浸渍玻璃纤维软管拉入式内衬施工工法.docx
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浸渍玻璃纤维软管拉入式内衬施工工法
浸渍玻璃纤维软管拉入式内衬施工工法
1.前言
随着中国经济的持续发展和城市化进程的不断加快,城市地下空间管线日益增多,管网规模不断扩大。
大批市政排水管道由于铺设时间较长,在常年的运行过程中,部分管道由于地基沉降或地面动荷载过大引起部分管道本身发生结构性损坏,造成污水泄漏或地下水渗入管内形成沉淀结垢,排水不畅。
因此,有必要对年久失修管道改造更新。
市政排水管道区别于燃气、供水等压力管线的两个特点是管道敷设较深(国内已经有达到15米深的排水管道),而且大多在人口稠密、商业繁华的市区,并且管道四周充塞着其它管网(例如:
热力管网、燃气管网、电力管网、通信管网等),开挖破路导致的通行压力较大,深基槽距离建筑物较近等原因。
导致很多管线不具备开挖条件,致使管网更新改造困难。
为此在进行管道内衬修复设计时充分利用窨井口,尽可能保证100%不开挖路面,排水管理部门也已经将其列为修复技术选择时的先决性条件。
非开挖技术实际上就是在旧管道内重新铺设一条管道。
在旧管道内壁上形成一种具有结构性强、抗腐蚀的内衬层。
2.工法特点
施工时间短。
内衬管材是在加工车间按照实际测量管道长度(即两个窨井口之间的距离)加工完成后运至施工地点。
现场施工一般至多需要12小时即可完成。
内衬管耐久实用。
内衬材料耐腐蚀,耐磨损,硬度高(巴柯尔硬度大于40)符合管道后期养护的需要。
不开挖路面。
减少对交通的阻碍。
修复后的管道内壁表面光滑。
提高了管道的流量。
3.适用范围
适用于老、旧雨污水管网因地上建筑物、绿化、道路等原因无法按照传统施工方法开槽下管的工况。
4.使用材料
4.1软管基础材料:
玻璃纤维、涤纶纤维、防护膜
4.2软管结构见表1
表1软管结构
序号
名称
各结构材料
备注
1
外层
保护功能外膜
2
结构层
玻璃纤维、树脂
3
面层
涤纶纤维、树脂
4
内层
防护内膜
安装结束后剥除
4.3浸渍树脂:
主剂是不饱和聚酯树脂,约占树脂总量的80%。
助剂共有六种,约占树脂总量的20%。
在已经浸渍了树脂的软管安装就位并固化成为玻璃钢内衬层以后,防护内膜就完成了它的使命,所以被揭除。
这样浸渍了树脂的涤纶纤维层就成为与污水接触的面层,树脂含量高,具有极佳的耐腐蚀和抗渗透性能,同时具有极好的表面硬度(巴柯尔硬度40D以上),耐磨耗。
浸渍了树脂的玻璃纤维层则成为承担内衬层结构强度的主体,它贡献了内衬层的机械力学性能,所以称为结构层。
5.浸渍玻璃纤维软管拉入式原位固化法内衬工艺原理
软管拉入法工艺的基本原理,见下图:
STEP1衬管拉入旧管STEP2衬管充气膨胀
STEP3衬管加热固化STEP4衬管附着管壁
图2内衬施工流程图
编制施工组织设计
6.内衬层壁厚设计
按照中华人民共和国行业标准《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T210-2014)规定,内衬层壁厚设计是在对旧管道残余性能评估的基础上,结合地表水位和动荷载的测量等影响因素,确定内衬材料的弹性模量,计算出内衬层壁厚。
本工程包括了混凝土管道和波纹管,其中波纹管结构强度已经不存在,所以下述两个公式都会用到:
(1)对部分缺损的排水管道,宜采用下式计算:
这里:
P---地下水压力
K----强化因子
EL--CIPP衬层的远期弹性模量
υ----坡松比
SDR---CIPP的标准尺寸
C----圆度校正因子
N-------安全系数
q-------旧管的椭圆度
(2)对全部缺损的排水管道,结构强度已经不存在,如本工程中的波纹管,宜采用下式计算出内衬层壁厚。
式中:
Qt----管道承受的全部外压
Rw----水力漂浮因子
B′----弹性支撑系数
E′----地层应变模量
EL----CIPP的远期弹性模量
I----惯性矩
C----椭圆度衰减因子
N----安全系数
D----旧管道的实际内径
7.前期准备工作
7.1技术准备
组织现场勘查,根据建设单位提供的技术资料进行管线的勘查定位。
勘查人员在现场勘查的过程中必须弄清管线的弯头、门井的准确位置、管道的埋深及陡降点,对局部须换管开挖的点位的地下障碍(煤气、自来水、电力、通讯等),在施工前请有关部门人员到现场指认障碍,刨试坑确认。
观看管道CCTV内窥检测视频资料,充分了解管内状况,若与修复设计方案有异议,应及时提交报告给设计单位。
研究制定出施工各环节、各阶段和特殊位置的技术措施、安全措施和保证措施,进一步完善施工方案。
7.2人力资源配置
表2劳动力配备表
序号
工种
数量(人)
备注
1
下井作业
2
2
电工
2
3
司机
3
4
起重工
2
5
锅炉工
3
6
CCTV检测
3
7
下井配合
4
8
高压水操手
4
9
杂工
6
10
壮工
6
合计
35
7.3材料、机具准备
表3主要材料供应
名称
型号/规格
数量
备注
软管
1、每段软管要比实际需要。
2、树脂组合物要根据需要逐步到位即可。
浸渍树脂
防划板
表4施工设备、机具准备
工序
序号
要设备情况
用途
运输
起重
1
吊车
装卸内衬材料加工车间和作业现场
2
物料运输车
运载内衬材料从加工车间和作业现场
3
叉车
装载小件物料临时搬运专用工具
4
自制物料平板车
装载内衬材料使其平稳下到检查井内
搅拌浸胶
5
真空泵
用于浸渍树脂
6
电搅拌釜
转速200—800转/分钟
7
压辊
辅助用于浸渍树脂
8
碾压浸渍传送平台
用于浸渍树脂,定厚
9
气压注料组合装备
用于物料转移、计量
10
冷藏室
用于物料冷藏保温
打堵调水
11
潜水泵
现场临时调水和排水专用
12
堵水气囊
截流上下游管道和支管水流作用使其暂时性断水
13
发电机
工地用电
下井作业
14
空气呼吸器
下井作业人员操作专用
15
防毒面具
下井作业人员操作专用
16
潜水装具(轻潜)空气机
下井作业人员操作专用
17
轴流风机
供下井作业管道内通风
内窥清洗
18
CCTV检测设备
管道坡度测量激光测距管道内冲洗情况监测
19
多功能养护车
自吸污水过滤使用清洗管道及清理杂物
20
高压水清洗设备
管道清洗
21
水罐车
管道清洗设备用水
22
承插接口处理用具
需要时用
修复施工
23
发电机
供作业现场动力和照明用电
24
卷扬机
管道内衬材料下料时牵引专用
25
机动绞关
用于管道内清理杂物和运送牵引绳
26
气体混合器
调节混合气体温度和压力
27
端口密封液压装具
用于安装Re-4衬筒
28
空压机
管道内衬材料充气使其膨胀与管道内壁紧贴达到固化标准
29
蒸汽发生装置
管道内衬材料充填蒸汽加热使其达到固化标准温度
30
切割机
管道内切割内衬材料和扎头专用
31
CIPP修补器
点位修补施工
32
衬管盲堵短节
用于衬管拖拉、吹胀、加热等
7.4施工现场准备
7.4.1选定项目部位置、施工队伍进驻的场地、存放材料区域、弃渣土淤泥路线和位置、机械设备停放位置、临时动力线的位置。
7.4.2解决临时水、电的来源问题。
7.4.3安装临时调水机具、临时管线的架设。
7.4.4交通安全及环境保护事宜。
7.4.5施工进场后,必须设置专门安全员,负责施工安全工作,制定各项施工过程中的安全预案,监督各项安全制度落实。
7.5作业设备安置及交通疏导措施
7.5.1在实施施工的区域两端采用反光板固定围挡,其余两侧采用钢彩板进行围挡,并在围挡处或相关路口设立警示牌与交通疏导标志牌。
7.5.2路口设置明显的交通标志,指导车辆渠化分流。
同时,为确保施工和行车两不误,在每个封闭施工点各设2名具备交通管理知识的交通管理员,实行不间断值勤,维护交通秩序和行车安全,确保正常施工作业和防止交通事故。
交通疏导员分班全天候指挥施工区域交通,疏导员上班时按要求穿反光马甲,佩戴袖章,装备指挥旗和对讲机,按交通指示牌和交警部门批准的疏导方案指挥车辆行驶。
7.5.3加强与各方的沟通,积极配合做好交通管理及环境保护工作。
7.5.4建立与交警部门联系的直通道,及时反馈现场交通状况,在交通高峰期必要时请交警到现场协助指挥,当严重塞车或突发事件时及时请交警到现场指挥并按应急方案进行分流。
7.5.5根据工程分段布置情况,施工场地合理安排进出车道,做到各行其道,工程车严格按指示和交通指挥员指挥行驶,礼让其他车辆,通车道上禁止白天占道装卸施工材料。
7.5.6交通疏导小组每天必须对管理范围内路段进行巡查,发现有阻碍交通的障碍物或道路损坏时及时清理、维修,处理不了的问题,及时反馈到项目经理部,并与交管部门沟通。
7.5.7施工范围内车行道和人行道按规定设夜间警示灯,确保车辆行人道通行安全。
7.5.8在本工程现场周围配备、架设并维护一切必要而适当的标志牌,为其施工和行车提供安全和方便,在夜间施工时,将增加设立足够数量、鲜明、规范的、符合夜间交通的安全设施。
7.5.9设立安全标志,所有标志的尺寸、颜色、文字与架设地点均采用得到交警部门和监理认可的材料。
标志牌包括:
警告与危险标志、安全与控制标志、指示标志与标准的道路标志等。
7.5.10散体物料运输严格按市政府相关文件规定,对物件进行覆盖,严禁物料散落污染路面,影响交通。
8现场施工作业
浸渍玻璃纤维拉入法内衬修复旧管道的工艺流程为:
堵水、调水——管道清洗——管道检测——内衬软管安装固化——修复后检测。
8.1施工流程要点说明
8.1.1堵水、调水
系统调水的直接目的是降低施工作业段的水位。
通过加设临时泵站等措施解决待修复管段的污水排放问题,然后进行封堵,使待修复管段不再有来水压力。
如此,既能保证施工,又能保证施工沿线百姓的正常生活。
封堵方法:
首先,由潜水员下井清理待修复段上游(来水)2米内管道和井底杂物和垃圾,放入气囊开始充气,压力达到0.5Kg/cm时撤出潜水员,继续加压至1.0Kg/cm并保持这个压力,在井口横置工字钢,固定气囊牵引绳和进气阀门、进气管等在工字钢上完成封堵。
如果可能,可以在2—3个作业坑之间加气囊,因为这样有利于后期操作,当然也会加快施工进度。
待修复管段间共存在27多个入流口,都需要根据管径大小加装适当口径的气囊,同时还要保证支流的来水排沥事宜。
经与甲方协商,管道上游来水都排到附近雨水管道。
8.1.2高压水清洗
采用自吸式管道清洗车,可吸取管道内的污水。
自行过滤循环使用,节省时间,节约水资源。
与清洗车配套平面式管道清淤专用喷头,清洗要求确保管道底部得到彻底的清淤和清洗,同时不会对原有管道产生破坏性的影响,达到修复管道之前的基本要求:
清垢率95%以上,无块状杂物等。
清洗完成后请留一根绳子在管内,方便下一工序的施工。
8.1.3管道检测和修补
后期检测的目的是确认待修管道是否达到了修复工艺的要求,不能有石头及大面积泥沙、淤泥,外露的钢筋、尖锐突出物、树根等必须去除,管道弯曲弧度应小于300,管道接口之间若有错位,错位大小应在管径的10%以内,错口的方向形状必须明确,管道内部管壁要基本光滑平整。
8.1.4软管拉入待修管道
软管是用牵引机从井口拉入管道的,拉入过程保持流畅、匀速,起重机、上井口、下井口的牵引机要默契配合,随时观察物料的拉入情况,牵引机的牵引力不小于3吨。
8.1.5连接充气设备
将蒸气管、空气管都连接在混合气体装置上,混合气体装置的出口与物料的入口端的充气装置通过气管连接,软管的尾部通过气管与尾部气体接收装置连接,各连接口密封完好,连接气管通气顺畅。
8.1.6安装排水管
由于在用蒸汽加热,吹起的物料在固化过程中,蒸汽温度降低,会有大量的冷凝水生成,聚集在软管底部,造成底部温度低,影响树脂的固化。
利用软管穿入材料内,将底部积水排除,保证整体材料固化的顺利完成。
8.1.7软管固化
此过程是大量树脂的固化过程,要保证玻璃纤维树脂材料能够紧密地和原管道贴紧,同时还要保证不破坏原管道,在不同的固化阶段需严格控制不同的压力,不同的温度阶段做不同压力调节。
根据现场配料采样的固化实验数据,结合实际的材料、环境等其他因素,制定温度和时间的控制方案,使固化过程顺利的完成。
根据温度与压力的数据采集,通过对蒸汽与空气混合装置阀门的调节完成物料的整体固化过程。
在固化过程中严格保持入口温度与出口温度差在一定允许值内。
始端与末端之间的内部温度差过大时,改变混合气体的流量,保证热量在材料衬里中更好的传输。
8.1.8软管冷却
固化完成后,关闭蒸汽锅炉,衬层会应慢慢冷却。
或可利用压缩空气进行冷却,外部温度应以2℃/分钟的速度降低到38℃。
8.1.9端口处理
撤除管口的充气装置;切割端头;脱除衬管内膜;端口做密封处理。
8.1.10修复后进行CCTV检测,留下影像资料备案。
8.2管内破损漏点的修补处理
由于本管线运行中不均匀沉降造成个别错位严重,接口有漏水现象,根据其实际破损程度,视内衬需要可以采用以下具体的预修补措施:
8.2.1对于管道腐蚀面积较大、漏水严重的位置的点位修补可采用CIPP玻璃纤维点位修复技术或不锈钢双胀环法点修复技术。
具体修补方法为:
(1)玻璃纤维点位修复技术中必须保证固化后玻璃纤维与固化树脂充分融合;修复后的环状修复带宽度不小于450mm,厚度不小于3mm;管道修补后可耐强酸强碱,使用寿命不低于30年;所采用修复技术应具备在管道里具有少量水的情况下作业能力;要求修复后的材料与管道连接处光滑顺畅,无台阶过度。
(2)不锈钢双胀环法点位修复技术要求安装于管道内壁后可承受的额定压力值为20bar;管道修补后可耐强酸强碱,使用寿命不低于30年以上。
8.2.2在坏损错位特别严重的部位,影响衬管拉入时,需要及时报告监理和建设单位,共同商议后在进行修复。
旧管道修复属于隐蔽项目,各类病害千奇百怪,出现未遇见过的特殊状况也是正常的。
需要及时通报监理,与设计、建设方协商提出解决方案。
8.3施工注意事项
8.3.1管道内衬安装作业前进行管道CCTV内窥检测,管内不能有石头及大面积泥沙淤泥,外露的钢筋、尖锐突出物、树根等必须去除,管道弯曲弧度应小于30,管道接口之间若有错位,错位大小应在管径的10%以内,错口的方向形状必须明确,管道内部管壁要基本光滑平整。
8.3.2大型机具、运输车辆按指定地点停放,并保持清洁整齐。
8.3.3施工的水、电、蒸汽、风机等临时设施整齐、规范、安全,用后及时归位,并确保不影响交通,不会存在安全隐患。
8.3.4如果管道弯曲弧度大于30°,管道接口之间错位大小在管径的10%之上,应及时通报监理,与设计、建设方协商解决方案。
8.3.5如果管道渗漏造成影响内衬施工质量,应采用点位修补工艺进行堵漏。
9内衬修复质量验收
9.1管道修复100%不开挖路面,不影响交通。
9.2内衬层达到的技术指标
按照中华人民共和国行业标准《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(CJJ/T210-2014)规定,本工程拉入式原位固化法修复内衬层性能指标:
弯曲强度:
>120MPa
轴向拉伸强度:
>100MPa
弯曲弹性模量>12000MPa
9.3工程中内衬层质量检测
9.3.1材料检查
进入现场的材料应满足:
主要产品应提供产品标示集产品质量合格证,供应商应提供修复产品的性能检测报告。
树脂浸渍软管的外观不得有破损,软管经碾压后厚度均等,软管表面无大面积褶皱,树脂内无气泡。
9.3.2内衬层质量验收
(1)衬管内壁检测必须符合:
表面无鼓胀,无未固化现象,表面不得有裂纹,表面不得有严重的褶皱。
(2)衬管端部切口与井壁平齐,封口不渗漏水。
(3)衬管内表面不能留有塑料膜,脱模干净、彻底,不得有残留。
(4)衬管实测实量应符合下列要求:
衬管厚度应符合设计要求,衬管厚度检测位置为衬管圆周均等四点,取其平均值,衬管设计厚度误差允许在±12.5%。
(5)衬管取样试验应符合下列要求:
采样数量以每800m取一组试块,每组3块。
试块一般在施工现场直接从衬管端部截取。
受现场条件限制无法截取时,可以采用和施工条件同等的环境下制作试块,试块强度必须符合设计标准。
(6)衬管竣工验收技术资料应具备:
热固性树脂应有质量合格证书,并应在符合储存条件质保期内使用;施工前后排水管道CCTV检测录像资料;衬管试块测试资料。
9.3.3分部、分项工程隐蔽工程验收
在施工过程中,我公司承诺对主要工序严格按照国家道路验收标准,按照招标文件要求及时报请监理单位、发包人和质量监督站进行隐蔽工程验收。
10全内衬施工中需要的其他辅助施工项目
10.1清除管内异物
10.1.1管内疑难异物
在内衬修复前,需要清理管道,但管内会存在:
(1)工程垃圾、建筑垃圾和生活垃圾等进入下水道,卡死管道而造成堵塞;
(2)绿化中一些植物的须根伸入管道,以及菌类植物在管道中的生长,久之形成堵塞;
(3)施工中清理不净,接口处有沙浆挤入下水道,造成下水道的沉淀和淤积;
(4)有大量含有脂肪的污水排入管道,使排水断面减少而堵塞。
10.1.2管内异物的清除方法
(1)水力清通
水力清通方法是用高压水射流对管道进行冲洗,将上游管中的污泥排入下游检查井,然后用吸泥车抽汲运走。
水力清通方法操作简便,功效较高,工作人员操作条件较好,目前已得到广泛采用。
(2)机械清通
当管内淤塞严重,淤泥已粘结密实,水力清通的效果不好时,需要采用机械清通方法。
机械清通工具的种类繁多,按其作用分为:
A、耙松淤泥的骨骼形松土器;
B、清除树根及破布等沉淀物的弹簧刀和锚式清通工具;
C、用于刮泥的清通工具,如:
胶皮刷,铁簸箕,钢丝刷等;
(3)采用气动式通沟机与钻杆通沟机清通管道
气动式通沟机借压缩空气把清泥器从一个检查井送到另一个检查井,然后用绞车通过该机尾部的钢丝绳向后拉,清泥器的翼片即行张开,把管内淤泥刮到检查井底部。
钻杆通沟机是通过汽油机或汽车引擎带动一机头旋转,把带有钻头的钻杆通过机头中心由检查井通入管道内,机头带动钻杆转动,使钻头向前钻进,同时将管内的淤泥物清扫到另一个检查井中。
10.2管道内窥复测
10.2.1技术要求
依照《城市排水许可管理办法》、《城市排水监测工作管理规定》、《城市地下管线探测技术规程》等相关规范和标准,结合采购方要求组织施工,接受采购方、监理及相关部门的检查、监督,施工质量达到检测管道的要求。
在进行管道结构性检测前应先对被检测管道做预疏通清洗,使管道内壁无污泥或杂物覆盖;管道中的水位直接影响检测质量,因此,在检测之前,应对管道内的积水实施堵截、导流,尽最大可能将被检测管道内的积水减小到最少。
封堵管段应符合现行的行业标准《排水管道维护安全技术规程》CJJ6和《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》CJJ/2007的有关规定。
(1)排水管道检测图像必须真实、准确反映客观事实。
每段管道检测影象记录应连续,完整,录象画面上方含有“起始井及终止井编号、管径、管道材质、检测方向(逆流或顺流)、管道类型、检测时间”等内容。
在终止检测时,要在画面上输入“检测结束”的简写代码“JCJS”或“检测中断”的简写代码“JCZD”并注明无法完成检测的原因。
对各种缺陷、特殊结构和检测状况应作详细判读、量测和记录。
(2)检测成果包括:
排水管道检测录像;排水管网内部状况检测评价报告;管道缺陷修复建议及修复方法。
缺陷的类型和代码宜在现场确认并记录。
现场检测完毕后,应由第二者根据录象复核。
管道内各种缺陷的几何尺寸应由CCTV内窥检测设备所具有的软件分析标出准确的数据。
对无法确定的缺陷类型或等级必须在评估报告中加以说明。
缺陷图片应采用现场抓取最佳角度和最清晰图片的方式,特殊情况下也可采用观看录像抓取图片方式。
表5CCTV检测辅助机具
工序
序号
主要设备情况
用途
打堵调水
1
潜水泵
现场临时调水和排水专用
2
堵水气囊
截流上下游管道和支管水流作用,使其暂时性断水
3
发电机
现场用电
4
空压机
气囊撑起
下井作业
5
空气呼吸器
下井作业人员操作专用
6
防毒面具
下井作业人员操作专用
7
潜水装具(轻潜)
下井作业人员操作专用
8
轴流风机
供下井作业管道内通风
管内清洗
9
高压水清洗设备
管道清洗
10
多功能养护车
自吸污水过滤使用清洗管道及清理杂物
11
水罐车
管道清洗设备用水
12
金杯车
现场交通代步
现场安全
13
交通警示标志
检测区域安全防护措施
(3)下井作业人员要求
下井作业人员必须持有经安全技术部门培训取得的下井合格证件并遵守《中华人民共和国城乡建设环境保护部标准》和《东莞市排水管理处下水道疏通养护安全操作规程》,采取有效地安全措施,方可下井操作。
11.环保措施
现场禁止吸烟,电、气焊接作业时应清理周围的易燃物,消防工具齐全,并定期检查;错峰施工,加强噪音管理,控制噪音污染。
切实加强火源管理,安放灭火器;完工后恢复现场,做到工完场清。
12.效益分析
12.1经济效益
使用本工法,成功完成了泵站出水口与东莞市外环河联通,施工便捷,节省东莞市外环线道路占用及破除、外环线绿化的砍伐。
共计为节约50万元。
12.2社会效益
能够明显改善老、旧管网因诸多客观因素导致无法使用但改造困难的现象。
能够利用本工法在老、旧破损管道内重新构建结构层,使其满足原有使用要求。
13.应用实例
本工法成功运用在“东莞市中心城区2019年6处积水片改造工程”施工中,并取得了很好的效果,创造了可观的经济效益、社会效益,技术成熟,适用范围广,安全可靠,值得推广使用。
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