供水管道非开挖内衬修复方案
以下方案专门为自来水供水的供水管道内衬修复方案。
1 CIPP整体现场固化内衬修复
1.1 CIPP整体现场固化内衬修复法技术介绍
CIPP整体现场固化内衬修复法，于上个世纪80年代起,在世界范围内广泛地运用在给排水，燃气及石油化工的管道翻新上，以其施工速度快，管材质量好，占地面积小等优点迅速得到广泛认同。
CIPP整体现场固化内衬修复法可以被运用在口径100毫米至1500毫米的管道翻新修复上。在排水领域现场固化法甚至可以修复两米以上的巨大管道。旧管材质包括铸铁，钢，混凝土，塑料等等。现场固化工艺的衬管可通过45度，甚至90度弯头（视具体情况而定），每次穿管长度可达几百米。
1) 设计
现场固化工艺可以根据原有管道的情况和业主的实际需求,以美国ASTM F1216 标准为依据，将衬管设计成结构性衬管（完全不依托于原有管道，可以独立承受内压和外压），半结构性衬管（部分依托于原有管道，可以独立承受内压和地下水压）或非结构性衬管（可以独立承受内压，依托于原有管道承受外压）。
2) 材料
A 聚酯针孔毡
当衬管设计成结构性衬管或半结构性衬管时，在编织布衬管内加一层或多层聚酯毡，每层毡都缝成筒状可层层叠加。毡同树脂混合固化后形成的管壁可承受不同的外部压力。
B 聚合物涂层
根据管道输送媒介的不同，可选用不同的涂层。用于给排水管道更新的涂层是低浓度聚乙烯(LLD-PE)。这种材料不仅有很好的防漏水性能,而且它光滑的表面使其可以减少水流带来的摩擦阻力，提高管道更新后的输送能力，同时这种材料经过食品卫生检验，完全可以用在饮用水。
C 粘合剂
用于自来水管道更新的粘合剂也是经过食品卫生检验，完全可以用在饮用水上的不饱和树脂。不饱和树脂拥有高度的柔韧性,这使它能够抵抗管道的移位和地面的震动,同时其强大的粘合力是其他任何一种粘合剂所不可比拟的。粘合剂由不饱和树脂和固化剂二部分组成，按一定的配比混合搅拌。
1.2 整体现场固化内衬修复CIPP法的安装
1) 施工准备
对施工现场进行勘查，确认图纸和有关资料的正确性并确认翻转方法。翻转方法根据ASTM F1216-03共有2种：一种是气翻，一种是水翻；本次工程采用水翻技术。然后确认翻转长度，对口径小于375mm的管线，其翻转长度主要受翻转工艺的限制；对口径大于375mm的管线，其翻转长度还受到如衬管大小，重量，运输能力，养护过程中的用水，完全加热以及翻转舱容量等因素制约。
翻转法需要的临时场地占用情况（以一个翻转作业循环为例）：
开始井：搭建2.5×2.5m翻转架，占用时间3天。
结束井：井口附近围蔽约2平方米即可，占用时间3天。
工程设施的现场摆放：井口附近一条车道的宽度，总占用面积约为2.5×10m
2) 衬管安装
水翻可用在压力管道和非压力管道的更新，适用口径较大，但施工速度较气翻慢。本工程采用水翻法。
3) 支管切割
衬管结束后的支管切割，可以通过人工从外部或内部（如果有足够空间）打开；也可以通过遥控机械手从内部打开。
4) 管道末端处理
割除管道末端多余的衬管后，并对切除后管道末端进行专业处理，使其衬管更紧密地贴在原管壁上。
1.3 整体现场固化内衬修复CIPP法水翻
1) 管道清洗
当衬管设计成结构性衬管时，因衬管是不依赖于原管道的独立新管，清洗时只要将管内的垃圾清除即可。
通常清洗的方法有：高压水冲洗车冲洗（冲洗压力一般在100到200巴）；钢刷，活塞刷，清通器等机械方法。
2) 翻转准备
A 材料准备
将不饱和树脂和固化剂混合搅拌，并倒入衬管内。当衬管口径较大或壁厚较厚时，所需的不饱和树脂量很大，需要特殊的搅拌机械将树脂搅匀并用泵泵入衬管内。
注入树脂后的衬管需要经过特殊的挤压设备进行挤压，以保证树脂均匀地分布在衬管内并没有气泡。
B 翻转准备
搭脚手架：当交通控制完成后，第一步就是竖立翻转用脚手架，使翻转环在塔架中央，并保证到管底的高度同翻转头相同（脚手架平台到管底垂直距离）。准备好所有的工具和设备。通常使用滚筒以帮助衬管从卡车上移到脚手架平台。
供水：做好供水准备工作，通常是将送水软管连接在附近的消防拴，并保证在2至3小时内有足够的压力将水充满整条衬管。如果附近没有消防拴，则只能使用水箱。当翻转过程结束后，还需要少量的水在养护时使用。
3) 水翻翻转通过对翻转头注水使衬管翻转，并用注水阀门控制衬管在母管内的前进。
4) 衬管养护
停止板应放在衬管结束的工作井内。木材或钢材做的停止板用来防止衬管穿过头。它必须能承受翻转头内的水压。一般小口径衬管（300mm口径以下）时，一块100mm*50mm的木板已足够。对于大口径衬管，可能需要铁板或特别设计，甚至于10吨的钢梁。
衬管和停止板之间通常是一块有18mm厚的有聚酯涂层的三合板，这将防止衬管和停止板粘在一起。注意停止板的安放应保证有足够的空间用于割除衬管末端多余的材料。
当衬管到达停止板固定后，开始将热水锅炉产生的热水注入衬管，并将原来衬管内的冷水抽回锅炉，这样不断循环使衬管内的水温保持一定温度来进行养护。树脂固化后，停止锅炉，用冷水来冷却直到衬管内温度恢复常温。
5) 管端处理、清场撤离
管道恢复正常温度后，放干管内水，以气动绞磨机切除管口多余部分，保留管口伸入井内约5公分，再用快速水泥抹平内衬管口与旧管道的缝隙，在管口处形成一道约45度的斜坡，使内衬管与旧有管道紧密结合。
现场固化工艺实施完毕，清理井内切除的多余管材，拆除井口翻转架等相关工具，做到工完料尽场地清。
1.4 整体现场固化内衬修复CIPP法的检测与验收
1) 性能试验
试验方法：根据GB/T2570，委托具有工程质量检测资质的第三方进行。
强度要求：性能检测结果需要符合下表所示的强度要求。
表管道内衬材料的强度要求
注：表中的值是采用现场抽样试件的检测值。
原位成型技术
1技术特点
1 原位成型管道修复技术的最大特点是高度的工厂预制生产。和传统通过开挖方式埋设的管道相似，衬管的各项性能，包括材料力学参数，化学抗腐蚀参数，管壁厚度等都是在严格控制的工厂流水线上决定，现场安装只是通过热量和压力对生产出的管材进行形状上的改变（使其紧贴于待修管道的内壁），而不造成任何材料形态变化，不改变管材的力学参数。从而大大提高非开挖管道修复的工程质量。
2 适用于管径小于1200毫米的管道修复，管道的形状可为圆型，椭圆形，马蹄形，梨形等。
3 现场安装设备简单，速度快，现场技术要求低。
4 现场安装之前可以进行产品质量检测，杜绝不合格产品的应用。
5 如现场安装过程中出现问题，如安装后的检测发现质量问题，衬管可以通过非开挖的方式抽出，大大降低工程风险和成本。
6 衬管的维护和保养和传统高分子材料管材基本一致。
7 衬管安装前可常温长时间储存，储存成本低。
8 修复后井与井之间消除管道接口。
9 管材可保证100% 的不透水。
10 强度高，在需要结构性修复的情况下，可以满足全结构修复的强度要求。
11 管道的韧性好，抗冲击性能卓越。
12 抗化学腐蚀性能好，高分子材料的抗腐蚀性能远高于其他金属类和水泥类管材，材料的抗化学腐蚀性适用于常规污水环境。
13 部分产品可用于饮用水（食品级材料）。
14 产品的安装过程中不产生任何污染物，属于绿色施工。
2 适用范围
1母管管材不限，可应用于任何材质的管道修复。
2 部分产品可适用于饮用水修复
3 可应用于管道管径有变化的管道修复
4 可应用于管道接口错位较大的管道修复
5 可应用于有45°和90°弯转的修复
6 可应用于接入点难于接近的管道修复
7 可应用于动荷载较大，地质活动比较活跃的地区的管道修复
8 可应用交通拥挤地段的管道修复
3 工艺原理
高分子材料的热塑成型技术自高分子材料发明之后，被广泛地应用于各个领域。本技术是工程现场中应用热塑成型工艺将工厂生产的衬管安装于待修管道的内壁。衬管的强度高，可达到单独承受地下管道所有的外部荷载，包括静水压力，土压力，和交通荷载。有些产品可以应用于低压压力管道的全结构修复。由于管道的密闭性能卓越，在高压管道的母管强度没有严重破坏的情况下，可以用于高压压力管道的修复。
原位成型非开挖修复工艺在待修管道的内部，以原管道为模子，通过热塑成型的工艺新建一条管道，从而达到修复的目的。图10-1 为现场施工的技术示意图。修复的效果如图10-2所示。
衬管拖入
端口插入塞堵
衬管热塑成型
端口处理
图10-1 原位成型法管道修复现场工程示意图
图10-2 原位成型法管道修复前后对比
4施工工艺流程及操作要求
4.1施工工艺流程
病害管道进行预处理修复施工完毕后，即可开始进行原位成型修复施工。现场施工步骤包括以下要点：
1. 管道清洗
2. 衬管现场预热
3. 衬管拖入待修管道
4. 衬管加热加压，保证衬管紧贴于待修管道内壁
5. 快速冷却
6. 切去多余衬管，修复后的检测
4.2 操作要点
4.2.1 施工准备
(1) 搜集以下资料：
1) 搜集检测范围内道路管线竣工图及相关技术资料，应将管线范围内的泵站、污水处理厂等附属构筑物标注在图纸上；
2) 搜集检测范围内其他相关管线的图纸资料；
3) 搜集检测范围内污水管理部门、泵/厂站负责人及值班人员的联系方式，并制成表格以便联络；
4) 搜集检测范围内道路排水管道检测或修复的历史资料，如检测评估报告或修复施工竣工报告；
5) 搜集待检测管道区域内的工程地质、水位地质资料；
6) 搜集评估所需的其他相关资料；
7) 搜集当地道路占用施工的法律法规；
8) 将搜集到的资料整理成册，并编制目录。
(2) 根据管线图纸核对检查井位置、编号、管道埋深、管径、管材等资料，对于检查井编号与图纸不一致或混乱的应重新编号，并用红笔标注在图纸上。
(3) 查看待检测管道区域内的地物、地貌、交通状况等周边环境条件，并对每个检查井现场拍摄照片；
(4) 根据检测方案和工作计划配置相应的技术人员、设备、资金，整理施工设备合格证报监理审批；
(5) 施工前项目部进行书面技术交底，明确各小组的任务，检测视频质量要求，施工质量控制过程程序、相关技术资料的填写和整理要求，各技术人员应在书面交底记录上签字；
(6) 施工前进行书面安全交底，明确各环节安全保障措施及相关安全控制指标，责任到人，各技术人员应在书面交底记录上签字；
(7) 施工班组长填写《下井作业申请表》（见《城镇排水管道维护安全技术规程》CJJ6-2009表A-1），并报项目部审批；
(8) 各组施工人员对配置的设备进行试运行，确保设备能正常运行；
(9) 人员进场后应立即摆放围挡，围挡采用路锥及警示杆；
(10) 将所用工具依次卸下，并整齐摆放在制定位置。
4.2.2通风
1）在清洗过程中，如需人员井下作业，井下气体浓度应满足《城镇排水管道维护安全技术规程》CJJ6-2009表5.3.3中的规定；
2）井下作业前，应开启作业井盖和其上下游井盖进行自然通风，且通风不应小于30min；
4.2.3 堵水、调水
1、管道避开雨天进行施工；
2、如待修复管道内过水量很小，修复期间可在上游采用堵水气囊或砂袋进行临时封堵，以防止上游来水流入待修复管道；
3、由于采用原位成型法修复管道速度快，一般一段修复需要时间为3个小时之内，在通流量较小的时候（如夜间），通常不需要导流。安装过程中并不需要完全断流，这样也大大降低了需要导流的概率
4、当上游来水量相对较大时，则需要通过水泵进行导流。
4.2.4 清洗
1）待修管道主要是通过高压水进行冲洗，根据管道本身的结构情况和淤积情况来调节清洗压力。
2）清洗通常需要高压冲洗设备自动完成，图10-3 为现场清洗图片
3）清洗后的管道要求可以保证衬管可以顺利通过。
10-3 高压水冲洗
4.2.5 衬管的运输，储藏，和现场预加热
原位成型法管道衬管在工厂生产后，缠绕在木质或钢质的轮盘之上，根据管径的不同，一段可为几十米，甚至上百米。其卷盘方式和通常电缆的卷盘方式类似，如图10-4所示。
图10-4 原位成型法衬管卷盘
卷盘后的原位成型法衬管的一个优点是为运势提供了极大的便利，一辆卡车可以运送数公里的衬管到工程现场，在运输过程中，衬管不需要任何遮盖，或低温保存等特殊处理。图10-5 和图10-6 为原位成型法管道衬管装车和运输的图片。
图10-5 原位成型法管道衬管装车
图10-6 原位成型法管道衬管运输
衬管的现场储存也可以在常温下长时间储存，短时间可以露天储存，如需要长期储存，建议室内储存，或者用蓬布遮盖，以避免长期日光照射。图10-7为衬管露天储存的图片。
图10-7 原位成型法管道衬管露天储存
在单端管道的修复施工中，与其相应的单个轮盘运到工程现场。
工程当天，在对待修管道进行清洗的同时，开始实施对在轮盘上的管道衬管进行预加热，通常可以将衬管轮盘放入预制的蒸箱或是用塑料布覆盖。图10-8为衬管进行预加热的图片。
图10-8 工程现场对原位成型法衬管进行预加热
根据所需预加热的衬管的长度和管径，预加热时间一般需1个小时到2小时之间。当衬管触摸柔软后即可准备拖入待修管道。
4.2.6 衬管的拖入
当待修管道的清洗和预处理结束，且衬管的预加热结束之后，可以开始向管道称管内拖入衬管。
衬管在生产过程后的形状为扁形，C型，或是工字形，其目的是减小衬管的横截面积，从而使拖入待修管道成为可能。图10-9显示生产成工字形的衬管与变形后管道横截面积的对比。
图10-9 工字形原位成型法衬管和待修管道的横截面对比
在拖入过程中，下游的卷扬机通过铁链和上游卷盘上的衬管连接，上下游的施工人员通过步话机联系相互配合，保证将衬管顺利拖入待修管道之中。图10-10 为上游施工人员在拖入过程中。图10-11 为下游卷扬机拖拽衬管。
图10-11 上游施工人员配合将原位成型法衬管拖入
图10-11 下游通过卷扬将衬管拉入待修管道
4.2.7衬管的成型
当衬管完全拖入后，在上游用水蒸气继续对衬管加热（衬管在拖入的过程中会冷却硬化），在衬管再次加热并软化后，用专用塞堵在上游和下游分别将衬管的两头塞住，如图10-12 所示
图10-12 管塞用于在上下游塞住管道
管塞的中部有可通过气体的通道。
在管道的上游通过管塞中间的通道向管道内吹水蒸气，管道下游的管塞中接阀门，温度和压力仪表。下游的阀门根据温度和压力的情况逐渐关小，衬管内部的水蒸气压力将衬管吹起。衬管首先将恢复到生产时变型前的圆形。然后在水蒸汽的压力下继续膨胀，直至紧贴于待修管道的内壁。
在成型过程中，下游的温度一般不会超过95摄氏度，而压力则由管道的长度和管道的直径而决定，一般不会超过0.15兆帕。
在管道的上游也观察到衬管紧贴于待修管道后，则可以停止输入水蒸汽。图10-13为原位成型法修复时下游的照片。
图10-13 原位成型法管道管道下游管塞处“吹起”成型
图10-14 试验中衬管被吹起成型
4.2.8 成型后的冷却和端口处理
在原位成型法管道被吹起紧贴于管道内壁之后，在保持压力的情况下，通过塞堵的气体通道向衬管内部输入冷空气冷却衬管。当下游的温度表显示出通流气体温度降到30摄氏度之下时可以释放压力，将两端多余的衬管切掉，安装结束。
图10-15显示衬管在波纹管内部的加衬效果，衬管也呈现原管道的波纹形状，表明衬管和待修管道之间紧密贴合。
图10-15 原位成型法修复波纹管效果图
衬管一般伸出待修管道大于10厘米，其伸出部分呈喇叭状，如图10-15所示。
图10-16 衬管末端伸出母管且呈喇叭状
如有必要，衬管末端可翻边至原管道的端口，如图10-17所示，这样的端口处理可以有助于压力管道的接口密封处理。
图10-17 原位成型法衬管末端翻边处理
5 材料与设备
5.1 材料
表10-1 一种原位成型技术材料性能
此外，原位成型法材料在耐腐蚀性方面也具有优良的性能，可承受污水管道中的任何化学物质，部分产品可用于饮用水管道。
