軟管內(nèi)襯修復(fù)排水管道驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)初探

寧克遠(yuǎn) (北京海華通管道修復(fù)有限公司)

1、軟管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的一般原理

　　翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在國(guó)際上是成熟的、最早建立ASTM標(biāo)準(zhǔn)的修復(fù)技術(shù)，該技術(shù)最初由一位英國(guó)工程師Eric Wood研發(fā)出來(lái)，并以拉丁文“In situs forma”的縮寫Insituform 為工藝命名，目前已發(fā)展成一支專業(yè)化的跨國(guó)集團(tuán)公司，業(yè)務(wù)覆蓋全球四十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。隨后又有許多派生技術(shù)誕生，如美國(guó)的Inliner技術(shù)Superliner技術(shù)、比利時(shí)的 Nodiline技術(shù)、丹麥的 Multiling技術(shù)，德國(guó)的 AMEX 技術(shù)、Phoenix技術(shù)等等，國(guó)際不開(kāi)挖協(xié)會(huì)將這類技術(shù)統(tǒng)稱CIPP技術(shù)即Cured―in―place Pipe，這些都說(shuō)明了翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)的先進(jìn)性和巨大生命力。
　　 翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)是具有彈性柔軟外敷防水膜的毛氈管,以熱固性樹(shù)脂浸泡潤(rùn)濕后套入受損的原管中,利用水壓推進(jìn),使毛氈管向外翻轉(zhuǎn),并使含樹(shù)脂的氈管貼住原管壁,經(jīng)過(guò)加熱固化程序,在原管內(nèi)形成一條堅(jiān)固光滑的新管。它適用于不同材質(zhì)管線(陶土、水泥、鑄鐵、鋼)、不同輸送介質(zhì)(油、氣、水、化工原料)及不同幾何形狀管線的修復(fù)的需要。其內(nèi)襯層的連續(xù)性徹底改變了污水管接口的存在，具有一定的優(yōu)勢(shì)。
　　 上世紀(jì)九十年代初，這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)內(nèi)石油管道修復(fù)中首次得到應(yīng)用，隨后在燃?xì)狻⒐┧艿郎现鸩酵茝V，近兩年來(lái)，雨污水管道修復(fù)中也陸續(xù)有應(yīng)用報(bào)道。在國(guó)內(nèi),現(xiàn)階段的翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)在排水管道修復(fù)工程中應(yīng)用時(shí)，從設(shè)計(jì)到施工都必須執(zhí)行ASTM F1216標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)然，國(guó)內(nèi)的施工單位有必要建立相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但在指標(biāo)上至少不應(yīng)低于ASTM標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，同時(shí)從設(shè)計(jì)到施工還存在一個(gè)如何適應(yīng)中國(guó)排水管道實(shí)際情況的問(wèn)題，所以參考ASTM標(biāo)準(zhǔn)建立我們自己的驗(yàn)收規(guī)范已經(jīng)成為當(dāng)務(wù)之急。

2、ASTM F1216標(biāo)準(zhǔn)中排水管道軟管翻轉(zhuǎn)內(nèi)襯的驗(yàn)收規(guī)定

　　我們通過(guò)對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在執(zhí)行的ASTM F1216標(biāo)準(zhǔn)與1996年版區(qū)別不大，都是建立在認(rèn)定內(nèi)襯材料已經(jīng)達(dá)到基本的力學(xué)性能和防腐能力的基礎(chǔ)上的，如撓曲模量1724MPa、撓曲強(qiáng)度31MPa（如果相關(guān)的施工企業(yè)材料性能達(dá)不到這個(gè)水平，就沒(méi)有資格承攬相關(guān)工程）。壁厚設(shè)計(jì)時(shí)將舊有排水管道以“部分損壞管道”和“全部壞損管道”兩種情況加以區(qū)分。
　　所謂部分損壞管道通俗理解就是舊管結(jié)構(gòu)強(qiáng)度尚存，修復(fù)后的舊管道能夠支撐地層土壤壓力和動(dòng)荷載，相鄰的土壤提供足夠的側(cè)支撐。CIPP設(shè)計(jì)目標(biāo)是阻止流體漏出和滲入，能夠支撐由于地下水造成的靜壓頭載荷，因?yàn)橥寥篮蛣?dòng)荷載可由舊管道自身來(lái)承擔(dān)。承包方必須測(cè)量確定地下水位，CIPP襯層的設(shè)計(jì)厚度應(yīng)足以承擔(dān)地下水的靜液壓力。下面的方程用來(lái)確定CIPP厚度

這里：P-------地下水壓力 PSi
K------強(qiáng)化因子 一般為7.0
E_L-----CIPP襯層的遠(yuǎn)期彈性模量 PSi
υ----坡松比 一般為0.3
SDR---CIPP的標(biāo)準(zhǔn)尺寸
C-------圓度校正因子
q-------舊管的橢圓百分?jǐn)?shù)
N-------安全系數(shù)

　　全部壞損管道通俗理解就是舊管道不具備結(jié)構(gòu)完整性，不能支撐土壤壓力、靜液壓頭和動(dòng)荷載，舊管道的某些區(qū)段已經(jīng)缺失，或者由于流體、大氣、土壤和荷載的影響喪失了原來(lái)的形狀。修復(fù)后的襯管要能夠承擔(dān)外水壓、土壤和動(dòng)荷載構(gòu)成的壓力。壁厚從下式計(jì)算：

Q_t=C [32 R_w B‘ E‘（E_l I/D³）]^1/2 /N (X1.3)

式中： Q_t---管道承受的全部外壓
　　R_w---水力漂浮因子
B′----彈性支撐系數(shù)
　　　　E′---- 地層應(yīng)變模量
　　　　E_l---CIPP的遠(yuǎn)期彈性模量
　　　　I----慣性矩
　　　　C----橢圓度衰減因子
　　　　N----安全系數(shù)
　　　　D----舊管道的實(shí)際內(nèi)徑

國(guó)內(nèi)施工企業(yè)應(yīng)在測(cè)定內(nèi)襯材料力學(xué)性能的基礎(chǔ)上根據(jù)上述計(jì)算公式給出內(nèi)襯層厚度值。同樣性能要求的襯層，各企業(yè)需要的厚度是不一樣的，造成業(yè)主單位所要承擔(dān)的綜合費(fèi)用也是不一樣的。

3、國(guó)內(nèi)排水管道軟管內(nèi)襯的驗(yàn)收方法

　　在國(guó)內(nèi)，軟管內(nèi)襯技術(shù)應(yīng)用于排水管道修復(fù)的實(shí)際工程還不太多，使用的時(shí)間也不長(zhǎng)，基本上在近兩年才有應(yīng)用報(bào)道，總量在5公里以內(nèi)，包括境外如德國(guó)SAERTEX、日本湘南株式會(huì)社的少量演示工程，所以，在現(xiàn)階段執(zhí)行ASTM標(biāo)準(zhǔn)驗(yàn)收國(guó)內(nèi)工程是完全正確且必要的。但蘇州市許誠(chéng)先生在《中國(guó)給水排水》VOL22、No12報(bào)道的翻轉(zhuǎn)2次6毫米厚的襯層達(dá)到12毫米壁厚的工藝是極端錯(cuò)誤的，因?yàn)锳STM標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的厚度是一次成型的，這家施工單位兩次翻轉(zhuǎn)疊加而成襯管的結(jié)果對(duì)性能的提高沒(méi)有作用，效果是增加了工程成本。
　　我們知道，ASTM標(biāo)準(zhǔn)中使用了彈性（撓曲）模量的技術(shù)指標(biāo)，這項(xiàng)性能的檢測(cè)在國(guó)內(nèi)執(zhí)行起來(lái)難度比較大，至少能夠提供這種檢測(cè)服務(wù)的單位就很少，天津排水管理處在參考ASTM標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上引入了“環(huán)剛度”的概念，在國(guó)內(nèi)可操作行強(qiáng)，是值得排水管理行業(yè)肯定的，對(duì)我們專業(yè)施工企業(yè)來(lái)說(shuō)執(zhí)行起來(lái)也非常方便，因?yàn)椤碍h(huán)剛度”在排水管道設(shè)計(jì)和施工中是常用的，而且各地的檢測(cè)機(jī)構(gòu)都能提供相關(guān)服務(wù)，更重要的是可以現(xiàn)場(chǎng)取樣檢驗(yàn)，對(duì)保證施工質(zhì)量更具說(shuō)服力。
　　 這里，我們推導(dǎo)環(huán)剛度與彈性模量的換算關(guān)系。我們采用平行板外載法測(cè)量管材的環(huán)剛度執(zhí)行國(guó)標(biāo)GB/T5352，得出的初始管剛度值可以確認(rèn)與S=EI/D3的數(shù)值具有等效性，其中S---環(huán)剛度 N/m ；
　　 E---材料的彈性模量 ； I---單位長(zhǎng)度的環(huán)彎曲慣性矩 m4/m；D---管環(huán)的平均直徑 m。檢測(cè)結(jié)束給出了S---環(huán)剛度值就可以很容易地計(jì)算彈性模量了。

4、排水管理單位關(guān)心的幾個(gè)技術(shù)問(wèn)題

　　在軟管內(nèi)襯技術(shù)修復(fù)排水管道的推廣過(guò)程中，排水管理單位就軟管內(nèi)襯技術(shù)修復(fù)排水管道可能遇到的技術(shù)問(wèn)題表達(dá)了擔(dān)憂，其中頻率較高的幾個(gè)問(wèn)題很具有代表性，如：
　　 排水管道一般來(lái)說(shuō)敷設(shè)較深，為了保持地層結(jié)構(gòu)不被擾動(dòng)，能否利用現(xiàn)有窨井做到絕對(duì)免開(kāi)挖（包括口徑大于DN700的），這對(duì)交通、環(huán)境和市民生活有益。
　　 排水管道滲漏非常嚴(yán)重，特別是那些有修復(fù)要求的管道，我們所提供的軟管內(nèi)襯技術(shù)怎樣排除管內(nèi)積水的影響。
　　 排水管道內(nèi)壁要達(dá)到干燥要求是不現(xiàn)實(shí)的，我們所提供的熱固性樹(shù)脂配方能保證在水下固化或潮濕固化嗎？
　　 排水管道內(nèi)壁腐蝕嚴(yán)重，有些水泥已經(jīng)脫落鋼筋外露，內(nèi)襯層能夠防止被鋼筋扎漏嗎？
　　 排水管道的后期養(yǎng)護(hù)要經(jīng)常進(jìn)行，要求內(nèi)壁必須達(dá)到邵氏40D以上的表面硬度，我們能否作到？
　　 排水管道口徑都比較大，若采用水壓逆翻轉(zhuǎn)技術(shù)進(jìn)行安裝，大量的用水和加熱的問(wèn)題不容小視，處理不好可能影響施工的進(jìn)行？
　　 ……
　　 這些問(wèn)題的提出，都牽涉到我國(guó)排水管道自身的特點(diǎn)，如果我們不能妥善解決，足以否決這類技術(shù)在該行業(yè)的應(yīng)用，同時(shí)我們也非常感謝他們的質(zhì)詢，因?yàn)檫@給我們提出了技術(shù)進(jìn)步的方向，只有克服了這些技術(shù)難關(guān)，才能應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，這才是應(yīng)有的負(fù)責(zé)任的態(tài)度。

5、我公司軟管內(nèi)襯工藝的技術(shù)突破

　　經(jīng)過(guò)多年的研究和工程實(shí)踐，我公司已經(jīng)建立了完善的軟管內(nèi)襯修復(fù)技術(shù)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的浸漬樹(shù)脂配方、軟管制作方法和安裝工法，不僅能夠圓滿解決排水管理部門所關(guān)心的技術(shù)問(wèn)題，而且還實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)突破：
　　 （1）完全意義上的不開(kāi)挖工藝技術(shù)
　　 一般的排水管道都有窨井,口徑為φ600-700，有效地利用它來(lái)進(jìn)行內(nèi)修復(fù)作業(yè)意義重大。如果還要開(kāi)挖作業(yè)坑會(huì)帶來(lái)一系列的問(wèn)題，如造成已經(jīng)脆弱的管體和豎井的破壞、地面需要恢復(fù)、交通受到影響等。
　　 本公司在采用CIPP軟管內(nèi)襯修復(fù)管道時(shí)，完全利用窨井為作業(yè)孔，實(shí)現(xiàn)名副其實(shí)100%的不開(kāi)挖。這對(duì)于貫徹市府政令不開(kāi)挖修復(fù)在役管道提供了技術(shù)保障。
　　 （2）完全按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和驗(yàn)收
　　 本公司具備完全按照ASTM標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)和施工的能力。特別保證標(biāo)準(zhǔn)中未涉及但國(guó)內(nèi)需要達(dá)到的內(nèi)襯層表面硬度超過(guò)40D的指標(biāo)。
　　 （3）先進(jìn)的端口處理技術(shù)
　　 本公司的CIPP內(nèi)襯層成型以后，在端口位置還要進(jìn)行密封處理，采用Re-III專利技術(shù)完成，徹底摒棄了水泥密封等耐久性不良的落后手段，防止流體的環(huán)空竄通，確保CIPP內(nèi)襯層與舊管的結(jié)構(gòu)完整。
　　 （4）避免了水資源的浪費(fèi)
　　 早期，軟管襯里貼緊在舊管道內(nèi)壁采用的是水做加壓介質(zhì)，對(duì)大口徑管道來(lái)說(shuō)，動(dòng)輒上百噸的自來(lái)水不僅造成水資源的浪費(fèi)，甚至這些用水來(lái)自何處都會(huì)成為問(wèn)題，而且將其加熱還會(huì)造成進(jìn)一步的能源消耗。本公司改用空氣做動(dòng)力源，成功地解決了這一問(wèn)題。
　　 （5）提供適合的性價(jià)比。材料、技術(shù)的國(guó)產(chǎn)化在確保我們的工藝適用于我國(guó)排水管道現(xiàn)狀的同時(shí)更具價(jià)位優(yōu)勢(shì)。