紫外光固化施工技术应用及推广

                  紫外光固化施工技术应用及推广

       董在申

                      广州市城市建设工程监理有限公司

摘要：一种针对地面采用非开挖方式而对地下砼排水管道进行修复技术的分析、施工程序、操作要点。

关键词：非开挖、修复软管、紫外光固化、优点

前言：

紫外光固化技术是在20世纪80年代进入市场，目前已广泛应用到市政排水管网非开挖管道修复加固工程中。紫外光固化，是指在强紫外光线照射下，修复软管体系中的光敏物质发生化学反应产生活性碎片，引发体系中活性单体或低聚物的聚合、交联，从而使体系由液态涂层瞬间变成固态涂层。在管道修复施工中,所谓紫外光固化法即随着紫外线光源在修复软管中逐渐的移动,软管发生化学反应并在冷却后形成坚硬的内衬管结构。紫外光固化修复具有高效、环保、抵抗变形能力强等优点，能有效解决变形、渗漏、原管道破裂等结构性缺陷，避免开挖修复带来的不良影响。

一、紫外光固化修复材料

紫外光固化管道是采用修复软管通过强紫外光线照射下形成的固态内衬管。修复软管是依据原位固化法生产的一种玻璃纤维增强软管，由单层或多层聚酯纤维毡或同等性能的材料组成。软管的内表面为聚酯毡层加苯乙烯内膜组成，外表面为单层或多层抗苯乙烯或不透光的薄膜。软管直径的大小要保证在固化后能与原有管道的内壁紧贴在一起。固态内衬管道由内管和外管组成双层构造。          

二、紫外光固化工艺原理

紫外光固化技术是原位固化技术的一种。采用此工艺进行管道修复过程中，将渗透树脂的玻璃纤维内衬软管，从检查井口通过专用设备拉入所要修复的原破损管道内部，对内衬管充压缩空气，使内衬软管材料与原破损管道内壁贴合，再采用紫外线车自动化控制设备在软管内移动进行照射使内衬软管材料变硬，形成坚硬的“管中管”结构，从而使破损的管道在不开挖的前提下在原位得到修复。

紫外光固化可修复排水管道管径范围：DN150-DN2000，最大允许转角30°，适用于修复各种形状的管道，圆形、蛋形、矩形等。 

三、紫外光固化施工         

1、管道修复准备工作 

    （1）管道通风及气体检测：按地下有限空间作业规定履行“先通风、后检测、再作业”的原则，在修复管道检查井处打开井盖进行自然或机械通风，通风时间不应小于30min。施工人员更换管道作业面或重新进入同一作业面时间间隔10min以上时的，应再次进行气体检测。作业中应定时进行气体监测，至少每2h监测一次，气体检测结果做好如实记录。气体浓度检测指标，须符合以下条件：空气含氧量：19.5%3或<6.6ppm；—氧化碳(CO)含量<20mg>3或<16ppm；甲院等可燃气体(LEL)含量<0.5%。

（2）安全防护：在有限空间内作业，个人要携带隔绝式呼吸防护用品，佩戴全身式安全带、安全绳、安全帽等防护用品。作业现场配备一套自给开路式压缩空气呼吸器和一套全身式安全带及安全绳作为应急救援设备。地下有限空间作业环境存在爆炸危险的，电气设备、照明用具等要满足防爆要求，使用的照明设备电压应不大于36V。

（3）管道封堵降水导流：管道内首先进行清理，保证管道内部无砖块、钢筋、铁丝等尖锐杂物，且管壁光洁。管道采用橡胶充气管塞封堵，橡胶充气管塞气囊壁须为两层橡胶夹一层高强度高分子合成材料纤维织物。管道封堵部位为待修复管段两侧检查井外侧上下游管道端口处，管道先封堵上游，再封堵下游。埋深不大于4米的管道上下游各用一个橡胶充气管塞封堵；管道埋深大于4米的上下游各用两个橡胶充气管塞封堵。将对应管径的气囊缓慢放入管道后，启动气泵，缓慢打开充气阀开始充气。通过气压表，观察气囊气压数据，当气囊气压达到规定数据时，关闭气压控制阀门。管道封堵后，利用水泵对管道内积水进行抽排。在管道清淤、修复等施工作业期间，需对修复管段上游来水实施临时截流，现场可按实际排水量的大小在相应的检查井内放置对应数量的水泵来完成上游管道内来水及管内积水进行抽排引流。

2、管道内衬紫外光固化修复

（1）软管拉入：在原有管道内底部铺设垫膜，环向应覆盖大于1/3的管道周长，纵向长度应控制在两端各超出旧管道约800㎜；垫膜拉展铺平并固定在原有管道两端。底垫膜作用是防止内衬软管在拉入旧管时与管底摩擦，保护衬管不受损害。沿管底的垫膜将浸渍树脂的软管平稳、缓慢地牵引拉入原有管道，拉入速度不得大5m/min。软管拉入原有管道之后，宜对折放置在软垫底膜上，且软管两端应比原有管道长出300～600mm。在须固化的软管两端各安装一个扎头，扎头安装好后，连接风机与扎头之间的气管、气压表管。

（2）软管充气膨胀：软管第一次充气：开启高压风管排气阀使压缩空气进入软管内。充气加压通过排气阀控制进入软管内空气的流量使软管内气压上升速度为10mPa/min；当软管内气压达到100mPa时，通过排气阀控制空气流量，使软管内气压上升速度为50mPa/min；当气压达到200mPa时，通过排气阀控制进入软管内空气的流量，使软管内气压保压40min；

在保压阶段应将软管中预置的替换绳拉出，置换为耐高温的紫外灯牵引绳。紫外线灯就位及二次充气：将紫外光灯架放入软管内，通过灯架牵引绳牵拉至管道另一端。对软管进行二次充气，软管二次充气的最终压力应能使软管充分膨胀并紧贴旧管道内壁。软管二次充气最终压力值参照下表执行。

（3）紫外光固化：紫外灯架在管道内牵引移动行走，行走速度根据内衬管管径和壁厚合理控制紫外光灯的前进速度，以保证软管树脂固化完全，行走速度参照下表执行。紫外光固化的过程中内衬管内应保持一定空气压力，保证内衬管与原有管紧密接触。树脂固化完成后，保持气流10分钟，进行冷却，缓慢降低管内压力至大气压,最终使软管在旧管道内壁形成一层坚硬的管中管,从而使已发生破损或失去输送功能的地下管道在原位得到修复。固化过程中应详细实时地记录管内压力、温度和紫外线光发生装置的巡航速度等参数，并提供固化前后过程的影像资料。

紫外灯架行走速度（m/min）

（4）后期处理：当修复管道完成内衬固化施工后，使用切割机切除固化后多余的内衬管，并在内衬管口与待修复管口的缝隙涂速凝型快速止水物或安装密封止水条，防止修复内衬管道与检查井侧壁发生渗漏现象。在修复段管道的两个端头处理后，采用灯架牵引绳将内衬管的内膜拉出，清理固化作业现场。

（5）拆堵作业：修复管道工作完成后，进行拆除封堵，应先拆下游管堵，再拆上游管堵。连接充气阀门气压表，打开阀门缓慢放气，气囊恢复原状，拆除气囊。

3、修复管道质量检验

（1）闭水试验：管道修复完成后采用密闭性水重压试验，在压力为50kPa、稳压15h条件下，压降＜0.02MPa则为合格。

（2）CCTV检测：CCTV检测是采用专用闭路电视检测系统进行管道内规检测的一种方法。在检测过程中，检测人员对放入管道内的携带摄像镜头的爬行器进行有线控制，通过监视器观察管道内部状况并进行实时录像，以确定管道内部缺陷。管道电视检测可为管网清障、管网管养、管网修复和新管的竣工验收提供技术资料和决策依据。

四、结语

紫外光固化管道修复施工较传统开挖修复管道施工工艺相比，具有以下优势：

1、非开挖：完全意义上的非开挖，不用一锹一土，只需打开两个井盖。

2、施工工期短：一个井段（30m~50m）的DN800的管道修复，6个小时左右即可完成。

3、占用交通资源少：仅需封闭一条车道，6个小时即可恢复交通。

4、清洁高效：所有能源均为电力，清洁高效。

5、环境友好：不需要额外的水资源消耗，不产生受树脂污染的化工废水。

6、方便快捷：材料均在工厂定制完成，运到现场即可开始施工，不需要额外的任何再加工。

7、自动化：修复过程自动化程度高，全程均有视频监控、数据记录，修复过程完全控制。

8、强度高寿命长：修复后形成的新管道，强度高，寿命长至少50年。    

参考文献：

1、城镇排水管道非开挖修复工程技术规程（CJJ/T210-2014)；

2、城镇排水管道检测与评估技术规程（CJJ181-2012)；

3、城镇排水管道非开挖修复工程施工及验收规程（T/CECS717-2020)；