一種現場成型的內襯檢查井結構與修複方法與流程

2023-11-04 20:28:32 1

本發明屬於城市市政公用設施維修改造技術領域，提供一種現場成型的內襯檢查井的結構與修複方法，特別涉及採用非開挖方式進行檢查井內襯修復所採用的結構、材料和安裝工藝。

背景技術：

在市政管道建設中，檢查井主要作用是提供地下管線清淤、疏通以及檢修等維護工作的通道。

日常運行中檢查井不僅承擔路面車輛動荷載，還承擔外部周圍土體的壓力以及地下靜水壓力，而且井筒內部環境也十分複雜，長期受到廢液和廢氣的腐蝕，影響其密封性及結構性，使用過程中的人為破壞、砂眼、局部穿孔、漏筋、內壁缺損等，造成井壁滲漏、井室坍塌等病害普遍存在。更不幸的是，許多檢查井最初的施工工藝不達標、材料不合格、地基不穩和不均勻沉降，早已造成先天不足。檢查井坍塌等突發事故危及市政交通和市民生活，排水管理部門不緊要承擔巨大的經濟損失，還要承擔極大的公眾壓力，有損形象。為此，尋找行之有效的檢查井非開挖修復工藝，成為政府及市政管理部門的一項迫切任務。

市政管道檢查井的修複方法多樣，各有優勢，我國的檢查井修復經驗還比較缺乏。在選擇檢查井的修複方法時，必須首先評價檢查井的破壞狀況，根據檢查井的破壞程度進行修復設計。如果破壞十分嚴重，檢查井失去承載能力，需要進行結構性整體修復，應選擇預製檢查井更換修復，或者從整體上完全修復檢查井。如果檢查井只是局部的滲漏或者破損，其結構仍然完整，可以進行表面防滲以及防腐處理，利用原位固化法或者砂漿噴塗修復。在修復抗腐蝕要求較高的檢查井時，應該考慮選擇有機材料，在檢查井內部形成連續均勻的整體內襯，從根本上阻止井內廢氣廢液對牆壁的腐蝕，延長檢查井的使用年限。

中國地質大學(武漢)周維、馬保松教授在《非開挖技術》2014年第2期發表文章「國外常用的檢查井修複方法介紹」，對目前國內外檢查井修復基本方法做了比較權威的介紹，歸納起來包括開挖更換、局部修補和堵漏及整體內襯修復三個大的類型。

如開挖更換類型就有明開挖後按照常規施工方式新建檢查井、開挖後預製檢查井更換等工法，這類開挖重砌的方法需要開挖、支護，擾動了地層，影響了交通和環境，為現代市政管理所不容。

局部修補和堵漏包括：速凝水泥堵漏技術、有機材料局部密封、外壁注漿堵漏等，長期實踐證明，這類點位修補方法很容易再次發生滲漏，不能保證長期密封效果，而且對檢查井的結構強度沒有增強效果。

為了對檢查井的結構性能和密封性能都有改善，近半個世紀來，檢查井整體內襯類型的修復技術不斷湧現，包括(1)原位澆築混凝土內襯(2)砂漿噴塗(3)聚脲噴塗(4)纖維加聚氨酯樹脂預聚物(5)手糊玻璃鋼檢查井內襯修復法(6)原位固化CIPP襯裡等。

(1)原位澆築混凝土內襯修復法是在舊檢查井之中安置組裝鋼模板，再將混凝 土仔細地灌注到模板裡，當混凝土充分凝固之後，將模板拆卸運走，形成無縫混凝土檢查井，而後在表面施做SBS防水，發明專利CN104975623A所述方法與此類似。該方法在檢查井內重新做了一個檢查井，內膛顯著減小是最大弊端，影響日常維護，市政管理部門基本不會允許。

(2)砂漿噴塗內襯修復法是混合砂漿通過置於檢查井中心位置的碟形自動敷料器澆築，形成整體連續的一定厚度的密封內襯，當腐蝕問題十分嚴重時，還可以在形成的表面上，再次噴塗環氧樹脂作為最外壁塗層，形成有效的抗腐。

國內這種做法比較常見，美國AP/M公司PermaCast檢查井噴塗修復技術和德國凱諾斯公司發明的衛盾牌特種防腐砂漿(SIACM)技術側重在材料上進行改進，重點是採用旋噴技術，但原理上都歸此列。

(3)聚脲噴塗內襯修復法是是將A(異氰酸酯組分)、R(活性氫組分)兩種物料分別經由各自的抽料泵從料桶輸送至主機進行計量，加壓，升溫，然後輸送至噴槍，在噴槍混合後噴出，可在1分鐘內固化在檢查井內壁上。

(4)纖維加聚氨酯樹脂預聚物內襯修復法是將纖維材料浸泡在聚氨酯樹脂(PUR)中達到飽和，填塞到檢查孔裂縫中，形成良好的阻水層，固化後纖維形成密實的封閉帶，不受裂隙擴展移動影響，具有良好的持久抵抗力，抗凍融循環能力以及抗乾濕變化能力。

(5)手糊玻璃鋼檢查井內襯修復法是是玻璃纖維檢查井為預製的整體單元，由增強型的玻璃纖維、不飽和聚酯樹脂在舊檢查井表面手糊成型，通常不需要汙水改道或者轉移就可以實現單元的安裝。發明專利CN201310147256.0屬於這種工藝，它的最大弊病是無法做到玻璃鋼層與舊檢查井內壁的永久粘接性能，有效使用期短。

(6)原位固化CIPP襯裡內襯修復法是由經過真空浸漬樹脂的聚酯環織物構成的，在環境溫度下，該襯墊會在大約一小時左右完全固化。它還有抑制凍融循環、承受交通荷載和抵抗腐蝕。發明專利CN200920207862.6對此作了詳細的描述，問題是這種工藝在內膽製作上難度很大；同時因為檢查井的潮溼等原因他與檢查井內壁很難膠結；而且內膽本體強度不高等原因，推廣受到了制約。

(7)專利CN201520649253.1提供了「一種排水管道檢查井加固修復裝置」，主要是採用塑料板、片等型材內襯在舊檢查井後，間隙填充水泥漿等。該專利應用時的難點是我國的舊檢查井內部結構千差萬別，對任何一個檢查井都要單獨量尺定製型材，單模具費就是不小的負擔。

上述這些非開挖技術，避免了明開挖造成的弊端，但並沒有根除檢查井病害成因，如他們都需要粘接在舊井壁上，遇到長期浸水或經常受乾濕環境交替，或季節裂紋等動態工況，造成病害反覆出現；另外，都需要藉助原有檢查井的殘餘結構強度，治理效果不佳，造成重複投資，未能徹底解決問題；或實際可操作性差等。

因此，對破壞十分嚴重，檢查井失去密封性能和承載能力的檢查井，如何提供快速、高效、經濟的修復技術成為市政設施運營、維護、保養領域的重要課題。

技術實現要素：

本發明為克服已有技術對破壞十分嚴重，包括失去密封性能和承載能力的檢查井修復存在的問題，提出了一種現場成型的檢查井內襯修複方法和「舊檢查井+內襯檢查井」的檢查井內襯修復結構，這個「內襯檢查井」是沒有預製件，是現場成型的；不需藉助舊檢查井的結構強度，也不必特別要求與舊檢查井內壁粘接，僅以舊檢查井為模板，而成的新的檢查井，能夠獨立承擔所有荷載，還因為塑膠材料抗滲性的功能，確保100％無滲漏。從而提供了一種快速、高效、經濟的檢查井非開挖修復技術，解決了檢查井運營、維護、保養領域的重要課題。保護了環境，節約施工成本，提高了檢查井的承載能力並且再無滲漏。

特別的是，因為「內襯檢查井」的結構性能，使用本發明修復檢查井，在選擇檢查井的修複方法時，不必像以往要首先評價檢查井的破壞狀況，再根據檢查井的破壞程度進行修復設計，現在只需要井筒還存在即可，使那些破壞十分嚴重、已經沒有結構強度的檢查井得到完全修復。

1、本發明提出了一種現場成型的內襯檢查井結構與修複方法，其首要特徵在於現場成型一個新的內襯檢查井。它以舊檢查井為模板，不用預製件，是現場成型的；這個新的內襯檢查井自身具有一個獨立的結構和功能，完全不用依賴舊檢查井獨自承載外部載荷。

2、本發明提出的一種檢查井內襯修複方法，其特徵在於，該方法提供了一種檢查井內襯修復結構為「舊檢查井+內襯檢查井」。參見說明書附圖1所示。

附圖說明

圖1：檢查井內襯修復結構縱剖面圖

圖中，1-地層；2-舊檢查井壁；3-內襯檢查井井壁；4-新舊檢查井的嵌接。

本發明之前的所有檢查井修復技術，都要藉助舊檢查井的結構強度，同時要求與舊檢查井壁粘接或新舊井壁間添加填充物。本發明中舊井壁只是作為一個模板，新的塑料檢查井是貼附在舊井內壁的自承載荷結構。

該結構中「內襯檢查井「厚度經過計算得出，不僅提供了檢查井所需的結構強度，而且因為內襯材料採用現澆法、噴塗法等工藝施工，無接頭，安全可靠，可做到100％無洩漏。

3、本發明所提供的「內襯檢查井」中的內襯檢查井自身就是一個符合標準的檢查井。與所有其他修複方法必須與舊檢查井一起才能提供檢查井功能不同，即使舊檢查井完全失效，「內襯檢查井」就與工廠注塑成型的檢查井一樣，也能獨立承載各類負荷。

4、本發明提出的一種檢查井內襯修複方法，其特徵在於，檢查井內襯修復所用的內襯材料，屬於高分子塑膠材料類，包括諸如聚烯烴、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等常用塑料，也包括聚醯胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS樹脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚碸、聚醯亞胺等工程塑料，和為了改進塑料的性能，還要在聚合物中添加各種輔助材料，如填料、增塑劑、潤滑劑、穩定劑、著色劑等，以期能成為檢查井維修所需要的性能良好的塑料。

也可以是熱固性塑料。

採用這些有機材料的最大優勢是材料本身具有可熔融澆築或噴塗等特性；而且能夠提供檢查井所要面對的防腐蝕問題，選擇面廣；經過各類填料的輔助，還能夠滿足檢查井所需要的結構強度、表面硬度、耐磨性和柔韌性等力學指標。

還有以下特點：

(1)具有較高的環剛度和較好的柔韌性、抗震性；

(2)抗化學、耐老化能力強；

(3)具有極強的耐腐蝕和侵蝕能力，在腐蝕環境無需防腐處理；

(4)環保無毒性，不結垢，不繁殖微生物，無汙染。

本發明提出的一種檢查井內襯修複方法「舊檢查井+內襯檢查井」的檢查井內襯修復結構提供檢查井的結構強度，但起最主要作用的是「內襯檢查井」，在選定內壁材料種類以後，需要根據檢查井所處地下水位、土體壓力以及活荷載來確定內襯材料的壁厚，視同舊檢查井結構強度已經不存在來進行設計。基於此，內襯的最小設計厚度(單位：mm)按照以下公式計算：

式中：Qt----管道承受的全部外壓

Rw----水力漂浮因子

B′----彈性支撐係數

E′----地層應變模量

EL----CIPP的遠期彈性模量

I----慣性矩

C----橢圓度衰減因子

N----安全係數

D----舊管道的實際內徑

5、本發明提出的一種檢查井內襯修複方法，其特徵在於，檢查井內襯修復所用內襯塑膠材料的結構，對於滿足檢查井所需要的結構強度和柔韌性等力學指標非常重要，內襯塑膠材料的結構是對材料固有性能的補充，可以通過不同的結構類型大幅度地提高內襯材料的結構強度。

該內襯材料其結構可以是板、帶、管、片等；可以是實心、中空的各種類型。

6、本發明提出的一種檢查井內襯修複方法，其特徵在於，所述內襯檢查井的安裝工法包括熔融澆築法、噴塗法、擠出法等。

塑膠熔融澆築法是在舊檢查井內按其固有形狀製成一個殼體，這個殼體與舊井壁間隙就是新檢查井的壁厚，再將內襯材料加熱熔融後，澆築在這個間隙裡，冷卻定型後，拆除支模殼體即成高強抗滲的新井。

塑膠熔融噴塗法是在舊檢查井內壁上直接噴塗熔融的內襯材料直至達到要求厚度，所成新井無接口，無滲漏，高強度。

塑膠熔融擠出法是在舊檢查井內壁上直接擠出熔融的內襯材料，螺旋纏繞直至達到井口高度，所成新井無接口，無滲漏，高強度。

7、這種現場成型的內襯檢查井，一般產出的是一個無接縫的密封極好的井壁，但如果需要，可以用同樣的操作方法施做井底，與井壁無縫連接成為一體，與工廠裡生產的塑料檢查井從結構到性能都可以做到完全一致。而且，現場成型時還能跟隨舊檢查井井底的形變，厚度均一。

8、這種檢查井內襯修複方法，應用範圍非常廣，可以應用於各類檢查井的病害維修，包括市政管道檢查井、供水、天然氣、電線電纜、通信等行業的檢查井。

本發明的特點及有益效果：

採用「舊檢查井+內襯檢查井」的結構現場成型完成檢查井內襯修復，「內襯檢查井」具有較強的抗剪切、抗壓能力，可以獨自承載各種荷載；新井壁光滑平整、無接頭、不漏水，有效解決了老舊檢查井地下水滲漏等日常難題；結構簡單，易於加工安裝，施工方便、快捷；增強了井室的結構強度，解決檢查井的內壁破裂、塌陷等結構性缺陷；這種非開挖維修工藝，避免了重新砌築檢查井位置無法設計、施工成本增大的難題。

更重要的是本發明屬國家產業政策支持的新型環保技術，符合國家可持續發展國情。

其他的有益效果還有：

1、在施工方面：

(1)一般情況下無需開挖，只需利用現有人孔井；

(2)所需設備可固定在卡車上，便於移動，施工速度快；

(3)適合於在地理位置複雜的地方施工；佔用路面少；

(4)無養護過程，施工後立即通水運行；

(5)不擾動底層，沒有新建檢查井的地層失穩破壞；

(6)施工過程不產生汙物、廢水，工藝環保；施工安靜、安全，無噪音，對周圍環境環境沒有汙染和損害。

2、修復後的檢查井：

(1)形成的井壁結構整體性強，可以完全不依賴原檢查井，具有獨立承載性；

(2)抗化學腐蝕能力，材料的屬性和質量不受環境影響；

(3)新井壁水密性好，徹底隔絕滲漏；

(4)內壁材料現場澆築成型，內襯層厚度均勻、連續、強度高，井室各位置性能一致，質量保障性好；

(5)新檢查井內壁表面硬度高，運行養護時抗破壞性強；

(6)保護環境：減少對地下水及周邊土壤的汙染並且新井壁材料可100％的回收利用，起到了節約資源等良好效果。

3、經濟效益顯著：用本發明維修檢查井，施工簡捷，縮短工期，經久耐用，節約大量的工程管理費用；更進一步地，檢查井維修後使用壽命長，不用頻繁返修，為企業降低了運行成本。

具體實施方式

下面，結合附圖來說明本發明的內襯檢查井修復結構及其修複方法的優點、效果。

具體實施例1：U-PVC熔融澆築法修復檢查井

此種方法具備很強的技術性，首先，U-PVC製品具有重量輕和體積小的特點。其次，通過此方法可以對檢查井井筒到井錐處的變徑彎道位置的破損進行修復，而且不利用任何的大型機械，對於任何環境的適應力都是特別強的，同時在修復之後，檢查井的耐磨性和化學穩定性也能得到提升，從而延長了檢查井的使用壽命，其修復尺寸也比較寬泛。

1、檢查井現狀：井深4米；井徑2.7米；水位深度2米；井室滲漏、孔洞等。

2、維修材料與結構

(1)本實施例中，內壁材料採用U-PVC塑料，經過計算壁厚25毫米；

(2)為了能夠有效安裝，在預製廠首先要根據檢查井的內徑、井深、地下水位計算出U-PVC襯裡的配比，具體壁厚。

3、檢查井維修前期準備

檢查井維修前期準備主要工作：施工前準備→管道堵水、調水→檢查井內高壓水清洗→井底清淤→漏水點封堵→CCTV內窺檢測→氣體檢測儀檢測井內安全。

4、U-PVC現場熔融澆築安裝

(1)安裝人員下井前，做好安全防護工作；

(2)取3毫米厚金屬板按舊管壁形狀圍成等距離舊井壁25毫米的支模，然後將熔融後的配方U-PVC混配物澆築在內壁與支模間隙，澆築的同時在支模內壁噴淋冷卻水，使U-PVC成型，依此類推，直至澆築到到井頸段。

5、拆除支模。

6、檢查，驗收。

需要進一步說明的是，因為舊井壁的病害存在，附圖中4一新舊檢查井的嵌接在施工中是必然會產生的，但不是必須要求的。這類嵌接對新舊檢查井的一體化有幫助，雖然新的「內襯檢查井」並不需要藉助於此，但總是有助益。

具體實施例2：PPR塑料噴塗法內襯修復檢查井

1、檢查井現狀：井深4米；井徑2.7米；水位深度2米；井室滲漏、孔洞等。

2、維修材料

本實施例中，內壁主要材料採用PPR塑料，壁厚20毫米；

3、檢查井維修前期準備

檢查井維修前期準備主要工作：施工前準備→管道堵水、調水→檢查井內高壓水清洗→井底清淤→漏水點封堵→CCTV內窺檢測→氣體檢測儀檢測井內安全。

4、PPR塑料噴塗法內襯安裝

該工藝是將PPR配方塑料直接在舊井壁上噴塗，每次噴塗厚度在200-300微米間，並在不流掛時立即復噴，確保層間的膠結，直至達到規定厚度。

5、驗收，通水運行。

建設部2004年《218》號文件明確規定禁止使用粘土實心磚建造檢查井，推廣使用塑料檢查井。上述實施例的成果是在舊檢查井裡得到了一個新的塑料檢查井，市政行業目前採用塑料檢查井替代磚混檢查井已是趨勢，無論是環保、質量、密封性能、使用壽命等塑料檢查井都比磚砌井優越得多。在舊檢查井裡現場成型一個新的塑料檢查井如果得到推廣，會使原來的磚砌檢查井不必開挖就換成了符合環保、可持續發展理念的塑料檢查井，意義重大。

在上述實施例中，對本發明技術的實施方式做了描述，很顯然，在本發明技術的發明構思下，仍可做出很多變化。在此，應該說明，在本發明技術的發明構思下所做出的任何改變都將落入本發明技術的保護範圍內。