翻转内衬CIPP工艺在矩形管道修复中的技术探讨

Technology

&Application

http://www.jsbwater.com

翻转内衬（CIPP）工艺在矩形管道修复中的技术探讨

文/田培培，李晓（天津开发区新新管道修复工程有限公司，天津300457）

　　摘要：城市地下管道的材质与形状的多样性决定了管道修复技术的多样化，因此，寻求一种能够适用于各类异形管道内衬的修复方法，是管道修复界共同的目标。本文论述了翻转内衬修复技术工艺，并向大家展示了一个将翻转内衬修复工艺应用在矩形管道中的成功案例，并指出了翻转内衬（CIPP）工艺的经济效益和社会效益，进一步拓展了应用范围，为管道修复界提供了一种适用性更为广泛的新技术。　　关键词：翻转内衬　修复　矩形管道　意义

一、前言

城市地下管网（包括给水、排水、燃气、热力、电信、电力、工业等管道），是城市赖以生存和发展的基础设施，是城市的“生命线”。这些“生命线”根据其用途不同，其材质和形状也各异。就管道材质而言，主要有铸铁管、钢管、预应力混凝土管和非金属管；就管道的形状而言，有圆形管、矩形管、椭圆形管等。

随着我国城市化的迅速发展，城市人口的快速增多，管线的负载日益增加，修复任务也越来越重，目前，地下管道的非开挖修复技术主要有：翻转内衬法、PE管穿插法、不锈钢衬里修复法、爆管法、缠绕法等。采用非开挖修复技术修复矩形或其他异形管道，是管道修复界亟待解决的课题，而利用翻转

内衬技术可恰到好处的解决这一问题，使得矩形和异形管道修复有了更加科学合理的办法。

二、翻转内衬工艺简介翻转内衬施工工艺是在上世纪80年代初，由英、美、日等国兴起的高新技术产业。应用这一技术可有效对直径100mm—3000mm范围内的埋地管道进行非开挖整体内衬修复。一次施工作业长度视管径和作业条件而定，一般为200-500米为佳。

采用非开挖翻转内衬技术修复重力排放的污水管道，可直接利用原窨井和检测井分段施工。该工艺少开挖甚至免开挖，施工速度快，无污染，对道路交通和地面设施影响小，不扰民。简化了城市地下管线维修的各种条件，降低了施工成本，同时强化了管线功能，如承压、减阻、

阻垢、耐腐蚀，提高了管线的整体密封性。经内衬后的管线使用寿命可延长30—50年。

其技术原理是：将具有防渗透耐腐蚀保护膜的纤维增强复合软管作为载体，经浸渍环氧基聚合物及合成树脂后，在水压或气压的作用下，使复合软管从待修管线的一端反衬进入已清洗后的待修管道中，直至另一端。由于复合软管的柔韧性极强，因此，无论待修管道的形状如何，内衬管在压力作用下，都能与待修管线内壁紧密粘合，经固化后使待修管线形成整体性很强的复合管。其工艺流程如下：

确定作业段、断管——TV内窥检测——管线清洗——TV内窥检测——反衬作业——固化作业——管端口处理、TV内窥检测——闭水试验及验收——原井恢复、作业坑回填、路面恢复。

62

水工业市场2009年第1-2期

Technology

http://www.jsbwater.com

&Application

技术与应用

三、翻转内衬工艺（CIPP）

（3）非开挖翻转内衬法。在矩形管道修复中的应用

在这三种方案中，HDPE管齐鲁石化公司排海管线老穿插内衬法或缠绕内衬法仅适用区支线建设投产于1987年7月，于圆管，用于矩形管内衬后管道采用现浇钢筋混凝土建设，该过流断面至少要损失37%左右；管道为宽1000mm、高800mm采用不锈钢衬里法，不仅工程造的矩形管道。设计最大排水量价高，而且内衬安装困难。若采3200m3/h。该管道的底板、侧板用翻转内衬法对该矩形管道进行厚200mm，顶板厚150mm，管线修复施工，除该工艺具有的一般位于人行道下，距车行道1米，优点外，它还具备其它修复工艺管线周边为居民区和农田。

无法企及的优势：①最大可能的齐鲁石化公司在实施管线减小了过流断面的损失；②内衬普查过程中，根据该管线上下游管与原管壁紧密粘合，提高了管水量的统计分析及取点检查，断线的整体密封性，修复效果明定70%管道的底部严重腐蚀并泄显；③纤维增强型环氧基聚合物露，亟待修复。项目立项后施工内衬软管的物化性能优良，可以方对管线全线进行了TV内窥检满足化工污水管线的使用要求；测，结果大部分管道底部混凝土④可耐温度高达150℃的高浓度经腐蚀已裸露钢筋。见图1。

化学介质。⑤可根据原管的形状（一）管道修复施工方案的确及排量的要求设计内衬管形状，定

满足流动性能稳定及介质内的杂1、施工工艺的比较与筛选质不易沉淀的要求。

通过对该工程具体地理位置2、翻转内衬法在矩形管道及腐蚀情况等条件的分析初步拟修复中的设计思路及其理论依据

定方案为：

（1）待修管线的特点

（1）非开挖HDPE管穿插内齐鲁化工排海管线老区支线衬法或缠绕内衬法。

有两个特点：①管道为矩形钢筋（2）非开挖不锈钢板内衬混凝土排水管；②管线腐蚀破损法。

严重、介质成分复杂，对内衬材

料要求高。

（2）设计思路

①经反衬作业后，由于复合纤维增强软管与混凝土矩形管内壁相互粘结，构成整体性很强的钢筋混凝土加内衬的复合管道。内衬复图1　修复前矩形管道内腐蚀状况图

合软管不仅可

以对原管进行内表面防护，而且浸渍的环氧基聚合物还可对原管线已形成的破损缺陷进行较好的修复，有效延长了原管的使用寿命，这点是其他修复工艺无法做到的。

②根据流体力学原理,在同等截面积下，矩形管的切应力沿管道内壁分布并不均匀，到矩形的直角处达到最大，且直角处易形成涡流，因此极易囤积固态物质，这不仅会增加水流阻力，而且还减少了过流断面的面积；断面形状为圆形或接近于圆形的管道流动性能比矩形管道好，不易囤积固态物质。

因此，该工程最终将矩形过流断面的四角处设计为圆滑弧线，这样，尽管断面面积略有减少，但弧线的设计却大大降低了涡流的形成几率，减小了流体的沿程阻力，提高了排水量。

（3）管线附加功能创意的形成

地下管线一经建成后，对其再度修复与改造的难度是相当大的，而且，如果对地下设施进行“开膛破肚”似的改造或修复，则地表不可能恢复原样，单就这一点它又远不如地面设施容易改造与改建，因此它有相当强的不可逆性。另外，随着社会的不断发展，人口的不断增多，地上空间资源变的非常紧缺，早在初期，我国就将眼光投向了地下空间的开发与利用。在60年代、70年代我国就建设了一批地下工厂、早期人防工程和北京、天津地下铁道。上世纪80年代各大城市陆续修建和正在规划着适合我国特点的地下综合体工程。

水工业市场2009年第1-2期

63

技术与应用

Technology

&Application

http://www.jsbwater.com

但是，在市政管网建设方

面，我国对地下空间的利用就显得不够科学，供排水管道仅用于供排水，敷设管线时也很少考虑将来的老化破损问题，当发现管线出了问题，动辄采用全线开挖，而且在同一地段若想敷设其他用途的管线（如光缆，电缆等）则需要重新开挖，在开挖过程中难免会影响到临近的原有管线及其他地下设施。

许多发达国家很早就认识到地下空间集约化管理的重要性及实用性，如何让排水管道形成多功能的作用，更是他们多年来研究的课题，比如①在地下设置共同沟，将多种管线埋设在该共同沟内，将来改扩建时就非常方便；②市政管网敷设或修复时在管道断面周边预留出一定的管线敷设空间，为将来其他线路的铺设做准备，既经济，又实用。该创意不仅适用于矩形管道，还适用于卵形或圆形等管道等。基于此理念，最终决定设计断面形状如图2：

管就被固定在矩形管的上部，经内壁TV内窥检测合格后，开始反衬作业（作业长度视现场具体情况而定）、固化作业、闭水实验及验收等工序。

具体流程见图3。

响排水量，充分发挥管线的极限输送能力；预留的管可有效对地下设施二次开发；总工程综合造价相当于权限开槽施工法相比较可节省50%以上。

五、结语

天津开发区新新管道修复工程有限公司首创将翻转内衬工艺应用于矩形管道修复，在管道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，有着不可估量的社会效益和经济效益。尤其是对地下管道空间二次开发和利用的创意更是顺应了现代环保的理念和资源开发再利用的趋势。

但是，任何一项新技术的诞生和发展，都是一个逐渐完善和规范的过程，随着翻转内衬施工工艺的不断发展，也需要管道同仁们不断更新和完善与之相对应的施工规范和检测技术。同时，随着社会竞争的日益激烈和人们生活质量的不断提高，地下管线非开挖修复领域也需要研制出更多更先进的管道修复方法，以满足社会生产生活的需要。

图3

参考文献孙曼灵.环氧树脂应用原理与技

图2

其中：①、②是为将来敷设电缆、光缆等预留的过线管。

（二）翻转内衬法施工流程过流断面确定以后，在①、②位置预设PE管并固定，同时原矩形管底部与两侧全线采用混凝土恢复，待混凝土充分凝固后PE

四、社会与经济效益分析该工艺利用原井施工，全线不开挖，不影响交通、不污染环境、不破坏地面设施，不影响周边绿化，施工噪声小，基本不扰民，具有非常显著的社会效益。

该工艺施工过程中，施工费用低，安装速度快，无大型设备；材料匹配合理，节省原材料，浪费少；截面损失小，不影

术.北京:机械工业出版社,2002.9,213-242

俞蓉蓉，蔡志章.腐蚀与防护.北京:石油工业出版社,1998.11,9(2):229-235

沃丁柱等.复合材料大全.北京:化学工业出版社,1998,1(4):12-15蔡志章等.管道翻转法内衬工程施工及验收规范(试行).企业标准Q/XXGX0216-2005

水工业市场2009年第1-2期