原位固化法管道修复方案.doc

原位固化法管道修复方案

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2020年4月19日
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广州大学城东北片区排水管修复工程

编制人：

审核人：

审批人：

广 州 市 市 政 工 程 维 修 处
二0一四年十二月二十日

目 录

一、 编制依据 3
二、 工程概况 3
三、 施工工艺 3
1、局部现场固化法工艺特点 3
2、使用范围 3
3、工艺原理 4
4、施工工艺流程 4
四、 安全施工及保证措施 8
1、安全管理小组人员配置 8
2、 安全管理小组人员职责 9
3、作业前准备 10
4、施工安全技术措施 11
5、井下作业应急措施 12

一、 编制依据
1. 广州大学城东北片区排水管修复工程施工图纸
2. 《城镇排水管道检测与评估技术规程》(CJJ_181- )
3. 《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》（CJJ/T 210 – ）
4. 广州大学城东北排水管道修复工程CCTV报告 YT- 01004
5. 《城镇排水管渠与泵站维护技术规程》CJJ68-
6. 《排水管道维护安全技术规程》CJJ 6-
7. 《密闭空间作业职业危害防护规范》（GBZ/T 205- ）
8. 《缺氧危险作业安全规程》（GB 8958- ）
二、 工程概况
本工程为广州大学城东北片区排水管修复工程，管道材质为玻璃钢夹砂管和砼管材，管径分别为D500、D600、D800、D1200、D1800，采用局部现场固化法（点状原位固化法）对管道进行非开挖修复，施工范围分别在外环东路、北四路、中环东路，全长共计 米，其中破裂 处，变形 处，错口 处，渗漏 处。
三、 施工工艺
1、局部现场固化法工艺特点
（1）局部现场固化主要分人工玻璃钢接口和毡筒气囊局部成型两种技术，在损坏点固化树脂，增加管道强度达到修复目的，并可提供一定的结构强度。
（2）在排水管道非开挖修复中，一般与土体注浆技术联合使用。
（3）保护环境，节省资源。不开挖路面，不产生垃圾，不堵塞交通，使管道修复施工的形象大为改观。总体的社会效益和经济效益好。
2、使用范围
（1）适用管材为钢筋混凝土材质及其它材质雨污排水管道。
（2）适用于排水管道局部和整体修理。
（3）管径800mm以上及大型或特大型管道，施工人员均可下井管内修理；对于800mm以下的管道，能够采用电视检测车探视位置，然后放入气囊固定位置。
（4）适用管道结构性缺陷呈现为破裂、变形、错位、脱节、渗漏，且接口错位应小于等于5cm，管道基础结构基本稳定，管道线形没明显变化，管道壁体坚实不酥化。
（5）适用于管道接口处有渗或临界时预防性修理。
（6）不适用于检查井损坏修理。
（7）不适用与管道基础断裂、管道坍塌、管道脱节口呈倒栽式状，管道接口严重错误、管道线形严重变形等结构性缺陷损坏的修理。
3、工艺原理
（1）局部现场固化采用聚酯树脂、环氧树脂或乙烯基树脂，可使用含钴化合物或有机过氧化物作为催化剂来加速树脂的固化，进行聚合反应形成高分子化合物。该材料是单液性注浆材料，施工简单，设备清洗也十分方便。
（2）其树脂与水具有良好的混溶性，浆液遇水后自行分散、乳化，立即进行聚合反应，诱导时间可经过配比进行调整。
（3）该材料对水质的适应较强，一般酸碱性及污水对其性能均无影响。
（4）性能指标见下表
性能指标
序号
项目
指标
1
密度（g/cm³）
1.2～1.27
2
黏度（Pa·s）
150～600
3
环氧当量（g/mol）
291～525
4
诱导固化时间（min）
30～120

4、施工工艺流程
1）施工流程
工程准备
缺陷预处理
局部树脂内衬
清理场地

CCTV检测
闭水试验
工程验收

2）局部现场固化工艺流程：
（1）将毡筒用适合的树脂浸透。
（2）将上述毡筒缠绕于气囊上，在电视引导下到达修复的地点。
（3）向气囊充气使毡筒“补丁”被压覆在管道上，保持压力待树脂固化。
（4）气囊泄压缩小并拉出管道。
（5）最后进行电视检测，进行施工质量检测。
（6）排水管道处于流砂或软土暗浜层，由于接口产生缝隙，管周流砂软土从缝隙渗入排水管道内，致使管周土体流失，土路基失稳，管道下沉，路面沉陷。因此，局部现场固化修复时，必须进行损坏管内清洗，而且电视确认干净。
3）工艺操作要求
（1）树脂和辅料的配比2：1应合理。
（2）毡筒应在真空条件预浸树脂，树脂的体积应满足设计厚度，考虑到树脂的聚合作用及渗入待修复管道缝隙和连接部位的可能性，还应增加5~10%的余量。
（3）毡筒必须用铁丝紧固在气囊上，防止在气囊进入管道时毡筒滑落。
（4）充气、放气应缓慢均匀。
（5）树脂固化期间气囊内压力应保持在1.5Bar,保证毡筒紧贴管壁。
4）内衬管设计
（1）当采用原位固化法进行修复时，内衬管最小壁厚应符合下列规定：
1. 内衬管壁厚应按下列公式计算：

或

式中：t——内衬管壁厚（mm）；
DO——内衬管管道外径（mm）；
K——圆周支持率，推荐取值为7.0；
EL——内衬管的长期弹性模量（MPa），宜取短期模量的50%；
C——椭圆度折减系数；
P——内衬管管顶地下水压力（MPa），地下水位的取值应符合现行国家标准《给水排水管道结构工程设计规范》GB 50332中的有关规定；
N——安全系数，取2.0；
μ——泊松比，原位固化法内衬管取0.3，PE内衬管取0.45；
q——原有管道的椭圆度（%），可取2%；
DE——原有管道的平均内径（mm）；
Dmin——原有管道的最小内径（mm）；
Dmax——原有管道的最大内径（mm）。
2 当内衬管管道位于地下水位以上时，原位固化法内衬管SDR不得大于100，PE内衬管SDR不得大于42。
3 当内衬管椭圆度不为零时，内衬管的壁厚除应满足式（5.2.1-1）外，其最小值不应小于下式计算结果：

式中：SDR——管道的标准尺寸比；
σL——内衬管材的长期弯曲强度（MPa），宜取短期强度的50%。

（2）本工程采用的玻璃纤维内衬材料固化后的初始弹性模量可达1 Mpa,具体性能指标如下表：
表1 内衬管固化后材料性能指标
项目
短期弹性模量/MPA
长期弹性模量/MPA
短期弯曲强度/MPA
长期弯曲强度/MPA

1
8800
250
200
备注
内衬管长期性能是经过10000小时抗压试验所得
管段计算参数如表2所示，内衬管壁厚如表3所示：

表2 内衬管壁厚计算参数
原有管道椭圆度/%
2
内衬管长期模量/MPA
8800
原有管道支撑系数1
7
内衬管长期弯曲强度/MPA
200
安全系数1
2
内衬管泊松比1
0.3
管顶地下水高度2/m
2.5

备注：1.根据《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》、美国标准ASTMF1216提供的推荐值。
2.根据管道设计图，管道地下水位在管顶2.5M处。

表3内衬管设计壁厚
管段表号
内衬管外径/mm
内衬管壁厚/mm
内衬管设计壁厚/mm
本工程涉及管道
1000
7.5
8

5）、技术要求
（1）堵水与抽水
①管道堵水施工时,应根据相应管径采用相应堵水器,在使用堵水器之前先检查堵水器外径皮圈是否完整无缺,设置堵水器应将位置安装正确,确保管道无渗漏水现象.
②在业主提供施工用电接入点的基础上,设置三箱五线制合理布置施工用电并准备好应急发电机.
③根据上游管径大小及水流量确定水泵功率及数量,确保上游水位保持平衡并派专人进行值班巡逻及时检查水泵、水管的运行情况。
（2）管道预处理
①待修复管道管底有沉积物的，在清洗管道施工时应确保管道上下游堵水完好，采用管道清洗器进行管道清洗并及时清理管内壁污垢，使内侧管壁无杂物无毛刺。管道清洗可采用化学清洗、PIG物理清洗、高压水冲洗等。发现原管道断面损失过大的节点时及时报现场监理、业主、设计院进行设计调整。采用注浆等方法进行修复，确保管道内部无渗漏水。对于难于清除的垢障碍或尖锐毛刺，须用"拉皮牛"的方法继续清洗。所谓"拉皮牛"就是把类似PIG的清管器穿在钢丝绳上，两端用绞车来回拉，直至把管内垢类清洗干净，把障碍毛刺打磨光滑，清出的垢运到指定地点。
清洗标准：全部清除管道中的杂质，基本清除管道内壁上的垢质。
②待修复管道内发生接口错位，若错位尺寸不到管径的10%时，能够不作处理进行软管内衬施工；若错位尺寸超过管径的10%时，应该对错位点进行扩孔径、垫衬坡角、注浆等方法处理。
③待修复管道漏水严重，将影响树脂固化时，必须对漏水点进行止水预处理或采取其它隔水方法处理。
④待修复管道内有障碍物时，应予以清除。
（3）TV内窥检测，看管道内是否有钢套环和管道内壁漏水情况，施工前拿掉钢套环，并将管道钢套环空隙点和内壁漏水点采用注脂注浆等方法填堵，直至管道内部无漏水现象。
（4）施工过程
① 毡筒剪裁：根据修复管道情况，在防水密闭的房间或施工车辆上现场裁剪一定尺寸的玻璃纤维毡布。剪裁长度约为气囊直径的3.5倍，以保证毡布在气囊上部分重叠；毡布的裁剪宽度必应使其前后均超出管道缺陷10CM以上，以保证毡布能与母管紧贴。
② 树脂固化剂混合：根据修复管道情况，供货商要求的配方比例配制一定量的树脂和固化剂混合液，并用搅拌装置混匀，使混合液均色无泡沫。记录混合湿度。
③ 树脂浸透：使用适当的抹刀将树脂混合液均匀涂抹于玻璃纤维毡布之上。经过折叠使毡布厚度达到设计值，并在这些过程中将树脂涂覆于新的表面之上。为避免挟带空气，应使用滚筒将树脂压入毡布之中。
④ 毡筒定位安装：经树脂浸透的毡筒透过气囊进行安装。为使施工时气囊与管道之间形成一层隔离层，使用聚乙烯（PE）保护膜捆扎气囊，再将毡筒捆绑与气囊之上，并防止其滑动或掉下。气囊在送入修复管段时，应连接空气管，并方式毡筒接触管道内壁。气囊就位以后，使用空气压缩机加压使气囊膨胀，毡筒紧贴管壁。该气压需保持一定时间直到毡布经过常温直到完全固化为之。最后，释放气囊压力，将其拖出管道，记录固化时间和压力。树脂的固化时间宜为2h～4h，且不得小于1h。
（5)、工程验收
① 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保质期内使用；施工前、施工后排水管道CCTV检测录像资料。
② 修复管道须做闭水试验，合格后方能开通使用。
四、安全施工及保证措施
1、安全管理小组人员配置
为保证检查井井下作业、管道清疏、点状修复作业工人的安全施工，项目部选择了一支具备安全生产条件的施工队伍，制定了安全生产管理职责。
施工前，确认井下作业负责人、监护人员和作业人员。其中作业负责人为施工单位现场负责人，监护人为项目及施工单位专职安全员。
项目部由项目经理带头，成立了井下施工安全管理小组
组长：杨飞
副组长：肖波、刘炯凡
组员：朱文剑、宋树祥、岑嘉亮、郑永超、林超辉
2 安全管理小组人员职责
（1）组长职责
a.项目经理是项目安全生产第一责任人，负责建立、健全井下作业安全生产责任制，明确井下作业负责人、作业单位、监护者职责。
b.组织制定专项作业施工方案、安全作业操作规程、事故应急救援预案、安全技术措施等井下作业管理制度。
（2）副组长职责
a.副组长是项目安全生产直接责任人,负责督促、检查本项目井下作业的安全生产工作，落实井下作业的各项安全要求。
b.保证井下作业的安全投入，提供符合要求的通风、检测、防护、照明等安全防护设施和个人防护用品。
c.提供应急救援保障，做好应急救援工作。
d.及时、如实报告生产安全事故。
技术部职责：负责编制井下施工方案，制定消除、控制危害的措施，负责提供井下施工有毒有害气体、可燃性气体的检测，负责对工程部现场责任工程师进行技术交底。
（3）工程部职责
a.在安排井下施工作业前，认真阅读施工方案、如对施工方案有疑问必须立即向技术部反映、不得有误。
b.对凡是进入井下进行施工、检修、清理作业的从业人员必须进行安全技术交底，对未进行安全技术交底的人员严禁其进入井下作业。
c.严格执行井下作业审批制度，凡未经项目经理、生产经理、技术负责人签署审批，任何人不得进入井下作业。
d.在井下进入点附近设置醒目的警示标志标识，并告知作业者存在的危险有害因素和防控措施，防止未经许可人员进入作业现场。
（4）安全部职责
a.负责对井下作业从业人员进行安全生产培训，全过程掌握作业期间情况，保证在井外持续监护，能够与作业者进行有效的操作作业、报警、撤离等信息沟通；在紧急情况时向作业者发出撤离警告，必要时立即呼叫应急救援服务，并在井外实施紧急救援工作；防止未授权的人员进入。
b.应了解整个作业过程中存在的危险危害因素；确认作业环境、作业程
序、防护设施、作业人员符合要求后，授权批准作业；并及时掌握作业过程中可能发生的条件变化，当井下作业条件不符合安全要求时，命令终止作业。
c.应对井下作业负责人员、作业者和监护者开展安全教育培训，培训内容包括：井下存在的危险特性和安全作业要求；进入井下的程序；检测仪器、个人防护用品等设备的正确使用；事故应急救援措施与应急救援预案等。
d.培训有记录，培训结束后记载培训的内容、日期等有关情况。
（3）物资部职责
应根据工程部或者技术部提交的有关井下作业所需的设备、物资、个人防护用品计划及时购买和配备，要求供应单位提供符合GB∕18664材质证明、合格证并认真核对资料的真伪和有效期，保障从业人员的生命安全。
（6）作业负责人职责
掌握整个作业工程中存在的危害因素；确认作业环境、作业程序、防护设施，作业人员符合要求后方可作业；及时掌握作业过程中可能发生的条件变化，当井下作业条件不符合安全要求时，立即终止作业。
（7）监护人员职责
接受井下作业安全生产培训；全过程掌握作业者作业期间情况，保证井外持续监护，能够与作业者进行有效的操作作业、报警、撤离等信息沟通；在紧急情况时向作业者发出撤离警告，必要时呼叫应急救援，并在井外实施紧急救援工作；防止未经批准的人员进入。
（8）井下作业者职责
接受井下作业安全生产培训；遵守井下作业安全操作规程，正确使用井下作业安全设施与个人防护用品；应与监护者进行有效的操作作业、报警、撤离等信息沟通。
3、作业前准备
（1）.危险有害因素识别
识别应当由具相应专业资质的人员分析识别，按照下列（但不限于）危险有害因素进行分析识别：
1.1 井内结构是否复杂、狭窄等，是否存在分隔、斜坡、其它复杂结构，是否导致限制作业，是否存在机械伤害等；
1.2 井内是否存在机械动能设备，是否能够有效锁定或者连锁；
1.3 井内部是否存在酸碱、腐蚀性化学品或者其蒸气；
1.4 是否存在可燃性化学品、有毒化学品或者其蒸气；
1.5 井下与外部的物质连接是否有效隔绝；
1.6 作业照明条件是否达到要求；
1.7 是否存在高热、高湿，导致作业人员疲劳现象；
1.8是否存在缺氧或者富氧现象，是否存在通风不良情况；
1.9 是否会存在交叉作业现象;
1.10 其它危险有害因素。
（2）验证或者判定危险有害因素的存在
2.1对各项危险有害因素进行集中分析，制定出进入井下作业程序以及相应的安全技术防护措施。
（3）明确所有井下作业人员的职责
要指定指挥人员、作业人员、看护人员、救援人员。
.3.1明确信息沟通的工具、方式和内容，可行的条件下，能够采用安全先进的通讯工具协助。
3.2所有参与井下作业的作业人员应参加相关培训。须明确在作业中的工作职责，掌握安全作业知识和技能、信息沟通方式、应急救援方案、防护用品使用和要求等；
3.3根据安全技术防护措施，检查安全防护用品和应急物资（包括应急药品）的有效性、充分性等；
4、施工安全技术措施
（1）通风
要采取措施，保持井下空气良好流通。
1.1存在自然通风局限时，须采取机械强制通风，通风次数不得少于3～5次每小时。
1.2作业时适宜的新鲜风量应能够达到30～50立方每小时。不准向有限空间充氧气或富氧空气。
1.3定时监测
(2)清点施工工具及材料
进入井下作业，完成离开时应清点作业工具、材料的数量并全部带出，不准留在井下。
(3)照明和防护措施
3.1进入井下作业时，必须采取相应的防护措施。
3.1.1在缺氧、有毒环境中，应佩带正压式空气呼吸器，有条件能够使用长管压缩空气呼吸器。
3.1.2在易燃易爆环境中，应使用防爆型低压电器灯具及不发生火花的工具，穿戴防静电等防护服装。
3.2进入井下作业应使用安全电压和安全行灯。
3.3 在检查井口明显位置悬挂“有人工作、注意安全”警示牌，必要时派专人监护。
3.4应搭设安全梯或安全平台，必要时由监护人用安全绳拴住作业人员进行施工。
3.5井下作业过程中，不能抛掷材料、工具等物品，要防止落物伤害作业人员。
3.6井外要备有必要的充分的安全防护用品、消防器材和清水等相应的应急物资。
(4)监护
4.1井下作业必须有专人监护。
4.2作业监护人应熟悉作业区域的环境和工艺情况，有判断和处理异常情况的能力，懂急救知识。
4.3作业监护人在作业人员进入井下作业前，负责对安全措施落实情况进行检查，发现安全措施不落实或安全措施不完善时，须阻止作业。
4.4作业监护人应清点出入井下作业人员人数，并与作业人员验证或者确定联络信号，在检查井口处保持与作业人员的联系，严禁离岗。当发现异常情况时，应及时制止作业，并立即采取救护措施。
4.5作业监护人员在作业期间，不得离开现场或做与监护无关的事。
4.6必要时，进入井下作业人员应系上安全绳，以便紧急时被拖曳施救。
4.7发生井下事故，救护人员确保做好自身防护后，方可进入井下实施抢救。
5、井下作业应急措施
为提高抗御安全事故的快速反应能力，防止一旦发生中毒或窒息现象发生，保障施工安全的人身安全，最大限度的减少事故损失，维护社会稳定，迅速采取应急救援措施，减少损失，特制定本预案。
（1）组织部署
1.1现场成立以项目经理领导的应急救援小组，出现紧急情时及时进行抢救。另外派专人在井下作业过程中认真负责检查，做到有问题及时发现，及时上报项目部，及时采取救援措施，避免重大安全事故发生
领导小组下设立通讯联络组、物资保障组和应急抢救组：
通讯联络组组长：郑永超
负责内外的通讯联络，要配备通讯联络工具，随时保持联系畅通。一旦发生人员中毒、窒息现象及重大安全隐患，立即联系有关部门实施抢救。
物资保障组组长：林超辉
负责抢救物资的保管、发放。配足担架、工作服、工作帽、手套、安全绳等抢救物资。预先设置紧急抢救通道，确保一旦发生险情，抢救小组成员能够及时进行抢救工作。
应急抢救组组长：朱文剑
成立抢救应急队伍，负责现场的紧急抢救工作。井下作业过程中要确保应急队伍保持随时待命状态，一旦险情发生，确保抢救小组人员及时到位，抢救及时。
1.2井下作业环境易导致的潜在事故
a.中毒事故
b.缺氧窒息事故
1.3事故危害范围及后果
a.发生中毒事故，其危害范围主要涉及到在井下作业环境中的作业人员、监护人员、救援人员；其危害后果主要会导致中毒人员昏迷，情况严重时可能会导致人员死亡（根据可能存在的危险物质）。
b.发生缺氧窒息事故，其危害范围主要涉及到在井下作业环境中的作业人员、监护人员、救援人员；其危害后果主要会导致中毒人员昏迷，情况严重时可能会导致人员死亡（根据井下氧气含量及消耗量的不同，其后果有轻有重）。
1.4抢险救援
现场应急指挥负责人和应急人员首先对事故情况进行初始评估。根据观察到的情况，初步分析事故的范围和扩展的潜在可能性。抢险人员穿戴好必要的劳动防护用品（呼吸器、工作服、工作帽、手套、工作鞋、安全绳等），系好安全带，以防止抢险救援人员受到伤害。
在发现受伤人员后，将其抬上担架迅速转移至安全区，在转移过程中避免影响其呼吸或触及受伤部位。 
在抢险过程中，井内抢险人员与外面监护人员应保持通讯联络畅通并确定好联络信号，在抢险人员撤离前，监护人员不得离开监护岗位。 
将救出伤员转移至安全区后，对伤员进行现场急救，情况严重时将伤员转送医院救治。
1.5恢复现场
抢救活动结束后，对出入口进行清理，保持抢救通道通畅。加强对作业人员及监护人员的安全教育工作，同时检查作业人员身体情况，有禁忌症人员，禁止其进入现场作业。作业人员统一检查自己的防护设备及灭火器等物品，确保安全可靠。有关单位、部门应积极调查原因，统计事故损失，避免事故再次发生，尽快恢复生产。