城市供水管道在长期运行过程中,不可避免地会出现各种局部缺陷,如管壁腐蚀穿孔、环向裂缝、接口密封渗漏等。对于这些局部缺陷,采用整体修复(如CIPP内衬或管道更换)往往“大材小用”,经济上不合理,施工周期也较长。局部树脂固化修补技术(也称点位修复或局部CIPP)应运而生,它通过仅在缺陷位置进行树脂浸渍内衬的局部固化,以“打补丁”的方式精准修复管道缺陷,具有施工快捷、成本低廉、效果可靠等突出优点。宿州市供水管道总长度超过2000公里,局部缺陷数量庞大,该技术在宿州市具有广阔的应用前景。
一、局部树脂固化修补技术原理
1.1 修复机理与材料体系
局部树脂固化的基本原理与CIPP整体修复相同,区别在于仅修复局部缺陷区域(通常为0.3-1.5米长度范围),而非整个管段。将浸渍了快速固化树脂(通常为环氧树脂或硅酸盐树脂)的纤维织物(玻璃纤维布、碳纤维布或聚酯毡)包裹在可膨胀气囊(Pack)的外表面,通过CCTV管道机器人将气囊推送到管道缺陷位置,然后向气囊充气(压力0.5-2.0bar),使树脂浸渍的织物紧密贴合管道内壁缺陷区域。保持压力使树脂固化(环氧树脂在常温下约需1-4小时固化,加热可缩短至30-60分钟),固化后气囊放气撤回,树脂织物牢固地粘接在管道内壁,形成局部补强密封层。
1.2 适用缺陷类型与条件
局部树脂固化修补适用于以下管道缺陷类型:管壁腐蚀穿孔(孔径≤管径的1/3)、环向裂缝(裂缝宽度≤5mm,管道无错口)、纵向裂缝(长度≤管径的2倍)、接口渗漏(胶圈老化导致的密封失效)、管道局部变形(变形量≤管径的5%)。该技术适用于管径DN150-DN1200的各类管材管道(铸铁管、钢管、混凝土管、PE管、PVC管等),施工时管道需要停水排空或减压至0.1MPa以下。对于管道变形超过管径10%、管道严重错口(错口量>管径的5%)、管道整体性崩溃等严重缺陷,局部树脂固化不适用,应考虑整体修复或管段更换。
二、施工工艺与关键技术
2.1 缺陷定位与预处理
施工前必须使用CCTV管道检测机器人对待修复管道进行精确定位检测,测量缺陷的类型、尺寸、位置(距检查井的距离)和管道周边环境。根据检测数据定制树脂修补包:纤维织物按缺陷尺寸加每侧至少150mm的覆盖余量裁剪,计算树脂用量(通常按纤维织物重量的2-3倍准备),使用专用的树脂浸渍设备(双组分树脂注射混合机)将环氧树脂均匀浸渍入纤维织物中。同时,对缺陷位置管道表面进行预处理:使用高压水射流清洗缺陷区域管道内壁,去除锈蚀、积垢和松散物质,如有必要可用机械刮刀将缺陷周围内壁打磨粗糙,增强树脂与管壁的粘结力。
2.2 气囊推送与树脂固化
将浸渍好树脂的纤维织物包裹在气囊外表面并固定(通常使用塑料薄膜包裹防止树脂提前粘附管道内壁),将气囊与推送杆连接,在CCTV实时监控下将气囊推送到缺陷位置。确认位置准确后,向气囊充气至设定压力(一般为1.0-2.0bar),使织物紧密贴合管道内壁。保持压力直至树脂充分固化——环氧树脂在25℃环境温度下的凝胶时间约20-30分钟,完全固化时间约3-4小时;若使用加热系统(气囊内置电加热元件),可将固化时间缩短至30-60分钟。固化完成后,缓慢放气并撤回气囊,使用CCTV再次检查修复部位的质量,确认树脂内衬紧密贴合、无气泡、无褶皱、无未固化树脂。
2.3 多缺陷批量修复策略
对于同一管段存在多处局部缺陷的情况,可以规划“一站多点”批量修复方案:从一个检查井进入管道,按照从远到近的顺序依次修复各缺陷点,每个缺陷点使用独立的气囊和树脂包。施工效率可达到每天修复4-8个缺陷点(取决于管径、缺陷间距和固化等待时间)。在宿州市的工程实践中,一条DN300管道(长度300米、发现5处局部穿孔缺陷)采用批量修复方案,施工工期仅2天,工程造价约8万元,而整体CIPP修复同样管段的费用约30万元,局部修复节省了约73%的费用。
三、宿州市局部树脂固化技术应用场景
3.1 宿州市老城区管道穿孔修补
宿州市老城区(埇桥区)供水管道中有大量上世纪80-90年代铺设的灰口铸铁管,经过30-40年的运行,管道内壁出现大量腐蚀坑和局部穿孔。这些管道整体结构尚可、仅局部存在缺陷的特征非常适合采用局部树脂固化修补。以宿州市胜利路DN200灰口铸铁供水管为例,2023年CCTV检测发现管段(300米长)存在7处腐蚀穿孔(孔径3-15mm不等),管道其余部分壁厚尚可。采用局部树脂固化点位修复方案,利用沿线5个阀门井作为施工进出通道,2天完成全部7处缺陷修复,避免了整段开挖更换(预计需要封路15天),同时比CIPP整体修复节约了约60%的费用。修复后管道经压力试验合格,通水运行一年来未出现新的渗漏。
3.2 宿州市供水管道接口渗漏修复
管道接口渗漏是宿州市供水管网最常见的缺陷类型之一,尤其以承插式铸铁管接口和法兰连接接口的密封老化问题最为突出。对于接口渗漏,传统的修复方法是开挖后更换密封圈或重新拧紧法兰螺栓,但许多管段位于道路下方,开挖施工代价高昂。局部树脂固化修补为接口渗漏提供了一种非开挖修复方案:树脂包的长度设计覆盖整个接口区域(通常0.5-0.8米),确保树脂内衬完全密封接口两侧,从根本上解决渗漏问题。2024年,宿州市供排水公司在淮河路DN300铸铁管道上采用局部树脂固化修复了4处接口渗漏,全部一次成功,避免了路面开挖。
四、局部树脂固化与整体修复技术的协同
4.1 局部修复与CIPP整体修复的互补
局部树脂固化修补和CIPP整体修复是两种互补的管道非开挖修复技术。在实际工程中,合理的组合策略是:对于管道整体状况较好、仅有个别局部缺陷的管段,优先采用局部树脂固化点位修复;对于管道普遍存在腐蚀、裂缝等大面积缺陷的管段,采用CIPP整体修复;对于整体状况较差但其中包含严重结构缺陷(如大变形、错口)的管段,先对严重缺陷进行局部加固处理,再实施CIPP整体修复。这种“局部+整体”的组合修复策略,可以在保证修复质量的前提下最大程度地控制工程造价。
4.2 修复方案的经济优化决策
在修复方案比选时,建议引入“缺陷密度”指标作为决策依据。缺陷密度定义为每100米管道的独立缺陷数量。当缺陷密度≤2个/100m时,推荐采用局部树脂固化点位修复;当缺陷密度为2-5个/100m时,需进行详细的经济比较(局部修复总费用 vs 整体CIPP费用),选择经济性更优的方案;当缺陷密度>5个/100m时,整体CIPP修复通常更为经济合理。以宿州市DN300铸铁管道为例,整体CIPP修复单价约2500-3500元/米,局部树脂固化单点修复费用约6000-10000元/点。按照该费用模型,当缺陷密度超过3-4个/100m时,整体CIPP修复开始显现经济优势。
局部树脂固化修补技术以其精准高效、经济便捷的特点,成为宿州市供水管道养护管理中不可或缺的技术手段。随着宿州市供水管道老龄化程度的不断加深,局部修复需求将持续增长,该技术有望在宿州市供水管网维护中发挥越来越重要的作用。