管厚度約大于設計厚度，浸漬完成后內襯管表面應無干斑、氣泡等缺陷。
浸潤過樹脂的濕軟管應存儲在避光和生產廠商要求的溫度環境中，運輸過程中應記錄濕軟管暴露的溫度和時間。修復完成后的CIPP紫外光固化內襯管的抗拉強度、彎曲強度、彎曲模量、厚度測試及密實性試驗［9］等試驗測值應滿足相關標準指標，固化內襯管的荷載蠕變系數為1.2~1.35[10]。
3.4 材料存儲和運輸要求
存儲及運輸紫外光固化內襯管過程中，須嚴格遵照相關要求：存儲在避光、低溫（5 °C - 25 °C）的環境下，運輸過程中應記錄濕軟管暴露的溫度和時間；位于木箱頂部的黑色紫外光隔離膜，須在整個存儲過程中覆蓋內襯管；運輸過程中，避免惡劣天氣；黃色外膜起到對紫外線隔離的作用，在施工階段，拉入內襯管過程中，防止黃色外膜被劃破而引發提前固化。
4 技術設計
4.1 內襯管壁厚設計
管道修復后由內襯管和原有管道聯合承受外部壓力時，內襯管壁設計厚度按下式進行計算：
式中：q為原有管道的橢圓度，% ；Dmin為原有管道的Z小內徑，mm；DE為原有管道的平均內徑，mm；C為橢圓度折減系數；D0為內襯管外徑，mm；EL為內襯管的長期彈性模量，MPa，內襯材料為15600 MPa；K為原管道對內襯管的支撐系數，取值為7.0；N為管道截面環向穩定性抗力系數，≥2.0；P為管頂位置地下水壓力，MPa；μ為泊松比，內襯管取0.3；t為內襯管壁厚，mm。
根據理論參數及實際檢測數據，代入（1）、（2）、（3）式計算得到在不同地下水位對應管徑的內襯管管壁設計厚度，如下表4所示。
Table 4 Design thickness of inner liner corresponding to pipe diameter under different groundwater levels
管徑/mm
地下水位/m
1.5
2
2.5
3
3.5
4
內襯管設計厚度/mm
DN400
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
3.0
DN450
3.0
3.0
3.0
3.0
3.1
3.2
DN500
3.0
3.0
3.0
3.2
3.4
3.6
DN600
3.1
3.4
3.6
3.9
4.1
4.3
本工程內襯管外徑為571 mm，原管道的平均內徑為597 mm，Z小內徑為590 mm；管道地上部的地下水位2 m，對應的內襯管設計厚度為3.4 mm。
修復前后管道的過流能力比值應按下式計算：
（4）
式中：B為管道修復前后過流能力比，＞100% 滿足設計要求；Dl為內襯管的內徑（mm）；ne為原有管道的粗糙系數；n1為內襯管的粗糙系數，取0.010。
5 施工預處理
非開挖修復更新工程施工前，應對原有管道相關缺陷進行預處理，預處理質量直接影響修復工程質量。主要針對原有管道可能出現的相關缺陷，并采取了相關處理措施，如表5所示。
Table 5 Different Defects and Pretreatment
缺陷類型
缺陷名稱
預處理措施
結構性缺陷
破裂
人工處理、局部開挖、注漿及相關機械設備配合處理：
1、管徑小于400 mm時: a、采用局部開挖和機械設備協同進行預處理；b、在缺陷位置注漿，采用約小于原管徑擴大頭與卷揚機進行清理，Z后用多功能機器人進行打磨
2、管徑大于400 mm時，在缺陷位置注漿，待注漿材料固化后施工人員進入管道內進行清掏和打磨
變形
1、采用局部開挖，清除變形部分管道，待原管道修復完成后，再對開挖處按施工要求進行填埋
2、采用特定的液壓千斤頂將變形部分撐開，然后進行注漿，待注漿材料固化后，取出液壓千斤頂
腐蝕
利用高壓水槍將管道沖洗干凈，對腐蝕嚴重部分采用噴涂或點狀原位固化法進行修復
錯口
1、管徑小于400 mm時，采用多功能機器人進入管道內進行打磨或局部開挖
2、管徑大于400 mm時，采用施工人員進入管道內進行打磨相關障礙物
脫節
采用點狀原位固化法
支管暗接
1、管徑小于400 mm時，采用多功能切割機器人進入管道內進行切割
2、管徑大于400 mm時，施工人員進入管道內利用切切割機或馬刀鋸進行切割
異物穿入
直接進行局部開挖，改變異物的路線
滲漏
1、漏水量較小或地下水壓力較低時，采用噴涂或人工進行堵漏；
2、漏水嚴重或地下水圧較大時，采用專用注漿材料或點狀原位固化法
功能性缺陷
沉積/結垢
利用高壓水槍進行管道沖洗
障礙物
1、管徑小于400 mm時，利用特殊高壓水噴頭進行處理
2、管徑大于400 mm時，利用人工清除
殘墻
進行人工拆除
樹根
1、管徑小于400 mm時，采用機械設備（如多功能樹根切割機器人）進入管道內部進行切除
2、管徑大于400 mm時，采用人工+馬刀鋸（切割機）進入管道內進行切除
管道變徑
針對同一條管道內存在兩種管徑時，為了滿足修復前后過流量的設計要求，將小管徑管道置換大管徑，確保管網的整體性和連貫性
6.1 內襯管材料褶皺分析
總結了施工過程中固化內襯管可能出現的缺陷類型，針對固化內襯管材料出現側面褶皺、底部褶皺、復合層分（未）離褶皺、復合層表層褶皺、復合層內部褶皺、橫向褶皺及形狀褶皺等缺陷進行了分析，并作出相應評估，提前采取預防措施，降低相關缺陷的發生，有利于提高后期修復工程質量。如表6所示。
Table 6 Lining pipe fold and evaluation
序號
褶皺類型
原因分析
評估
1
側面褶皺
1、原管道偏移和橫截面偏差
2、內襯管直徑大于原管道
3、氣壓不足導致材料無法舒展
彈性模量減弱、局部固化缺陷（厚度不均）
2
底部褶皺
1、原管道偏移和橫截面偏差
2、內襯管直徑大于原管道
3、氣壓不足導致內襯管無法完全撐開
4、原管道內部出現二次滲漏
彈性模量減弱、局部固化缺陷（厚度不均）
3
復合層分（未）離褶皺
1、原管道偏移和橫截面偏差
2、內襯管直徑大于原管道
彈性模量減弱、局部固化缺陷（厚度不均）
4
復合層表層褶皺
1、內襯管材料存在褶皺
2、拉入內襯管過程受限
3、拉入內襯管過程中，整體受力不均，導致內層延伸
彈性模量減弱、局部固化缺陷
5
復合層內部褶皺
1、拉入內襯管過程，整體受力不均
2、原管道偏移（彎曲）
3、內襯管整體未完全拉直，存在折疊
彈性模量減弱、固化缺陷（厚度不均）
6
橫向褶皺
1、拉入內襯管過程中，整體受力不均
2、原管道偏移和橫截面存在偏差
3、內襯管整體未完全拉直，存在折疊部分
彈性模量減弱、固化缺陷（厚度不均）
7
形狀褶皺
1、原管道內壁預處理不合格（凹凸不平）
2、固化過程中壓力下降導致上部內襯管下塌
彈性模量減弱、局部固化缺陷及管道靜態值參數存在誤差
通過對內襯管浸水前、后的表觀形貌，固化后表觀形貌及力學性能研究，研究結果表明：?浸水前內襯管外觀顏色均勻通透，浸水后，隨著復合層浸水量增加，表面白斑越明顯，處理前、后如圖5所示。浸水前內襯管固化，外觀色澤均勻無白斑，完全固化；浸水后內襯管固化后外觀出現白斑，隨著復合層浸水量增加，表面白斑越明顯，出現未完全固化現象，處理前、后如圖6所示。
在內襯管固化過程中需要無水環境，未浸水固化內襯管短期彈性模量正常；若水浸入內襯管復合層，水與固化樹脂接觸后會產生乳化反應，同時隨著浸水量持續增加，導致樹脂體系在內襯管復合層分布不均，使得內襯管固化效果不好，引起固化管力學性能降低，隨著內襯管復合層浸水量增加，固化管彎曲彈性模量值越小。
Fig. 5 the surface morphology of the inner liner before and after soaking (A) and (B)
Fig. 6 Appearance of inner liner after curing before immersion (A) and appearance of inner liner after curing after immersion (B)
針對施工過程中常出現的相關質量問題，對內襯管提前固化、與原管道不緊密貼合、強度不達標、存在軟弱帶、鼓包、起泡及表面褶皺等缺陷進行了分析，并提出了相應的預防措施，有利于提高修復工程質量。如表7所示。
Table 7 Relevant defect analysis and preventive measures
序號
缺陷類型
缺陷分析
預防措施
1
內襯管提前固化
儲存或運輸過程中的溫度不滿足要求，受強光照射，防紫外光膜破損
嚴格按照材料說明書進行儲存、運輸及使用
2
內襯管與原管道不緊密貼合
1、尺寸設計不合理
2、固化過程中氣壓偏低
3、原管道預處理不滿足要求
1、內襯管尺寸設計合理
2、固化過程中確保氣壓使內襯管與原管道內壁緊密貼合
3、缺陷預處理滿足相關標準要求
3
固化內襯管強度不達標
1、樹脂浸潤不密實
2、局部滲漏沖刷導致樹脂流失
3、固化反應不徹底
1、嚴控樹脂浸潤工藝
2、提高原管道預處理質量
3、確保光照度、溫度和速度，并保持足夠長的固化反應時間
4
固化內襯管存在軟弱帶
1、樹脂量太少
2、固化時溫度低
嚴控樹脂浸潤工藝和現場施工工藝
5
鼓包
1、預處理存在凸起、滲漏
2、固化過程氣壓偏低
1、滿足固化氣壓要求
2、保證缺陷預處理質量
6
起泡
施工過程中固化溫度過高
嚴控固化溫度和紫外燈架的移動速率
7
固化內襯管表面褶皺
1、內襯管尺寸設計不合理
2、氣壓太低
3、缺陷預處理不滿足要求
1、內襯管尺寸設計合理
2、保證氣壓充足
3、缺陷預處理滿足相關標準要求
7.1 施工方案制定
根據設計單位或甲方提供項目資料，結合現場踏勘，確定管徑大小、長度、管道材質、檢查井井深及寬度，同時，掌握施工現場具體環境。技術負責人根據相關資料編制可實施項目專項施工方案；進場前，需對現場相關施工人員進行技術交底和安全作業培訓。
7.2固化內襯管材料
嚴格管控內襯管材料的進場檢驗與驗收工作，內襯管材料外包裝無缺損，內襯管防紫外光外膜和透紫外光的內膜無破損，復合層（玻璃纖維織物）浸漬均勻、無白斑、無固化等現象；產品質量合格證、使用說明書及產品質量檢測報告齊全，相關技術數據滿足相關標準規定指標。
7.3缺陷預處理
采用高壓沖洗車對原管道進行清洗，針對管道內產生的淤泥采用配備污水凈化裝置進行吸泥，并分離成污水和固態淤泥，污水排回待修復管道，固態淤泥運輸至污泥站作進一步處理。通過CCTV 設備對清淤后原管道進行檢測，針對原管道出現樹根、變徑、塌陷、錯口等缺陷影響正常施工時，按第5節對應的缺陷預處理措施進行預處理；預處理后原管道內壁滿足《城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程 》CJJ/T 210-2014 第6.2節原管道預處理的有關標準規定。
7.4內襯管拉入原管道
拉入內襯軟管前，須在原管道底部鋪設底部保護膜，防止內襯管外膜被磨破，覆蓋面積大于原管道周長的1/3，且固定于原管道兩端。在送料檢查井進口安裝好傳輸設備，接收檢查井井口安裝好卷揚機，通過卷揚機鋼絲與傳輸設備上捆扎好的內襯管；將內襯管拉入原管道過程中，防止內襯管外膜被磨損和戳破，在拉料過程中操作人員通過對講機相互聯系配合，控制好牽引力及牽引速度確保內襯管順暢勻速拉入原管道，牽引速度低于5 m/min，不同管徑內襯管可承受Z大牽引力：DN400、DN500、DN600分別為57KN、106KN、125KN。拉入內襯管兩端伸出原管道端口長度應滿足：管徑小于500mm時，內襯管兩端伸出原管道端口不少于0.6米；管徑不于500mm時，內襯管兩端伸出原管道端口不少于 1米。
7.5內襯管安裝
檢修井處的內襯管兩端須套上金屬安全扎頭，用3條綁帶固定，防止充氣加壓過程中金屬安全扎頭滑出；露于原管道外的、中間檢查井、暗井等位置內襯管用扎頭布包裹保護；若兩端檢查井有流水，僅在外膜處切一小口；中間檢查井位置，在外膜處切5–10 cm口子。
7.6氣壓控制
拉入紫外光燈架前，須檢查紫外光燈架，確保紫外燈正常工作、燈腳干凈、沒有其他雜質等。將安裝好安全扎頭布內襯管一端豎起，用綁帶把空氣鎖固定于安全扎頭，在空氣鎖接近安全扎頭位置開口10 cm左右，空氣鎖另一端扎緊。充氣前應檢查內襯管各連接處的密封性，以及金屬扎頭所有螺母和橡膠密封，內襯管末端安裝調壓閥；緩慢加壓待內襯管和空氣鎖完全撐起，打開送入端緩慢將燈架送入空氣鎖；待燈架完全送入空氣鎖，及時將空氣鎖送入端扎緊；繼續充氣，通過CCTV觀察內襯管內部情況，待內襯管材料完全撐開，通過空氣鎖小口將燈架送入內襯管；待燈架完全送入內襯管后，將蓋板封住。當檢查井下無操作人員時，繼續充氣加壓，通過攝像頭觀察內襯管內部情況，不同管徑內襯管操作壓力、充氣次數、每次增壓量、保壓時間及充氣時間，見表8所示，保證內襯管充分展開并與原管道內壁緊密貼合。充氣過程以DN 500為例，全程充氣次數8-10次，每5 min增壓40-60 mbar，在25~40 min氣壓達400 mbar，保壓5 min。
Table 8 Air pressure parameters of different pipe diameters
管徑/mm
操作壓力/bar
充氣次數
每次增壓/mbar
保壓時間/min
充氣時間/min
150-200
0.55-0.65
8-10
40-60
5
25-40
250-300
0.45-0.55
400-500
0.40-0.50
600-700
0.30-0.40
10-12
30
6
40-60
800-900
0.25-0.35
1000-1600
0.20-0.30
6-8
30
9
45-90
7.7 UV固化過程控制
紫外光固化前，當內襯管內部氣壓達操作壓力后保壓10 min，經施工人員將紫外線燈架緩慢地拉到原管道另一端，該過程須進行閉路電視CCTV檢測，確保紫外光燈架順利拉到既定位置。通過紫外燈燈架上的前、后攝像頭，在線觀察內襯管內部充氣情況和缺陷問題（如褶皺、固化質量缺陷）及時發現并采取措施進行補救。
在整個固化階段，開啟紫外燈并達到規定禁止時間，燈鏈起始固化巡航速度設置為0.15m/min，每間隔1min提速0.10m直至規定固化巡航速度；相/不同管徑下，不同厚度對應不同的固化巡航速度，針對特殊內襯管（如變徑），須使用原厚度增加1mm所對應的固化巡航速度。紫外光固化過程中，內襯管內部氣壓應保持壓力相對恒定，內襯管與原管道緊密接觸，溫度傳感器T2≥80℃，溫度傳感器100℃≤T3≤140℃；壓力參數與廠家提供參數表（管徑/壁厚/壓力）為準。
UV設備自動記錄：壓力、固化巡航速度、米數及溫度相關參數，且相關操作參數值須符合廠家操作指南手冊中的規定參數，Z后保存原始記錄數據并提交監理。
內襯管固化完成后，緩慢降低內襯管內氣壓至大氣壓，降壓速度≤0.01 MPa/min。?降壓完成后，內襯管端頭進行切割和密封處理。
8 工程造價分析
本工程項目根據《重慶市排水管網設施養護維修定額》（CQPWDE-2021）、《重慶市建設工程費用定額》（CQFYDE-2018），對管道修復費用進行計算。其中，費用包括管道檢測、清理疏通、預處理及修復，如表9所示。
Table 9 Repair cost of UV curing pipeline
序號
項目名稱
單位
綜合單價
1
管道檢測
CCTV
元/m
18.5
2
管道清理疏通
井內抽水
元/臺班
336.6
人工掏挖檢查井、淤泥裝袋、淤泥輸
元/m3
341.0
機械清淤、結垢清除、樹根清除
元/m
564.8
3
管道預處理
氣囊管堵安裝拆除
元/處
1058.4
注漿、塌陷處理
元/m3
28924.0
管道內襯鋼套
元/m2
2138.4
裂縫堵漏
元/m
841.1
4
管道修復
管道修復
材料、機械、作業車等
元/m
3966.2
經計算得出，該工程造價約為6578.5元/m。
9工程驗收
9.1 外觀形貌及性能檢測
修復完成后，采用CCTV 設備對修復后的管道進行內窺檢測，內襯管內壁表面光滑無鼓包、褶皺、無明顯劃傷、滲水。修復前后管道內壁形貌如圖7所示。
Fig.7 Appearance of inner wall of pipeline before repair (A) and after repairment (B)
Table 10 Test results of UV-curable inner liner
|
序號 |
檢測項目 |
技術指標 |
檢測結果 |
檢測標準 |
|
1 |
抗拉強度/MPa |
＞62 |
168 |
《塑料拉伸性能的測定第4部分：各向同性 和正交各向異性纖維增強復合材料的試驗條件》GB/T 1040.2-2006 |
|
2 |
彎曲強度/MPa |
＞45 |
167 |
《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》GB/T 1449 |
|
3 |
彎曲模量/MPa |
＞6500 |
8765 |
管道修復完成后，固化內襯管內壁粗糙系數為0.010；原管道內壁粗糙系數為0.013；原管道內徑為597 mm；內襯管內徑為564 mm。經公式（4）計算得管道修復前后過流能力比為111.7 %大于100%，滿足工程驗收標準。
10 結 語
CIPP紫外光固化修復工藝施工便捷，自動化程度高、全程可視化控制、施工流程簡單、效率高、施工風險低、緊密貼合、耐腐蝕性強、強度高、抗沖刷能力強、可用于多截面，多材質、復雜病害管道的修復，是目前非開挖行業Z具有競爭力和發展前景的一種地下管道非開挖修復技術。本文通過對不同地下水位的內襯管壁厚及修復后管道過流能力的計算，確保內襯管壁厚和修復后管道過流能力滿足原管道的設計要求；對修復管道缺陷分析及預防措施、施工方案制定、內襯管材料質量控制、缺陷預處理、內襯管安裝、氣壓控制、UV固化等過程控制，確保工程質量。經測試，各項指標均符合驗收標準，該技術能夠滿足本項目要求。
參考文獻
[1] 中華人民共和國住房和城鄉建設部. 中國城鄉建設統計年鑒 [M]. 北京: 中國統計出版社, 2021．
Ministry of housing and urban-rural development of the people’s republic of China. China urban-rural construction statistical yearbook [M]. Beijing: China Statistics Press, 2021 (in Chinese).
[2] 安關峰, 張蓉, 張欣, 等. 《城鎮排水管道非開挖修復工程施工及驗收規程》解析 [J]. 中國給水排水, 2020, 36(20): 71-76.
AN Guanfeng, ZHAGN Rong, ZHAGN Xin, et al. Analysis on The Specification for Construction and Acceptance of TrenchlessRehabilitation Engineering of Urban Drainage Pipeline [J]. China Water and Wastewater, 2020, 36(20): 71-76 (in Chinese).
[3] 余雪兵, 褚俊英, 張禮兵, 等. 我國城市管網修復技術現狀及其發展前景 [J]. 安徽建筑, 2021, 28(04): 79-81.
YU Xuebing, CHU Junying, ZHAGN Libing, et al. Present situation and development prospect of urban pipe network restoration technology in China [J]. Anhui Architecture, 2021, 28(04): 79-81 (in Chinese).
[4] 忻少華. PVC模塊內襯法在排水管道非開挖修復中的應用 [J]. 城市道橋與防洪, 2021(07): 308-311+29.
XIN Shaohua, Application of PVC module lining method in trenchless repair of drainage pipeline [J]. Urben Roads Bridges and Flood Control, 2021(07): 308-311+29 (in Chinese).
[5] 向維剛, 馬保松, 趙雅宏. 給排水管道非開挖CIPP修復技術研究綜述 [J]. 中國給水排水, 2020, 36(20): 1-9.
XIANG Weigang, MA Baosong, ZHAO Yahong, Research review on trenchless CIPP repair technology in water supply and drainage pipes [J]. China Water and Wastewater, 2020, 36(20): 1-9 (in Chinese).
[6] 劉琳, 劉勇, 黃寧君. 新型原位熱塑成型管道非開挖修復技術應用案例 [J]. 中國給水排水, 2021, 37(06): 134-137+142.
LIU Lin, LIU Yong, HUANG Ningjun, Application case of new trenchless pipe rehabilitation technology for formed-in-place pipe ( FIPP) [J]. China Water and Wastewater, 2021, 37(06): 134-137+142 (in Chinese).
[7] LANZO .Engineering design guide for rehabilitation with Cured-In-Place Pipe Second Edition [M].LANZO,2010
[8] T/CUWA 60052-2021城鎮排水管道原位固化修復用內襯軟管[S]. 北京：中國標準出版社，2022
T/CUWA 60052-2021Municipal sewer pipelines rehabilitation using cured-in-place pipe- Lining tubes [S]. Beijing: China Standards Press, 2022 (in Chinese).
[9] CJJ/T 244-2016城鎮排水管道非開挖修復更新工程技術規程[S]. 北京：中國建筑工業出版社，2016
CJJ/T 244-2016 Technical specification for trenchless repair and renewal of urban drainage pipeline [S]. Beijing: China Construction Industry Press, 2016 (in Chinese).
[10]張欣. 排水管非開挖原位固化法管道修復系統材料質量控制[J]. 凈水技術, 2020, 39(s1): 246-251.
Zhang Xin.Quality control of materials for drainage pipe repair system by trenchless in-situ solidification method [J]. Water purification technology, 2020, 39 (s1): 246-251 (in Chinese).
重慶克那維環保科技有限公司
地點：重慶市渝北區星光大道76號天王星商務大廈B1座2602
郵編：zhangjun@knwhb.onaliyun.com
手機：153-1033-3273
電話：023-67725780
網址：m.sxdbg.com