CIPP内衬管翻转法修复排水管道施工工法
1前言
伴随着城市交通设施——道路、桥梁以及地下轨道交通等的建设，用于保护公共水域水质和城市公共环境的排水设施，近年也有了很大的发展。在城市基础设施的建设以及维护管理工作中，较多发现地下管道管体破裂、管道接口脱开、地下水渗漏等现象，由此引起道路下沉，甚至于坍塌，从而影响交通及正常市政排水，如采用传统的道路开挖修复技术进行修复，不但施工工期长，且影响交通，施工安全及质量也得不到有效保证。鉴于以上情况，寻求一种新型科学的管道修复技术迫在眉睫，通过工程技术人员深入钻研，并结合国内外先进的各类管道修复技术，通过大量实践和研究试验，开发出了《CIPP内衬管翻转法修复排水管道施工工法》，CIPP是现场固化管的英文Cured In Place Pipe的缩写，该工法采用软管翻转内衬法在已损坏的旧管道内壁形成一个内衬管，采用该工法无需对路面进行开挖，施工工期短，环保经济，具有较高的社会效益和经济效益。通过在多个工程中的应用效果，此工法能有效地解决市政排水管道非开挖修复技术难题，并于2010年经公司总工室评审，批准为企业级工法。
2工法特点
2.1施工周期短，内衬管现场施工从准备、翻转、加热、固化只需约1天时间，且一次修复管道长度可达1000m。可以十分方便快速地解决施工时的临时排水问题。
2.2施工工作面小：本工法采用的是非开挖地下管道修复技术，施工只需小型锅炉和热水循环泵等设备，施工时占地面积小（在检查井边的位置工作面只需约3㎡）、噪音低、对道路交通影响小。
2.3本工法采用的内衬管是由聚酯纤维毛毡做成，外层为聚亚胺脂，并彻底浸透热固性树脂，该内衬管耐久实用，耐久性最高可达50年，具有耐腐蚀、耐磨损的优点，材料强度大。对管道的地下水渗漏问题彻底解决，一劳永逸。采用此方法，原管道的断面积损失小（完成后内壁形成4㎜～20㎜厚的内衬保护层）、表面光滑、水流摩擦下降（摩擦系数由0.013降为0.010），提高了管道的流量能力。
2.4保护环境，节省资源：本工法采用不开挖路面方法，因此不会产生垃圾，不堵塞交通，使管道修复施工的形象大为改观，施工中无需投入大量的人力及机械，施工成本比传统开挖修复方法略低，总体的社会效益和经济效益好。
3适用范围
适用于地下管径2000㎜以下、各类材质排水管道的修复工程。
4工艺原理
本工法采用软管翻转内衬修复法，该技术使用浸透热固性树脂的带有防渗膜的纤维增强软管，工程中使用的软管是根据待修复管道的情况按设计制造软管，施工中先将浸有树脂的软管一端翻转并用夹具固定在待修复管道的入口处，然后利用水压或气压使软衬管浸有树脂的内层膨胀翻转到外面，并及旧管的内壁紧贴粘结，当软衬管到达终点，再向管内注入蒸汽，通过循环加热，在规定的设计时间内，使软
衬管固化成型，在旧管内壁形成一层高强度、具有防腐防渗功能的坚硬内衬新管（图4.1）。
图4.1
图4.1-1
步骤一，在旧管道内翻转送入辅助内衬材料，起到保护树脂内衬管的作用。
图4.1-2
步骤二，把树脂内衬软管用翻转的方法送入管内。
图4.1-3
步骤三，用空气压或水压使内衬管材膨胀的情况下，采用蒸汽循环加热，使内衬管壁固化。
图4.1-4
步骤四，切断管口多余部分材料，做好封口，在旧管内形成新的连续的高强度内衬新管。
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
5.2操作要点
5.2.1TV内窥确定作业段
5.2.1.1、通过各检查井对管道排水情况及路面沉降情况检测，确定管道修复区域，为便于施工，应先将待修复管上游封堵，设置旁通管或临时水泵排水设施进行临时排水，将上游污水引开，停止待修复管道内的污水排放，然后采用TV管道电视摄像系统对管道内情况进行观测，根据管道内破损、腐蚀等情况，制定具体施工方案。
5.2.1.2、确定作业段后，利用原有窨井扩大，作为施工作业坑，作业坑在施工段前后各设置一个，施工作业坑为2m×1.5m，在四周砌筑240㎜厚砖墙，防止四周土体塌落，如四周土质较差时，应先采用钢板桩等方法进行支护，再砌筑围护墙，在作业坑路面上方设置临时围护，并设置警示标志，当作业深度大于2m时，在作业坑侧壁设置爬梯，人员上下时应设置保险带。
5.2.2管道清洗
5.2.2.1、在进行施工前，先对管道内的气体进行检查和评估，如发现有害气体及超标现象，采用换风、空气稀释等物理及化学方法进行处理，处理完成后再对管道内气体进行检查评估，确定安全后方可进行施工。
5.2.2.2、清管先采用机械清洗和高压水冲洗方式对管道进行清
理，发现有比较严重的漏水、破损、开裂等部位，先用水泥浆或快速堵漏材料进行预处理；再用清管器以低速通过严重结垢的管道内壁，彻底清除附在上面的结垢物、沉积物；碎屑物的清除采用柱塞器通过管内壁，清除管内壁的残留水及碎屑物。
5.2.2.3、清洗完成后，再采用TV管道电视摄像系统对管道内清洗情况进行检测，清理完成后以管道内无尘、无颗粒、无油污、无超过10㎜的尖锐突起为合格。
5.2.3翻衬作业
5.2.3.1、施工前先根据设计的管道修复情况，由内衬管生产厂方采用CIPP内衬材料按设计要求施工管道的长度、管径规格加工成型，然后将内衬软管灌浸热硬化性不饱和树脂；
5.2.3.2、将已通过灌浸树脂的内衬软管材料采用箱式保温车运送至施工现场，运送过程中，保持车箱内温度20～25℃，从灌浸树脂开始到进入施工必须保证内衬管表面树脂不固化。
5.2.3.3、将内衬管未端从里向外翻出，留出预定长度150㎜～200㎜，并将其夹在安装沙井的反向环（图5.2.3-1）。
图5.2.3.3内衬安装
5.2.3.4然后采用空压机导入1.5Mpa～1.7Mpa的气压，将内衬
管被翻转部位膨胀并继续从里向外翻转推进，不断增加压缩空气保持
1.5Mpa ～1.7Mpa 的气压使内衬管完全翻转并紧贴在旧管壁上，内衬管在管内推进速度为2m/min （图5.
2.
3.4）。
图5.2.3.4内衬翻转
5.2.4固化作业
5.2.4.1、待内衬管到达工作井末端后并露出长约1m 的长度，将其末端固定，然后在多出部分的内衬管上插入2～8根Φ10铜管子用来释放空气（排气管的设置数量视管径大小而定，一般管径每增大200㎜应多设置2根管子），这些管子同时连接在一个放散筒上，用于加热时释放管内空气。
5.2.4.2、在待修复管道的另一端通过加热管连接热水锅炉，热水通过热水加压泵由加热管送至内衬管末端，再从反转塔抽回至热水锅炉，构成热水循环回路，热水循环的工作压力要达到0.08Mpa ～0.1Mpa 。
5.2.4.3、当管内温度达80℃以上时，控制水温在80℃左右，并保持管内压力在0.08Mpa ～0.1Mpa ，内衬管固化时间为6～10h （固化时间取决于工作段长度、母管直径、地下情况等因素）。
5.2.4.4、当环氧树脂固化后，停止输入热水，改用室外常温空气输入进行降温，直到管内温度达到常温（图5.2.4）。
图5.2.4.4固化完成后管道内壁情况
5.2.5管道端口处理
5.2.5.1、管道内衬管固化工序完成后，切除管端多余内衬，管口端采用密封胶和不锈钢压环使封口加强，使母管及衬管间形成一个平滑均匀的过渡面，防止衬管因长期使用造成端口损坏。（图5.2.5）
图5.2.5.1未端机械密封系统示意图
（说明：1母管；2衬管；3快速密封剂；4塑料垫圈；
5不锈钢环）
5.2.5.2、端口封口完成后，采用TV管道电视摄像系统对修复管道进行检测（图5.2.5.2）。
图5.2.5.2修复前管道内壁情况修复后管道内壁情况
5.2.6原井、路面修复
5.2.
6.1、根据原设计规格尺寸对窨井进行修复。
5.2.
6.2、根据原路面情况进行修复，保证窨井及老路面接缝平整，回填密实。
6材料及设备
6.1施工材料（表6.1）
表6.1 施工材料表
6.2施工设备（表6.2）
表6.2 施工设备配备表
6.3检测工具
TV管道电视摄录器、空气质量检测器、温度计、压力计等。
6.4其他工具
爬梯、手推车、铁锹、铁抹子等。
7质量控制
7.1质量验收标准及检验方法
7.1.1有关规范、规程及标准
《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008、《树脂浇铸体弯曲性能试验方法》GB/T2570-1995、《玻璃纤维增强塑料用液体不饱和聚酯树脂》GB/T8237-2005。
7.1.2关键工序质量检验
7.1.2.1、管道清洗要求管道内壁无尘、无颗粒、无油垢，无超过10㎜的尖锐突起为合格，要求彻底清除附在管道内壁上面的结垢物、沉积物、原涂层的松疏或变质的残留物以及其它外界异物。如管道内有破损、开裂、不平整等部位要求采用水泥浆或补漏剂进行填补。
7.1.2.2、原材料的质量控制：检测内衬管材厚度要求保证达到设计厚度，对内衬管材的抗弯曲弹性模量、抗拉强度、抗压强度、耐热性等指标进行专业检测，检测合格后方可进行使用。
7.1.2.3、翻转内衬、内衬材固化质量控制：翻转软管内衬过程要求施工压力不超过 1.7Mpa，从而控制内衬推进速度不超过2 m/min；当管内温度达到固化要求后，通过智能蒸汽锅炉控制温度，达到恒温效果，采用温度计测量管内温度，要求固化时管内恒温温度不低于80℃。
7.1.2.4、管道密封性：采用管道闭水试验检查管道密封，要求管道试验渗水量不超过规范要求。
7.1.3一般工序质量检验
检验临时修补密封胶、临时补漏材料、水泥、砂等原材料质量，根据规范要求验收窨井、路面修补质量。
7.2质量保证措施
7.2.1突出对关键工序全程把关。检查管道清洗的干净程度直接影响管道内衬效果，彻底检验管内清洗情况。派专人对蒸汽锅炉、空压机进行操控，严格控制施工压力及温度。
7.2.2提高管理人员及施工人员的质量意识和责任心。在充分认识到排水管道修复重要性的基础上，施工中应采取有效的管理措施，如：把施工全过程质量控制责任落实到每一个人，对施工中的管道清洗、翻转内衬、固化等关键工序严格检查验收，施工前对各部位操作人员进行详细清楚的技术交底，对操作人员进行技能培训，考核合格
后上岗。
7.2.3严格控制原材料质量：内衬管原材料使用前必须通过相关的技术指标的检测，并要提供以下资料：
7.2.3.1、出厂质量合格证明及检测报告；
7.2.3.2、实际进场材料的数量、规格及型号是否满足设计和施工规范要求；
8安全措施
8.1在施工作业坑周边搭设围护，并设置警示牌，施工时，加强对作业车辆及社会交通车辆的交通指挥工作。如需夜间施工，还必须配备警示灯。
8.2各施工人员配备必要的劳动保护用品，如安全帽、工具袋、防毒面具、手套等。
8.3施工机械使用前必须进行严格的检验，用电工具须作绝缘电压试验，并设置临时接地装置，各类机械指派经专业操作技能培训的人员操作。
8.5施工前，必须严格对管道内有毒、有害气体的检测，并进行评估，确保安全后方可进行施工。
8.6认真贯彻“安全第一、预防为主”的方针，坚持管生产必须管安全的原则，根据国家有关规定，结合本工程实际施工情况，配备专职安全员，执行安全生产责任制。明确各级人员的职责，抓好工程的安全生产工作。
8.7施工现场的布置应符合防火、防风、防雨、防触电等安全规
定及安全施工要求。
8.8建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。
9环保措施
9.1实行环保目标责任制，把环保指标以责任书的形式层层分解到个人，列入承包合同和岗位责任制，建立有效的环保自我监控体系。
9.2加强检查和监控工作，加强对施工现场粉尘、噪声、废气的监控工作，及时采取措施消除粉尘、噪声、废气和污水的污染。
9.3尽量避免夜间作业，减少施工噪声对居民的影响，当为了保证施工质量或因施工工艺要求，必须在夜间施工时，应事先向相关部门提出申请，经批准并及现场附近居民沟通同意后再实施，采取一切可行的措施，改进施工工艺，减少施工噪声。
9.4清理施工垃圾及管道内垃圾，必须设置封闭式临时专用垃圾道或采用编织袋吊运，严禁随意抛撒。施工垃圾应集中堆放，及时清运。
10效益分析
10.1社会效益
10.1.1由于本工法采用非开挖修复技术，施工过程中，减少了因为道路开挖而造成的车辆排队等候通行，或者绕道行走的问题，提高了一般车辆和人员的工作效率。
10.1.2施工时不需要大面积开挖路面，不会产生大量的建筑垃圾，基本不影响交通，施工使用的能源均为环保材料，产生的有害气
体也相对减少。
10.1.3施工过程中，不对其他的公用管道如煤气、自大来水以及通讯电缆等产生影响，也不存在需要保护这些设施的额外费用。
10.1.4施工周期短，有效地减少了城市道路地下市政管道修复时带来的交通压力及施工时占用公共资源的时间。
10.2经济效益
10.2.1通过实践施工比较，本工法及传统大开挖管道修复费用比较，以修复长度为200m的D800混凝土管道为例，如下表：
两种施工工艺经济比较表
表10.2.1
由上表可以看出，非开挖内衬修复工艺每延米造价比大开挖修复施工工艺造价少471元，从实践施工对比，非开挖内衬修复工艺施
工长度越长，修复管道管径越大，其造价就越低，而大开挖修复施工长度越长、管径越大，费用就会大大提高。
11应用实例
11.1实例一（图11.1）
舟山市岱山县竹屿新区鱼山大道D3～C7段工程总长670m，排水管道采用D1800砼管，工程于2008年3月开工，于2009年10月竣工通车。由于工程所在岱山竹屿新区上部回填土较厚，且回填时间不长，竣工通车后六个月左右路面产生沉降，经管内TV探测，约有250m D1800砼管发生不同程度的破损、开裂、渗漏等不同程度损坏，由于该路段位于岱山县行政大楼南面，为新区主干道，经新区管委会研究决定，采用翻转内衬法对上述管道进行修复，修复后经过闭水试验检测，无发现新修复管道渗漏现象，并通过将近半年的交通车辆通行，无发现路面下沉、管道破损等现象。
图11.1
11.2实例二（图11.2）
舟山市岱山县康嘉路延伸段工程总长200m，排水管道采用
D1000砼管，工程于2008年7月开工，于2008年12月竣工通车。由于该路段地基土质较差，通车一年后路面发生了沉降，经探测地下排水管道发生了破损现象，因该路段是为岱山高亭小学和大岙村民通行的主要道路，如采用大开挖修复对学生、村民出入带来一定的影响，经建设单位决定采用非开挖翻转内衬法修复工艺，修复后经检测及较长时间通车使用，无发现管道渗漏及路面沉降现象。
图11.2