CIPP翻转法内衬修复技术在排水管道维护中的探析

CIPP翻转法内衬修复技术在排水管道维护中 的探析

石伟峰

上海城建市政工程（集团）有限公司 200333

摘要：介绍了CIPP翻转法内衬修复技术的原理、流程、操作要求以及施工中的质量控制，并对管道修复过程中的临时排水、管道封堵等保障措施进行介绍。结合金昌路～交通路道路新建、改扩建工程（三标段）的CIPP翻转内衬法修复的经验，并就CIPP翻转法内衬修复技术在今后大城市排水管道系统中的应用进行了展望。

关键词：CIPP；质量控制；管道封堵

1 引言

在我国城市化进程不断加速度的背景下，人们也更为重视城市水环境和防汛系统的建设工作，城市地下排水管线主要可完成收集和输送雨水等水源的工作任务，也可作为城市范围内防汛排水系统的重要保障，被称为城市的“静脉”，可见其重要性。

当前国内实施管道维护的方法主要分为：第一，针对开挖管道运用维护技术。第二，针对非开挖的管道运用修复技术。由于开挖方式维护城市排水系统，对城市运营影响大，非开挖管道在具体实施修复时，可使用CIPP 翻转法。该种技术手段的修复效率更高、社会影响小、成本更低等特点，因此在未来城市管道维护中必将发挥举足轻重的作用。

2 CIPP翻转法修复技术的原理及工艺流程

2.1技术原理

CIPP翻转法主要将无纺毡布等原料与聚氨酯薄膜等进行复合，通过运用不同材质的材料，通过结合内径薄膜向外制成软管，通过密封缝合形式，有效的将对于空气排出，加入树脂，通过赶压的方式，使树脂均匀浸渍，随后运用水辅助软管反转进入维修的管道中，此时软管内的树脂会贴附在整洁的管道内壁，通过一段时间后，软管便可固化为刚性内衬管，以此实现提压、减阻等修复的效果^[2]。

常见的树脂种类为：非饱和聚合树脂、乙烯酯和环氧树脂几种。内衬管和外管道的结构可对原本的管道结构输送形式进行优化，促使经过修复的管道提升输送的能力，并能够明显增加管道的使用时间。

图1：CIPP翻转内衬法施工示意图

2.2 施工流程

施工需从清淤开始，此后陆续进行管道冲洗、搭建翻转塔、连接锅炉、安装进水和出水管道、切除管口扎头、CCTV验收和拆堵通水等多个环节。

2.3工艺操作要求

（1）管道封堵：根据管径大小等因素采用不同的封堵方式，通常可使用气囊进行封堵处理，将封堵的气囊放置于目标管道口位置进行堵塞，此后保证进气阀冲入压缩空气达到要求的压力水平，此后便可开展施工，完毕后再打开进气阀排出空气，将封堵的气囊取出来，确保施工时不渗漏，施工作业正常进行。对于较大管径、水流量较大等管道，采用240厚标准砖和防水砂浆砌筑封堵。

图2：充气管塞 图3：砖砌封堵示意图

（2）管道清淤：高压水清洗车辆可从上游井口向下游移动，反复清洗管道内衬，使其达到修复的标准。具体来说需保证管道内不存在石块、沙粒等。此外采用CCTV检测设备从上游井口进入管道内，对清洗工作进行监视和配合。

（3）搭设翻转平台：翻转平台搭设过程，以待修管道附近检查井为工作平台，在工作井上部按照规定要求搭设一定高度的钢管支架作业平台，以满足翻转施工时所需的压力要求^[3]。翻转压力不仅应防止过小导致软管无法展开，同时还应避免压力过大导致软管无法承受而破裂，保证软管在水压作用下缓慢向前推进，充分展开软管。

（4）内衬翻转：绑扎软管一端，保证不漏水，同时将热水管绑扎至已经绑扎完成的软管一端，在在水压的作用下，缓慢推进软管，使热水管和软管到达下游工作井，在下游工作井出口位置提前设置挡板，防止软管在压力的作用下冲进下一个管段。待管道到达相应位置之后，从管道内缓慢抽出常温水至锅炉内，进行加热处理，同时将锅炉内的热水抽出，通过管道末端的热水管道持续加入热水，直到管内水温达到标准要求。对温度和时间的控制需依据配料混合树脂和固化实验数据确定，树脂凝胶时间GT和固化时间CT，两个时间的差额为ΔT，此外还有材料的直径、长度及气温等参数均会对固化期间的温度和时间控制形成直接影响。

（5）固化成型：待热水将软管固化环节后，内衬材料便可逐渐冷却，可以采用自然降温或用温水来替代热水，达到冷却效果。

（6）管口处理：切除管口的扎头并用快干水泥抹口，管口扎头的切除采用气动切割工具，而不采用电动，因为电动更易发生漏电等安全问题，在狭小空间内存在重大安全风险。

图4：端口处理示意图

3 施工质量控制

CIPP内衬修复的管道完成后，从闭水性能、过水能力、CCTV 检测及结构强度等方面进行评估，以保证管道能够正常运行。如发现异常情况便需采取有效的手段进行处理，保证修复工程达到既定的要求，并同步记录相关材料，完成检测报告。

（1）管道修复后，根据《给水排水管道工程施工及验收规范》，要重视加强闭水试验工作，试验工作应达到规定要求，通常不少于24h。

（2）管道的过水能力可结合修复前后其过水能力进行测评，管道过水能力应不低于服务区域内的排水要求^[1]。经过修复的管道所具有的过流能力与之前的能力值进行比值计算可得：

（1）

式中：B--管道修复前后过流能力比；

ne--原有管道的粗糙系数；

D1--内衬管管道内径，m；

DE--原有管道平均内径，m；

n1--内衬管的粗糙系数；

当 B≥100%时，新管设计过流能力不低于原管道设计过流能力。

（3）通过管道 CCTV 检测后，管道修复前破损处应全部修复，管道内壁光滑，不存在褶皱及变径等情况。

（4）内衬材料的厚度检测

采用施工条件同等的环境下制作试验片，送至有资质的检测机构进行检测。

4 案例分析

4.1工程概况

金昌路～交通路道路新建、改扩建工程（三标段）位于上海市普陀区交通路，该道路周边居民、企事业单位众多，南邻铁路，由于靠近上海客运总站，客车众多，车流量较大，且地下管线较多，部分区段不具备开挖的条件，经评估采用CIPP现场固化法不仅可以满足管道正常使用，而且可以减少对社会环境的影响。

根据 CCTV 检测结果，由于施工区段内，排水管道存在不同程度的错位、脱节、腐蚀、破裂，对相邻两个检查井之间的管道中有3处及以上存在2级结构性缺陷的管道（修复指数＞4），采用CIPP现场固化法进行修复。工程范围内CIPP现场固化法进行修复的排水管道管径为Φ800～Φ1000，管道深度3.5～4.5m，全长约1km。

4.2修复效果

（1）设计要求指标

金昌路～交通路道路新建、改扩建工程（三标段）中，管径为Φ800，t=11.5mm；管径Φ1000，t=13.5mm。其中t为材料厚度。

表1：内衬材料性能要求

（2）施工过程中，根据管径、标高以及管段长度，分为7个施工段，其中最长一段为200m Φ1000的排水管道。采用两台过锅炉车进行加热循环水，约72h后停止加热，自然冷却。

（3）翻转完成后，应保证伸出的软管要在多出原有长度的1.2m，并切下两端伸出的内衬管。

①采用国家规定的树脂浇铸体性能试验方法（GB/T2567-2008），委托第三方机构，科学的开展质量检测，检测过程应对内衬管的弯曲弹性模量、弯曲强度、第一裂纹时弯曲应力等性能内容进行测量，明确具体指标，3 个项目的检测结果值都满足设计值。

表2：CIPP 内衬材料的强度判断表

②测厚仪量测实测固化管管壁厚度，施工后对管道两端各取个点进行测量，DN800的固化管实际厚度最小值为13.2mm，最大值为14.2mm；DN1000的内衬管实际厚度最小值为14.5mm，最大值为16.3mm，材料厚度均满足最小值要求。

根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》，粗糙系数ne=0.013，n1=0.001。

根据公式（1），当B=100%且DE=1000mm时，（D1）max≈906mm，即tmax=47mm；

当B=100%且DE=800mm时，（D1）max≈725mm，即tmax=37.5mm；

因此，固化管满足质量要求。

③通过管道 CCTV 检测后，管道内壁光滑，不存在褶皱、起鼓等不良现象。

图5：修复前管道 图6：修复后管道

5 结语

（1）CIPP翻转法内衬修复技术在上海市以及其他大城市的老旧管道维护中具有极大的优势，减少了不必要的施工，减轻了交通压力，同时也提高了人们生活质量，该方式应广泛应用到以旅游为主的城市。

（2）利用CIPP翻转法内衬修复技术进行管道修复时，首先应该利用CCTV等手段检测管道内实际情况，对管道破损情况进行评估后，选用合适的管道处理方案。

（3）CIPP翻转法内衬修复质量控制难度大，如果未能达到要求，进行二次修复的代价巨大，因此建立完善相应的质量验收体系和标准至关重要。

参考文献：

[1] 周杨军,蒋仕兰,解铭,赵祥,孙子为.非开挖修复技术在城市排水管道维护中的应用.中国给水排水[J].2020，36(20):58-62．

[2] 宋尚荣.CIPP翻转内衬工艺用于排水管道功能性修复.四川建材[J].2020,49(9):178-206

[3] 程长征.CIPP百度翻转内衬修复技术在排水管道修复中的应用.城市建设理论研究[J].2015,(20):2017-2017