紫外光固化非开挖管道修复技术的应用

紫外光固化非开挖管道修复技术的应用

李孟林,梁延安,马伟

中国建筑第二工程局有限公司西南分公司 重庆 400020

摘要：目前关于紫外光固化非开挖管道修复技术的工程实践和施工工艺方面的报道相对较多，而对于基体材料、软管制作、固化反应的研究和修复后管道性能的研究较少。高性能材料仍然依赖进口。笔者从紫外光固化非开挖管道修复技术的技术特点、固化机理、工程实践、修复后管道性能和存在的问题等方面入手，详细介绍了该技术的研究进展，以期通过对该技术整个过程的介绍，为实际工作中的材料选择、软管制作、施工工艺选择和修复后管道性能检测验收提供借鉴，达到提高修复后工程质量的目的，也期望能对该技术的推广应用提供必要的理论支持，进而推进该技术的健康发展。

关键词：紫外光固化；非开挖管道；修复技术；应用

1技术特点

紫外光固化非开挖管道修复技术具有以下特点：

1）节省时间，效率高。紫外光固化非开挖管道修复作业可连续进行，效率高。对于小口径管道的修复，从工厂制备内衬软管到现场铺设固化，一般24h左右即可完成，可大大缩短管道修复时间。

2）社会效益和经济效益好。修复过程中不需挖开地面，对城市交通和周边居民生活影响较小，可以很好地提升城市管道修复形象，提高社会效益和经济效益。

3）自动化程度高，施工安全性高。修复过程可通过计算机控制，节省人力资源，施工效率和精准度较高。工人下井作业时间大大缩短，有效保证了作业人员的生命安全，减少了安全事故的发生。

4）修复后管道性能优异。内衬软管耐腐蚀、强度高，设计寿命一般在50年以上。修复后管道是一个整体，严密性和防渗性能优良，并且管道表面光滑，提高了水的通过能力。

5）施工费用高。紫外光固化非开挖管道修复技术虽然施工方便，但是原料价格昂贵，有些质量更好的原料目前还依赖进口，因此整体工程费用较高。

6）无法在变管径管道中连续施工。由于内衬软管管径均匀，在待修复管道管径不均匀的情况下施工后会产生褶皱或裂纹，影响修复后管道的整体性能，因此紫外光固化非开挖管道修复技术不适合在变管径管道中连续施工。

2紫外光固化修复工艺施工流程

（1）施工准备。施工前对现有检查井及管道进行截流，进行引水、排风、管道清理。施工人员应经过有限空间作业培训批准，并配备相应的有限空间作业设备。UV固化修复工艺可直接解决的主要缺陷有腐蚀、断开、损坏和泄漏。当管道内壁腐蚀严重、凹凸不平、交错时，应在修复前对管道内壁进行预处理。如果管径太小，不能满足操作要求，可采用喷砂浆等机械操作方法对管壁进行预处理。当缺陷错开或侵入时，应在局部采取相应的处理措施，如机器人铣刀处理。

（2）铺设保护膜。管道内壁预处理完成后，方可铺设保护膜。在将内衬软管拉入管道的过程中，保护膜可保护内衬玻璃纤维软管不被突出物划伤。

（3）拉入玻璃纤维衬里软管并安装气锁接头。将滑动滚轮放置在井下适当位置，然后将轧制和预切割的玻璃纤维衬里软管从检查井井口缓慢拉入待维修管道，并在衬里软管两端安装气密带。

（4）软管增压和紫外线灯组的安装。连接压缩机和软管之间的供气管，给衬里软管充气，并通过气压膨胀衬里软管。衬里软管在管道中膨胀成型后，打开一侧的气密带，将台车式紫外线灯组装到衬里软管中，绑扎气密带，再次对衬里软管充气加压。再次充气加压使衬里软管膨胀成形后，可通过设备车上的控制计算机调试小车和紫外线灯组的操作。

（5）UV固化。养护前，应在内衬软管的两端、软管外壁与旧管内壁之间设置1～2个密封圈，防止两管之间渗水。通过设置紫外线灯组小车爬行速度和软管内温度的控制参数，并结合小车上的CCTV监视器，及时调整控制参数，使玻纤内衬软管处于设定的硬化状态。紫外线灯组在衬里软管中的移动速度不得过快，平均移动速度不得超过0.7m/min。打开紫外线灯，玻璃纤维衬里软管将覆盖其通过的旧管道内壁。

（6）末端处理。养护后，用气动切割机切割检查井管口。切割后，新衬里管道的端口应超出井壁1cm或与井壁齐平。管口用气动抛光机抛光，抛光机应光滑平整，无毛刺。

(7）抽出软管内膜。管口两端处理完成后，抽出内衬软管的内膜，清理固化作业现场。

(8）检测验收。采用CCTV内窥系统进行新管道内部检测，拍摄内衬管内壁影像资料，并依据国家相关规范，对已修复的管道做闭水或闭气等功能性试验。修复更新后的管道内壁应光洁、平整，无局部划伤、裂纹、磨损、孔洞、起泡、干斑、褶皱、拉伸变形和软弱带等影响管道结构、使用功能的损伤和缺陷，且无明显湿渍、渗水等现象。

3工程实践

3.1内衬软管浸渍树脂

直径为10μM左右的内衬软管，由玻璃纤维或织物纤维编织成矩形或菱形结构的软管。软管壁以多层堆叠的形式具有一定厚度。整个软管壁分为四层：最内层为内膜，通常为聚乙烯半透明膜。内层膜的厚度和透光率对紫外光固化有影响；中间为多层纤维布加固层，也是整个管道的主要受力结构。该层对管道的整体性能影响较大，不同材料、不同编织方法制备的管道修补材料性能差异较大；然后向外是外膜；最外层是一层保护膜，以防止树脂浸渍软管在放置时固化。内衬软管的制备方法有三种：异步复合、同步复合和横向接头复合。目前，异步复合被广泛应用。

在制备衬里软管后，软管需要浸渍树脂。浸渍树脂有以下几种方法：首先，手糊法，即铺设保护膜和外膜，中间铺设纤维织物并涂覆树脂，重复此步骤直到纤维织物堆叠，然后包裹纤维织物，最后涂覆外膜和保护膜；第二种是真空法，即内膜、纤维织物、外膜和保护膜按结构堆叠密封，在软管内部抽真空的同时放置制备好的树脂；第三，使用专用浸渍机对树脂进行机械浸渍。目前，真空法是应用最广泛的方法，更适合工程应用。

3.2施工工程

近年来，紫外光固化非开挖管道修复技术得到了越来越多的应用。Xi市中心地裂缝十分活跃，地下管线经常因地壳运动而断裂。由于城市地区不适合采用开挖方式进行管道修复，因此选择了一种更方便的UV固化非开挖管道修复方法。Xi市南二环雁塔路雨水砖管涵修复工程采用了这种修复方法。施工时间短，内衬管壁强度高，修复效果好，为地壳活跃的城市管道修复提供了参考。

在彭泽县秀水南路污水治理工程中，待修复管道管径约1200mm，长度约8.5km。该工程原料进口自德国，采用玻璃纤维织成软管浸渍树脂，同样采用拉入法进行软管内衬作业。具体施工数据如下：底膜宽度大于管道周长的1/3，软管拉入速度为5mm/min，充气使软管膨胀，压力以1kPa/min的速度均匀增加到10kPa，然后以5kPa/min的速度增至15kPa，使软管充分膨胀，继续升压至工作压力，保压10min，以使软管状态进一步稳定，随后置入8个1.5kW的紫外灯，控制紫外灯移动速度为0.5m/min，尽量使管道内温度维持在80℃左右，并向计算机实时传输工作状态及施工数据。施工过程中产生的废气废水较少，修复后管道性能稳定。该修复过程所提供的施工参数，可为紫外光固化玻璃纤维修复大口径长距离管道提供借鉴。

针对美国纽约市和弗吉尼亚州的雨水涵洞紫外光修复工程，有人对修复后管道中的有毒物质和废弃物做了研究。研究者收集了未固化树脂管和现场固化苯乙烯基树脂样品，分析了修复前后空气中和水中有害物质的含量。研究发现，在新修复的管道中有多种有害物质存在。因此，管道修复后有害物质的排放须引起注意，应尽量选择更环保的材料进行管道修复。

结论

紫外光固化非开挖管道修复技术优势突出，在国内应用越来越多，施工参数方面的报道较多，而对固化树脂和内衬软管的研究较少，高品质原料仍然依靠进口。目前国内的原料质量普遍低于国外的原料质量，致使管道修复后性能差距较大，因此应加强管道修复材料的研究。在质量控制方面，国内测试标准尚不完善，对原料的质量控制和对修复后管道的使用寿命方面的检测参数不足，不能很好地反映修复管道的真正性能，同时工程验收过程中标准执行不统一，也造成了修复后管道性能的参差不齐。因此，应加强标准研究，出台更完善的非开挖管道修复标准，以提高管道修复质量，为行业发展保驾护航。

参考文献

[1]遆仲森.城镇排水管道非开挖修复技术研究[D].武汉：中国地质大学，2019.

[2]吴江燕.排水管道非开挖原位固化修复工艺比较研究[J].市政技术，2021,39(8):108-112.