CIPP翻转法内衬技术在大型箱涵修复中的施工实践管丽环境技术(上海)有限公司亚太地区注册工程师 孙 跃平APEC Engineer(Civil) Yueping Sun上海市 正进行空前规模的市政建设老城区街道：无比秀美的街区景色污水支管污水畀雨水支管雨水干管雨水井污水井污水支管流入污水管流入雨水管埋设于地下的排水管道示意图埋设于地下的排水管道示意图管道建设时的质量原因出现很多问题管道建设时的质量原因出现很多问题管壁破裂接口脱节、错位排水管道的老化逐渐成为深刻的问题管壁严重腐蚀管道破裂管道养护不到位出现的淤积问题管内沉积障碍物接口处地下水涌漏渗漏引起路面沉降和污水厂处理水质的问题渗漏引起路面沉降和污水厂处理水质的问题接口处胶圈脱落管的损坏原理当有地下水从裂缝中流入时、周围的泥沙会被带入管内、周围形成空洞。一旦出现这种现象时、很容易造成塌陷。所以、为了减少事故、有必要应用非开挖技术进行简单的预防性修理。需要及时把握第一步：管道出现轻度裂缝，管道周围泥沙随地下水渗入管道内部。第二步：由于周围泥土减少，管道损坏加剧，路面开始沉降。第三步：管道周围出现较大空洞，管道严重损坏。排水管道的损害原理和过程排水管道的损害原理和过程管路的损坏原理 在管的连接处、由于橡皮圈的老化、同样会发生地下水和周围泥沙的流入。 为了延长管路的使用寿命、减少事故、有必要应用非开挖技术进行简单的预防性修理。 需要及时把握第一步：管道出现接口轻度渗漏现象，管道周围泥沙渗入管道内部。第二步：接口处大量泥沙渗漏，管道周围泥土流失。出现空洞现象。第三步：接口处泥沙渗漏，发生接口脱开，管道系统被破坏，出现路面坍塌现象。排水管道系统的损害原理和过程排水管道系统的损害原理和过程因管道破损引起的路面坍塌大雨造成了道路的水患（1）修 理 修 复修理： 对管道进行一下修理，确保能够使用。修复： 在对管道进行修理，确保能够正常使用的同时，使管道的耐载荷功能和排水功能恢复到新管道同等或同等以上的程度。大开挖工期长，垃圾多，对交通影响严重。1. 对交通的影响 原来通过某道路需要5分钟，现在需要15分钟，每天通过车辆为1000辆，平均乘坐2.5人。共耽误时间： 10分钟1000辆2.5人=25000分=417小时。2. 污染（碳排放量） 浪费的汽油量：10分钟慢行花费1公升汽油1000辆=1000升汽油， 计算得到碳排放量：共产生二氧化碳：2250 千克 需要1250棵树，1个月才能吸收。3.城市形象（软实力） 经常实施大开挖，尘霾飞扬，交通阻塞，环境污染，噪音震耳，给市民的出行带来很多困难。影响城市的软实力。大开挖修复管道对社会造成的影响大开挖修复管道对社会造成的影响非开挖技术与开挖技术的综合比较非开挖技术与开挖技术的综合比较 开挖修 复技术 非开挖修复技术工程直接成本材料费，人工费，管线保护，设备费等社会成本交通拥堵，碳排放量，周围环境的影响，噪音等工程直接成本进口材料费，专利费用，人工费，设备费等社会成本整体影响小整体成本较大不采用整体成本较小采 用成本比较差 定义不期待旧管的强度，内衬管自身可以承受动载荷和静载荷。即要求内衬管有和新埋设管同等的环钢度要求。 特点内衬管的厚度增加，保险系数大，造价高。 旧 管 内衬管管道修复的结构状况：自立管的说明管道修复的结构状况：自立管的说明 定义旧管和其内部的注浆材，内表面管结成一体，共同承受动载荷和静载荷。要求复合管有和新埋设管同等的环钢度要求。 特点管的断面积损失大，施工工序多，注浆情况不易管理。 旧 管 注 浆 内表面管管道修复的结构状况：复合管的说明管道修复的结构状况：复合管的说明 旧 管 内衬管 定义旧管和内衬管以双层结构的形式共同承受动载荷和静载荷，达到修复管道的目的。 特点内衬管的厚度薄，造价低。断面积损失小，施工成本低，广泛应用于管道破损初期的修复。管道修复的结构状况：二层结构管的说明管道修复的结构状况：二层结构管的说明修理方法之一螺旋制管法使用设在检查井内的机器、将塑料带材料制成螺旋管、边制边送入地下管道内。在上部空隙内注入水泥浆后形成内衬新管。这个方法很难确认空隙内有无完全注浆、并且在水泥浆固化时会在内部出现气泡。同时、管径将被缩小很多、影响流量。有关于施工方面、由于工序很多、成本上升。螺旋制管法修复技术螺旋制管法修复技术修理方法之二拖入法使用拖拉的方法将材料软管拖入地下管道内。经过加工硬化后、在现有管道内形成内衬新管。例如紫外光固化技术。这个方法在材料软管被拖入时需要很大的拉力、同时容易发生材料拉伸和破损现象、必须进行严格的质量管理。拖入法修复技术拖入法修复技术修理方法之三短管内衬法把已在工厂内生产的短管、在检查井内焊结后送入地下管道内制管。在上部空隙内注入水泥浆后形成新管。这个方法比较简便、但管径将被缩小很多、影响流量，而且接口很多，对施工质量管理比较困难，施工后。短管内衬的修复技术短管内衬的修复技术 修理方法之四翻转法使用空气或水、采用翻转的方法将涂有树脂的内衬软管送入地下管道内。这个方法可以快速、方便地把材料送入。将软管经过加热硬化后、在现有管道内形成高强度的内衬新管。ICP（InversionChemicalPipe）非开挖修理技术即属于这类方法。翻转法翻转法(CIPP)(CIPP)修复技术修复技术管道局部修复技术大型箱涵修复的施工实践2013年对上海浦东浦建路1400排水管道实施翻转法内衬修复过程中，发现位于浦建路东绣路口和东建路口的管道不是1400圆形管道，而是高度1200mm宽度1600mm的箱涵式倒虹管。由于腐蚀性气体造成了整体腐蚀，钢筋外露的现象，需要进行及时的修复。 箱涵内部的情况箱涵内部淤泥堆积和腐蚀的情况淤积淤积腐蚀腐蚀倒虹箱涵修复方案的分析比较表（1）方案名开槽重排方案钢管内衬方案翻转法内衬方案施工方法说明 在箱涵的原有位置采用打钢板桩，然后采用大开挖，置换被腐蚀破损的旧管道。 打开检查井顶板将钢管管片吊入井内逐片推入管道内部，实施拼装焊接成钢管。 利用原有检查井将内衬材料翻转进入箱涵后实施加热固化形成连续内衬新管。 对原有管线的保护 需 要 不需要 不需要 对交通的影响 需要占据道路3根车道，十字路口开挖时对交通影响更大。 需要挖开井顶板，堆放材料等占用2根车道，对交通影响大。 只需要在翻转施工的检查井周边占用一个车道，影响小。 倒虹箱涵修复方案的分析比较表（2）方案名开槽重排方案钢管内衬方案翻转法内衬方案施工工期 工期较长 工期较长 工期很短 管道抗腐蚀性 差 一般 良好社会经济效益比较对道路交通影响大，大开挖带来的施工形象和社会效益不好，施工费用与其他相似。 管道内部焊接作业的安全和施工质量难以保证，工期长，施工费用与其他相似。 对道路交通影响小，施工质量可控，工期短社会效益好，费用与其他相似。 比较结果 不采用不采用 采 用 箱涵断面的内衬修复设计（1）一. 修复后提高箱涵流速，减少箱涵内沉积 本次的箱涵管道的前后为圆形管道，加上该箱涵结构为倒虹形式。根据现场实际情况的摸排结果发现，箱涵的底部有大量的淤泥和垃圾堆积，严重部分占到高度的约1/4，其原因主要是箱涵管道内污水的流速偏低，造成了垃圾和泥沙淤积的现象。所以，希望通过本次的加固工程来适当改变目前的状况。从现场测量得到，箱涵的尺寸为高度1200mm，宽度1600mm，周长为5600 mm。按照这个尺寸折算成圆形管道的直径为 5600/3.1416 = 1781 mm为了适当提高箱涵内部的水流速度，以减少底部的淤泥和垃圾堆积，本次的箱涵内部的内衬设计时，我们按照直径为1400mm的圆形管道来设计。为此CIPP内衬材料的直径需要采用这个尺寸进行设计。采用该尺寸的材料对箱涵进行施工时，要求与箱涵内圈周长保持一致。根据设计，在箱涵高度1200mm不变的情况下，箱涵的宽度达到1400mm时，可以满足上述要求。 箱涵断面的内衬修复设计（2）二二. 内衬材料大小设计，防止修复后皱褶内衬材料大小设计，防止修复后皱褶D1400圆形管道和箱涵内衬后的管道内周长计算如下。 D1400的周长为 3.141614004398mm 箱涵内衬后的周长为： 3.1416934226624664398mm在采用同一尺寸的内衬材料进行内衬施工的情况下，可以保证在箱涵管道内部不发生皱褶而影响水流。有关材料厚度，由于在停水的情况下，倒虹管道内一直有水存在，确保内外的水压平衡，材料受到的外压情况可以和圆管时同样考虑，所以厚度与D1400管道内衬厚度设计值相同，为18.0mm。箱涵断面的内衬修复设计（3）三三. 管道流量设计，确保满足排水能力管道流量设计，确保满足排水能力 D1400圆形管道和箱涵内衬后的管道内面积计算如下： D1400的面积为 （0.70-0.018）（0.70-0.018） 1.46 m2 箱涵内衬后的面积为 0.4670.4670.4661.20 20.2660.467-0.0184.398 1.41 m2 箱涵面积和前后圆形管道面积比为 1.41/1.46 97% 内衬修复后的箱涵面积和前后圆形管道的断面面积基本一致，可以确保正常的排水能力。 这样，由于原来箱涵断面面积偏大并产生了淤泥沉积，通过本次内衬修复，适当缩小可以提高箱涵管道内的污水流速，减少在倒虹管内的淤泥沉积，提高排水流量。箱涵的内衬施工示意图 箱涵预处理的主要步骤1.采用高压水冲洗车实施冲洗，去除表层污染物；2.对箱涵内部腐蚀严重的部位以及因腐蚀而强度降低的表层，采用铁制工具进行敲击剥离处理，露出强度较高的混凝土内层材料；3.采用具有和混凝土同等强度的快速水泥砂浆，对腐蚀凹陷处进行找平处理，把腐蚀严重和混凝土表面脱落的部位进行表面恢复；4.在砂浆找平的同时，对箱涵左右两侧做预处理，使处理后箱涵的宽度为1400mm ，高度保持1200mm不变；5.对箱涵的转角进行处理，使之成为接近以467mm为半径的弧形转角。CIPP翻转法内衬的主要步骤 准备工作砂浆找平、预处理插入辅助内衬管材料进口精加工 灌浸树脂 保冷出货管内衬加固施工管头部切开施工后管内检测善后工作施工完成空隙部位注浆翻转法内衬施工的现场情况翻转法内衬施工前后的比较施工后的工程质量检测（1） 1施工后箱涵内检测 在内衬施工结束后，用CCTV电视检测设备对内衬箱涵进行外观检测。要求已修复的内衬管在整个被修复区域内连续、无剥落、无凹凸和流通堵塞。2内衬箱涵厚度检测 对固化后内衬箱涵的厚度进行检测，其检测位置尽量避免在软管纤维的接缝处，检测点为内衬管的45度、135度、225度和315度的4点，然后取其平均值进行判断， t18.5mm时，厚度误差允许在030。施工后的工程质量检测（2）3材料强度的检测根据规定在现场制取材料样片或者现场同等条件下制作的样片，委托具有工程质量检测资质的第三方进行性能的检测，结果需要符合所示的强度要求。箱涵内衬材料的强度结果表性能项目 测试方法 规格值 实际测试结果弯曲强度 GB/T2567 31 MPa59.2 MPa弯曲弹性模量 GB/T2567 1724 MPa3280 MPa第一裂缝时弯曲应力 GB/T2567 25 MPa59.2 MPa上海同济检测工程质量检测站材料性能检测报告大型箱涵修复的施工实践的总结管丽环境技术（上海）有限公司采用翻转内衬工艺对浦建路大型箱涵管道的成功修复，为大型箱涵修复领域积累了宝贵的经验，该经验具有很好的推广意义和实用价值。同时，国内大型马蹄形、拱形等异型管道采用常规的修复技术修复效果不够理想，本次采用翻转内衬修复技术提供了箱涵修复的先例，可以进一步推广试用到其他断面。希望地下管线非开挖修复领域研制出更多更先进的管道修复方法，使管道的修复施工有更多的选择，更加的科学合理。谢谢大家！