管网树脂固化修复方案

管网树脂固化修复方案第一章项目背景与目标1.1管网现状滨江市主城区DN300—DN1200雨污合流管建成于1998—2003年，管材为UPVC与钢筋混凝土，总长87.4km。CCTV检测显示：结构3级及以上缺陷1847处，其中环向裂缝1022处、接口错位312处、树根贯穿89处、管壁掉块424处；渗漏量18.7L/(m·d)，地下水渗入率32%，旱季污水厂进水BOD5仅78mg/L，雨季溢流CSO年均38次。1.2修复目标（1）结构：修复后50年设计使用年限，可抵御0.15MPa外水压；（2）水力：n值≤0.010，过流能力恢复≥95%；（3）环保：地下水渗入削减≥90%，雨季溢流削减≥40%；（4）经济：综合造价≤开槽换管的55%，工期≤传统工法40%，道路不开挖，交通不中断。第二章树脂固化内衬（CIPP）技术路线2.1技术原理采用felt+film复合软管，浸渍双组分环氧乙烯基树脂（酸值≤12mgKOH/g，25℃黏度350—450cP，固化后弯曲强度≥110MPa，弯曲模量≥3.5GPa）。通过水压或气压将软管翻转置入原管，以80—85℃热水循环或蒸汽循环固化，形成“管中管”整体结构。2.2适用边界（1）管径：DN150—DN1600；（2）形状：圆形、蛋形、马蹄形；（3）转角：≤45°；（4）埋深：≤12m；（5）变形率：≤15%；（6）内部突起：≤15%内径；（7）水位：作业期间水位降至管底300mm以下。第三章前期检测与评估3.1CCTV+声纳联合检测（1）设备：iPEK900爬行器+640×480高清摄像头+绕扫声纳；（2）步距：每0.5m停帧拍照，缺陷按GB/T503312018分级；（3）测量：环向裂缝宽度采用激光测宽仪，精度0.1mm；（4）数据：生成.mp4原始视频+.xml缺陷报表+AutoCAD纵断面图。3.2结构剩余强度计算采用Sheffield模型：σ_allow=(0.5·E·t²)/(D·SF)其中E=3.0GPa（剩余管壁），t=剩余壁厚，D=管径，SF=2.5（安全系数）。若σ_allow<0.15MPa，判定为“需加钢箍”或“局部置换”。3.3树脂厚度设计按ASTMF1216非满包公式：t=[1.3·P·D·(1–ν²)]/[4·σ_L]其中P=0.15MPa，ν=0.3，σ_L=树脂长期弯曲强度22MPa，得t=4.8mm，取5mm；管径≥DN1000时，t按0.5mm/100mm递增。第四章材料与设备4.1树脂体系（1）树脂：环氧乙烯基，含35%苯乙烯，固化剂为过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB），促进剂为辛酸钴0.4%；（2）配比：树脂:固化剂=100:1.5（质量比），环境温度15—25℃，可操作时间45min；（3）性能指标：巴氏硬度≥45，玻璃化转变温度Tg≥105℃，24h吸水率≤0.05%。4.2软管（1）结构：聚酯针刺毡450g/m²+外层聚氨酯包覆膜0.2mm；（2）搭接：纵向搭接100mm，搭接强度≥4kN/m；（3）长度：单根≤300m，每卷重量≤2.2t，便于运输。4.3固化设备（1）热水锅炉：1.4MW，流量30m³/h，温控精度±1℃；（2）循环泵：变频5.5kW，扬程32m，带80mesh过滤器；（3）空压机：6m³/min，0.8MPa，带冷冻干燥机，露点≤3℃。第五章施工组织与流程5.1现场围挡与交通导行（1）围挡：2.5m镀锌夹芯板，反光膜+喷淋降尘；（2）车道：保留双向3.5m通道，高峰时段7:30—9:00、17:00—19:00禁止材料吊装；（3）报批：提前5日向交警支队报审《临时占道施工交通组织方案》。5.2封堵与调水（1）气囊封堵：DN800管采用1.2bar双气囊，间距2m，设旁通DN200泵管；（2）调水路径：经W5—W6临时DN300HDPE管泵送至下游W12检查井，泵流量200m³/h，扬程15m；（3）水位监控：井口安装HachWL超声波液位计，数据5min上传云平台，超警戒0.3m自动短信报警。5.3清洗与预处理（1）高压射流：250bar旋转喷头，步速0.3m/s，往返3遍；（2）机械打磨：铲刀盘+金刚石铣头，去除5mm以上结垢；（3）树根切除：RionedMiniCutter4000，转速2000rpm，链条拉力3t；（4）CCTV复检：清洗后缺陷与初检对比，掉块面积减少≥90%方可进入浸胶工序。5.4树脂浸渍与软管安装（1）浸渍台：长28m，坡度5°，带0.8mm不锈钢刮板，控制树脂含量55%±2%；（2）真空脱泡：–0.08MPa保持5min，确保毡体无气泡；（3）翻转置入：采用水压翻转，初始压力0.2bar，翻转速度0.8m/min，端部设2m冗余；（4）端口密封：不锈钢卡箍+硅胶密封带，耐压0.25MPa。5.5固化制度（1）升温：30min内由20℃升至55℃；（2）恒温：55℃保持90min，树脂胶凝；（3）升温：30min内升至80℃；（4）恒温：80℃保持120min，完成交联；（5）降温：自然冷却至40℃，降温速率≤5℃/10min，防止热应力开裂。5.6端口切割与密封（1）切割：使用1.2m遥控链锯，切口距原管口50mm，切口平整度≤2mm；（2）密封：端口注入双组分环氧灌浆料，抗压80MPa，固化时间2h；（3）内窥复检：切割后CCTV检查端口，无分层、无鼓包为合格。第六章质量控制与检验6.1过程记录每10m记录一次温度、压力、流量，生成.csv文件，保存10年。6.2厚度检测（1）钻孔法：每50m钻3个φ6mm测点，用超声波测厚仪，误差±0.2mm；（2）验收标准：平均厚度≥设计值，最小值≥90%设计值。6.3巴氏硬度固化24h后，每100m测5点，硬度≥45为合格，<40必须局部补固化。6.4密闭性试验（1）空气法：0.2bar保持30min，压降≤0.05bar；（2）水压法：1.5倍设计水头保持2h，渗水量≤0.04L/(m·min)。6.5长期跟踪（1）取样：每1km截取300mm样环，送交国检中心，做1000h氙灯老化、100循环冷热冲击；（2）寿命预测：按Arrhenius外推，Tg下降20%对应时间≥50年。第七章安全、健康与环保（SHE）制度7.1苯乙烯管控（1）职业接触限值PCTWA50ppm，现场设4台MX6复合气体报警仪，>25ppm强制启动防爆风机；（2）工人佩戴3M6001有机蒸汽滤毒盒，每班更换；（3）浸渍区设5m高排风塔，风速≥0.5m/s，下风向50m内居民门窗封闭，由社区办提前3日发放《告居民书》。7.2高温作业（1）热水循环区设1.8m护栏，表面温度≥50℃处包裹50mm硅酸铝保温；（2）警示标识：每5m贴高温警示牌，夜间设LED爆闪灯；（3）急救：现场配2个40L保温桶（55℃热水烫伤冲洗）、1套AED、2名持红十字会急救证人员。7.3废水处理（1）清洗废水：pH6—9，SS≤300mg/L，经5m³沉淀池+袋式过滤器后，排入市政污水管；（2）树脂残液：用PE桶收集，每桶≤200kg，贴HW13危废标签，48h内交由东江环保公司转运；（3）事故预案：若苯乙烯泄漏>50kg，启动Ⅱ级响应，用200kg沙袋围堰，吸附棉回收，残液按危废处置。第八章进度计划与资源配置8.1工期排布单段200m标准作业周期36h：D108:00—14:00封堵调水D114:00—20:00清洗预处理D120:00—D202:00浸胶翻转D202:00—08:00固化D208:00—12:00冷却切割D212:00—20:00复检拆封8.2人员项目经理1、技术负责1、安全员2、CCTV操作2、清洗6、浸胶4、固化3、后勤2，合计21人/班。8.3设备热水锅炉1套、翻转台车1套、CCTV2套、气囊8只、潜水泵2台、发电车1台（200kW）。8.4材料日耗树脂1.2t、毡管220m、固化剂18kg、TBPB1.5kg、清洗水60m³、自来水100m³。第九章成本测算与支付节点9.1单价构成（每延米DN600）（1）材料：树脂180元、毡管220元、辅料30元，小计430元；（2）设备折旧：45元；（3）人工：120元；（4）能耗：燃油+电35元；（5）SHE与保险：15元；（6）综合单价：645元/m。9.2支付预付款20%，完成50%工程量支付30%，完工验收支付40%，质保金10%，质保期2年。第十章应急预案10.1软管卡滞现象：翻转压力>0.35bar仍无位移；处置：立即停泵，降低压力至0.1bar，用CCTV定位，若距入口<30m，采用卷扬机外拉；若>30m，在卡滞点上游1m开天窗，切断软管，两端分别固化后，中间短管置换。10.2固化温度骤降现象：循环水温度<70℃持续>10min；原因：锅炉故障或管网泄漏；处置：启动备用锅炉，切换循环回路，若30min无法恢复，终止固化，待树脂初凝后，采用紫外光二次固化（UVLED阵列400W/m），补照射60min。10.3苯乙烯燃爆现象：气体浓度>100ppm且遇明火；处置：立即按下防爆急停，切断电源，启动泡沫灭火系统（3%AFFF），疏散100m范围人员，拨打119，同时向市应急管理局报告，1h内提交书面快报。第十一章项目验收与移交11.1分段验收每完成500m，由监理、业主、施工方三方现场签字，附CCTV视频、厚度报告、硬度报告、密闭性报告。11.2整体验收（1）资料：竣工图、材料合格证、树脂Tg检测报告、SHE记录、人员培训记录；（2）现场：随机抽检5%管段，抽检不合格加倍复检，仍不合格该段返工；（3）移交：验收通过后7日内完成竣工备案，纳入滨江市排水GIS系统，更新管龄为“2024年树脂内衬修复”，设计寿命50年。第十二章运维指南（面向初学者）12.1目的确保修复后管网50年内性能不降级，防止人为破坏与不当清淤。12.2前置条件（1）已获取竣工CCTV视频与GIS坐标；（2）手持设备：Android9以上手机、蓝牙GPS、CCTV平板；（3）防护：连体防水衣、防毒面罩、防爆手电。12.3日常巡查（每季度）步骤1：打开检查井，通风15min，测O2>19.5%、H2S<10ppm；步骤2：用高清潜望镜快速扫查，记录井口编号、水位、淤积深度；步骤3：若淤积>20%管径，启动清淤程序，优先采用真空吸污车，禁止金属抓斗撞击内衬；步骤4：数据上传“滨江排水云”APP，自动生成工单。12.4五年定检步骤1：CCTV全段检测，缺陷按新国标分级；步骤2：发现4级缺陷（贯穿裂缝、脱落）立即启动局部修复，采用不锈钢套环+环氧灌浆；步骤3：更新GIS管龄数据，生成“健康度”色块图。12.5常见问题（1）内衬表面白色析出：硫酸盐结晶，用10%草酸溶液低压冲洗；（2）局部起鼓：多因树根再侵入，采用树脂注浆钉修复，注浆压力0.3bar；（3）巴氏硬度下降：紫外老化，喷涂脂肪族聚氨酯涂层0.5mm，寿命可延10年。第十三章案例总结（滨江市排水养护有限公司2023年实践）13.1项目规模2023年4—7月完成江东北路DN500—DN900雨污管6.2km，投资420万元，折合677元/m，比开槽换管节省810万元。13.2技术亮点（1）首次在DN900管采用“蒸汽+热水”双段固化，升温时间缩短30%；（2）开发翻转台车自动计长系统，精度±5cm，减少2%材料浪费；（3）与交警联合