赵忠冬

(中国水利水电第五工程局有限公司，成都，610066)

广州城中村及市政道路的排水系统年久退化，存在各种问题，对排水系统造成严重影响，对城市的文明形象及人民居住环境造成很大的影响，水环境整治已经刻不容缓。本文依托黄埔区排水管线隐患排查结构性缺陷处理维修改造及查漏补缺工程(II标段)，结合黄埔区排水系统的现状及规划资料分析，排查区内排水管线存在的隐患问题，提出了采用紫外光固化法的针对性修复计划和方案。以下对紫外光固化法在城市排水管网修复中的应用情况进行阐述。

1 紫外光固化法原理及特点

紫外光固化法是常用的一种非开挖技术，常用于处理管道整体的腐蚀、脱节、渗漏等问题。主要是将玻璃纤维管涂上树脂，然后通过卷扬机拖入管道内，通过通风并紫外光加热，使玻璃纤维贴合管道并硬化，在原状管内形成新的内衬管道，从而达到修复目的。

1.1 紫外光固化法原理

进行紫外光固化法修复前，需要达到以下条件：对加热的紫外光波长必须达到320mm～390nm，在这个波长的紫外光可以促使引发剂分解，引起树脂化学反应，从而快速形成固化膜[1]。通过卷扬机将浸泡过树脂的软管拖入有缺陷的排水管道内，利用空气压力将软管扩张贴紧待修复的排水管内，最后通过波长为320mm～390nm的紫外光加热软管，使其固化在管道内，使有缺陷的管道完成修复[2]。换句话说其本质原理即是在已发生结构性缺陷的原状管网内增设一条超薄的软管“补丁”，此过程无需开挖，但对作业人员的操作要求较高。

1.2 紫外光固化法适用范围及特点

1.2.1 紫外光固化法适用范围

(1)紫外光固化适用管道形状较广，可以用于管道截面为马蹄形、圆形的管道，管道材质无特殊要求。

(2)管径适用范围为150mm～1600mm的管道。

(3)适用管道结构性缺陷包括变形、破碎、渗漏、错位、腐化、脱节，且接口错位宜不大于直径的15%。不适用于排水管道内部拐弯的情况。

(4)适用于管道腐蚀等病害的修复，适用于管道接口的预防性处理。

1.2.2 紫外光固化法的特点

(1)将浸满光固性树脂的玻璃纤维软管利用卷扬机拖入已冲洗干净的被修管道中，连接风管向内送风并吹胀使其紧贴于管道内壁，通过专业的紫外光发射与控制设备照射管道内壁使树脂在管道内部固化，形成高强度内衬新管[3]。

(2)紫外光固化后形成的新的固化管道优点突出，具有抗腐蚀、耐久、抗磨损等优点，防水效果好，可以有效防止管道内、外水的渗透。材料较好，强度较大，有效地提升了原有管道的使用寿命，最长可达50a。

(3)对环境保护较好，节省资金和资源；无开挖产生的扬尘、垃圾以及交通等问题；施工时间较短，可以有效地解决排水管道的问题，提升施工形象，节约资金，已成为城市排水系统修复不可或缺的工艺。

2 紫外光固化法工艺流程及要点

具体工艺流程如图1和图2。

图1 紫外光固化法工艺流程

图2 紫外光固化内村修复示意

2.1 前期处理

在施工前，在确保安全的前提下方可开工，提前张贴摆放交通标志牌、设置施工警示带等。在施工过程中，在部分特殊路段要提前报备交警并封锁道路，以便后续施工。

在正式施工前，待修复的排水管道必须要注意管道缺陷无变化。在施工时必须要求管道内无水并已停止使用，遇到有水的排水管道需要砌筑封堵墙和气囊，并进行倒排水，需要注意雨水管道上游区域下雨导致水量突然增大的情况。

在施工前应该用QV及CCTV对管道进行检测，判断管道内是否存在淤泥、固结物、污泥等，如果存在则需要对其进行清淤和管道固结物清除，一般采用高压水枪和机械绞车对其进行清理，清理管道前应注意清理的方式是在现有排水管道可承受范围之内。

2.2 拉入防护底膜

通过CCTV检查后，通过冲洗设备或者CCTV将绳索带入需要修复的管道内，利用此绳子将拉绳及防护底膜拖入排水管道内。施工时注意需将防护底膜放置于拉绳之下。此外底膜需要固定在另一侧的检查井内或者检查井附近地面稳固的锚固点上。底膜的作用是为了保护衬管的外壁，减小紫外光内衬材料的施工阻力，同时也可以减小因为原管道内壁偶尔出现的突出物对内衬造成的挫伤。在确保底膜不受拖入排水管内部时变形或错位的前提下进行施工，防护底膜能够有效地保证软管拖入过程中的磨损。

2.3 拉入玻璃纤维内衬软管

紫外光固化施工工艺关键步骤之一就是玻璃纤维内衬软管拖入待修复管道内。通过导向滑轮组与电缆绞车将玻璃纤维内衬软管拖入管道内部，拖动速度不得大于5m/min，拖动时不得超过材料本身的最大承受范围。为防止玻璃纤维内衬软管在拖动过程中有损害，需要提前将植物油类的润滑剂均匀涂在防护底膜上。

为了更好地施工，需要为作业人员配备相应的对讲机，以确定作业人员可以进行无障碍沟通。如需要横跨多个排水管时，需要专人负责检查入孔处的内衬管拉伸是否合适。

2.4 管道修复相关参数

内衬管壁厚应当符合下列规定：

式中：qt——管道总的外部压力(MPa)为地下压力、上覆土压力以及活荷载；Rw——浮力系数，最小取0.67；B'——弹性支撑系数；E's——侧土综合变形模量(MPa)，可按现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 50332的规定确定；Hw——管顶以上地下水位高(m)；γ——土的重度(kN/m3)；H——管道敷设深度；Hs——管顶覆土厚度(m)；Ws——活荷载(MPa)，应现行国家标准《给水排水工程管道结构设计规范》GB 5033的规定确定。

2.5 软管加压充气、拉入紫外光灯

紫外光灯型号多种，依据不同情况不同管径可以大致分为小、中、大、特大等四个型号，适用于多种管径(D150～D1600)，通过鼓风设备将管道内吹入大量的空气，使沾满树脂的玻璃纤维软管膨胀起来，在保证玻璃纤维软管不受损害的情况下，将紫外光灯组快速拉入管道内部。

内衬软管的充气需要有序进行，切不可贪功求快，缓慢加压至工作压强。为了预防内衬软管过度膨胀和出现褶皱，影响施工质量，需要在每次加压50Mbar时，保持压力3min～5min，继续加压至额定压力后保持压力30min。如果衬管材料温度小于10℃，至少应该等待10min后方可进行下个工序。最后采用大功率鼓风机来保持工作压强，保证该压强10min，然后将关闭的灯源拖进起始检查井。利用摄像头检查衬管的位置，如果效果不达标，则应该重新施工该工序。

2.6 紫外光固化及端头处理

紫外光固化开始时，打开紫外光灯源后向目标检查井方向拉动紫外线光源。操作过程中要遵循相关的规定，还需要检查并记录温度传感器在操作过程中的温度和速度，如果复合管的温度大于130℃，应该在其他条件不变的前提下加大空气流量。

表1 固化施工参数

如果复合管的温度小于80℃，应该将速度下降至5cm/min。如果其中一台灯源在施工过程中出现损害，应该立刻调整固化的速度。当紫外光光源到达结尾的终点时，关闭所有的灯源，固化过程结束。

紫外光固化施工后应该切除检查井内过剩的软管，并将切除后的毛边进行整平处理，采用速干水泥将内衬管与原状管道接口处涂抹均匀，防止渗漏。

端头处理后，将软管内膜抽出并清理施工过程中产生的垃圾。

3 施工质量保证措施与质量验收

3.1 施工质量保证措施

紫外光加热固化施工完毕后，为保证施工的质量，需要对成品进行相应的检测，主要分为CCTV检测和进行施工材料力学性能的检测。采样材料原则上应该采用排水管道末端硬化后的材料，对其进行采样送检。采样的时候需要注重以下几个内容：

(1)应检查除下纯树脂层和外织物层之后的复合管的壁厚；(2)样品的表面不得有气泡、褶皱或空洞；(3)确保取样部位经过充足的紫外线固化；(4)样品复合管内不能存在明显的凹凸不平。

根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T 210-2014)的规定，含玻璃纤维的光固化内衬管成型后短期力学性能要求及测试方法如表2。

表2 力学性能及测试标准参数

3.2 质量验收

内衬层的厚度必须一次作业成型，不允许多次作业来叠加壁厚。内衬施工后要把内膜脱除。

工程中内衬层质量检测程序和方法如下：

(1)材料检验

进入现场的材料应满足要求，主材应该提供产品质量合格证等相关资料。

固化后的内衬软管外形不应当出现损害、碾压后厚薄不一、表面存在较大面积的褶皱、树脂内存在气泡的情形。

(2)内衬层质量验收

衬管内壁检测需要满足：表面没有凹凸，没有未固化的现象，内壁的表面不能有破裂及严重的褶皱。

衬管端部的切口应该和井壁的高度齐平，封口处不能出现渗水漏水的现象。

衬管的厚度必须符合设计要求。衬管厚度检测时，应选择衬管圆周上均等的四个点位，衬管厚度为这四个点位的平均值，设计厚度允许误差范围为±12.5%。

衬管取样检测应符合下列要求：根据不同的口径进行取样，每种口径取一组，一组3块，取样后及时送交符合要求的检验中心进行检验并出具报告。

(3)内衬修复后竣工验收时技术资料应具备如下资料：

软管和热固性树脂必须具有产品质量合格证书；内衬施工前清洗排水管道后进行质量检测的CCTV记录资料；内衬施工完成后，内衬管CCTV检测记录资料；内衬层壁厚的检测记录；衬管取样厚度、巴氏硬度、环向拉伸强度及轴向拉伸强度的测试报告。

4 结论

紫外光固化法在城市排水修复中占据重要的作用。由于其施工周期短，对环境污染较小，不开挖路面，对居民的日常生活和出行影响较小，在某些特殊地形，开挖成本较高或交通压力过大的地方有广阔的应用空间。由于其采用无开挖施工，故此对原有管线影响不大，进而将施工危险系数降低，其修复后强度高，大大延长了原有管道的使用寿命，对未来城市管网的运行维修起到重要的作用。