光固化修复 管道局部树脂固化修复

紫外光固化法（Ultraviolet Cured-in-Place Pipe简称UV-CIPP）是利用紫外光照射将拉入原有管道内的浸润树脂软管固化形成管道内衬管的非开挖修复方法，是原位固化法修复管道技术之一，较早于20世纪80年代开始在英美法德日等发达国家开始应用，目前我国也逐步引进并应用于排水管道修复中。


一、使用范围及优势


1、适用范围


（1）适用于排水管道、供水管道、化学及工业管道等的重力和压力管道；


（2）适用于圆形、椭圆、矩形等不同形状管道；


（3）适用于弯曲转角小于45管道；


（4）适用于管径范围1502000mm；


（5）适用于基础结构基本稳定、管道线形无明显变化、管道壁体无严重破损，影响使用功能的管道；


（6）适用于管道内壁局部蜂窝、剥落、小型破裂，结构呈现微变形、渗漏、腐蚀、脱节、接口错位小于等于直径的15%等病害修补；


（7）适用于管道的整体修复、局部修复。


2、优势


选用材质非常优良的玻璃纤维内衬管，具有耐腐蚀、耐磨损的优点，耐久性强，可确保和延长使用寿命。


人员、设备井下作业，路上仅放置配套工具车辆和小面积材料组装场地，施工占地小，不需要开挖路面，不会产生建筑垃圾，对于环境保护和交通影响小；施工，通常修复时间仅需35h，修复后排水管道即可使用，对排水系统干扰小。


二、材料


1、材料组成


紫外光固化法的主要材料为软管和树脂。软管采用玻璃纤维增强的聚酯纤维毡组成，至少两层。软管内表面为聚乙烯内膜（固化后去除），外表面为不透光外膜，软管的抗拉及柔韧性应满足施工牵引力、安装压力和树脂固化温度的要求，并能适应管道弯曲、变径等部位的修复。树脂为感光性树脂，如不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂(EP)。


玻璃纤维软管结构


2、材料力学性能


软管和树脂固化后内衬管。内衬管力学性能指标应满足下表要求。


内衬管初始力学性能指标


三、管道设计


1、软管直径


软管的直径（外径）与待修管道的内径一致，以保证固化后内衬管与原有管道的内壁紧密贴合在一起，达到应力的连续传递。必须在修复前认真复核确认待修复管道的内径。
2、软管长度


软管的长度应大于两检查井中心间距离，以保证两端部施工（牵拉和扎头绑扎）要求。


3、软管壁厚


地下管道需要承载其上部土层压力、地下水压力、地面活动荷载和其他需考虑的外部荷载。因此管道修复时，内衬管壁厚应根据修复情况进行计算。


管道的修复分为半结构性修复和结构性修复两种。半结构性修复是指原管道结构基本完好仍能承受其上部土层压力和动载，只存在裂纹、错口、腐蚀、渗漏等缺陷，修复内衬管只需承受地下水静水压力。结构性修复是指原有管道结构已没有足够强度承载其上部土层压力和动载，管道出现严重腐蚀、部分缺失、坍塌或纵向裂缝等情况，修复内衬管需独立承受全部外部压力。


内衬管壁厚根据内衬管使用树脂的参数、管道直径、管道所处地质条件等参数，依据《城镇给水排水管道原位固化法修复工程技术规程》T/CECS 559中不同条件下内衬管壁厚计算公式计算所得或依据设计。下面为某企业部分内衬管壁厚计算结果。




内衬软管壁厚


注：表中“半”代表“半结构性修复”，“全”代表“结构性修复”


四、施工工艺


紫外光固化法施工前需对原有管道进行CCTV检测、评估并制定原管道预处理方案。采用牵拉工艺将浸渍树脂软管置入原管道内，充入空气使之膨胀后放入紫外灯架进行固化。
1、工艺流程


施工准备→封堵、临时排水→清淤、预处理→修复前CCTV检测→软管的树脂浸渍→拉入垫膜→拉入玻纤软管→固定扎头→软管充气→安装灯架→紫外光固化→尾端切除→抽出软管内膜→修复后CCTV复查→拆除封堵恢复通水。


2、各工序要点


2.1施工准备


施工前应对施工区域进行临时围挡，以**施工人员、设备及行人*。安放施工警示牌、导行标志，夜间施工需安放警示灯等。检测待修管段内有毒有害气体指标，采取通风措施，保证井下作业*。


2.2管道封堵、降水


在待修管道段上游将来水进行改道或上、下游采用气囊封堵并导流，保证此管段暂停使用。同时对管段内积水进行抽排，保证CIPP修复不受影响。


2.3管道清淤、预处理


采用高压射水对管道内污泥、淤积、附着物进行清洗，若存在水泥块、油块或其他硬质垃圾、障碍物可采用绞车疏通方式进行清理。


对管道内的尖锐毛刺、突起等需进行处理。


管道有沉降、变形、破损和接头错位的部位，先进行复位和修复处理。
存在二级及以上渗漏时，对漏水点通过注浆等措施进行止水或隔水处理。


2.4修复前CCTV检测


对经过预处理的原管道进行CCTV检测录制视频留档。为较终确定管道修复时的缺陷状态，如检测发现管道情况恶化，缺陷等级增加、缺陷数量增加，其变化量**过工艺允许范围的，则申请设计变更。


2.5软管的树脂浸渍


树脂浸渍需将软管抽成真空状态下完成，且需整平、碾压。碾压厚度满足设计要求。为了保证浸渍质量，一般在工厂定制软管并完成树脂浸渍后运至施工场地。


2.6拖入垫膜


通过摄像装置或冲洗设备将一根绳子引入管内。然后，利用这根绳子将拉绳和垫膜拉入管内。拉绳位于垫膜之上。垫膜位于管道底部，覆盖大于1/3的管道周长，固定于两端窨井内或窨井附近的地面上。垫膜的功能是保护软管在拉入过程中的外膜不受损伤，并减少软管进入待修管道的摩擦力。


2.7拖入树脂浸渍软管


树脂浸渍软管重量较大，需利用卷扬机和导向滑轮组沿着管道坡降方向将软管拖入待修复的管道内。软管拖入的行进速度不得**过5m/min，且拖动力不得**过材料本身可承受的范围（下表）。


浸渍软管承受的较大拉力(kN)


在进行软管拖入之前，在软管端部捆绑一个“管头”。然后，通过一个旋转接头将绞车钢丝绳固定于管头之上。将软管对折叠成1/3大小后缓慢、平稳送入待修管道。软管拖入管道时，注意检查拖入过程是否妥当，出现扭转、堆叠时及时处理。当安装工作需要跨越多个管道段时，安排专人检查中间井室处的衬管是否妥当拉伸。


2.8软管充气及紫外光固化


软管充气胀开采用压缩空气，充气过程分3阶段完成。软管拉入后绑扎两端扎头，使软管形成相对封闭的空间；然后充气胀开软管，通过软管内置软带拉入灯绳，卸开扎头安装8x400W紫外固化灯架置入软管内；再次绑扎牢固扎头，充气至软管完全胀开并紧贴原有管壁，压力值根据厂商产品说明书设定。跨越多个管段时，中间检查井井室内软管需用锁链扎头布进行保护。


将紫外灯架拉至胀开的软管另一端，依靠灯架电缆回拉灯架完成固化巡航。一个灯架一个灯架的逐步开启紫外灯，每次开启时间隔一段时间，待电压电流稳定后再次开启直至全部紫外灯开启完毕并稳定后开始固化巡航。须严格遵循巡航速度、照射时间等与公称直径、壁厚等有关的规定（表：采用8*400瓦灯组固化速度（cm/min））。此外，应检查和记录温度传感器在整个固化过程中测量到的速度和温度。若内衬管内的温度**过130℃，则应在保持工作压力和巡航速度不变的情况下加大空气流量。若内衬管内的温度低于80℃，则巡航速度应下降5cm/min。若一盏紫外线灯在固化过程中出现故障，则须立即相应调整固化巡航速度。此外，还应注意预定义的固化参数或温度范围，当光源到达尾端的扎头时，关闭紫外线灯架组，固化过程即告完成。
采用8*400瓦灯组固化速度（cm/min）
五、质量检验


紫外光固化后，须进行CCTV复查和材料的力学性能测试。


材料的现场取样一般在窨井处固化尾端选择表面光滑平整的局部切割，切割的尺寸按照第三方测试机构的要求实施，取样时须注意以下几个方面：


（1）应检查减去纯树脂层和外织物层之后的复合管管壁厚度。


（2）样本表面不得有气孔、褶皱或空洞。


（3）须确保取样区域经过充分的紫外线辐射/固化。


（4）样本复合管内不得存在任何明显的不平整。