紫外线光固化CIPP技术的应用研究技术工作报告1、项目背景1.1管道非开挖修复技术的市场需求随着我国经济的发展，城市建设的规模越来越大，铺设的排水管道也越来越长，管道剩余的使用年限也越来越短。
据统计自2001年以来我国城市排水管道以22441.7km/年的速度在增加，截止2008年我国城市排水管道的总长度315220km，而我国平均人口排水管道的长度却仅有0.85m，这与欧洲国家人均12m的排水管道还有巨大差距，因此我国近几十年来仍将大力建设排水管道。
伴随着我国排水管道的建设，铺设年代久远的管道也相继达到寿命期，据统计我国80年代以前铺设的管道长度为21860km，占排水管道总长的6.93%。
我国排水管道在面临寿命到期的同时，随着城市用水量的增加，城市排水量也相应增加，排水管道承受的负荷也越来越繁重，而我国在排水管道的维护、修复上投入不足，造成我国排水管道腐烛、渗漏严重，管道破坏、变形、不均匀沉降等情况时有发生。
管道结构性缺陷和功能性缺陷致使排水管道不能发挥应有的作用，污水跑、冒、漏，阻断交通，雨水不能及时排除，给城市建设和人民生活带来不便。
在2010年“5.7”、“5.14”广州市两场时降雨量超过100mm的大暴雨中，不少街道、商铺、停车场等遭遇水淹,经济损失超10亿元，突现了排水管道排水不畅的问题。
非开挖修复更新技术是指在不开挖或微开挖的情况下对现有缺陷管道进行修复和更新，以保障管道良好运行、延长管道使用寿命的施工技术及其辅助技术。
其对周围交通、环境影响小，具有较低的社会成本。
城镇排水管道多处于城市的繁华地带，传统的开挖方法施工会造成破坏道路、影响交通、商业活动中断等诸多问题。
在我国，随着住房和城乡建设部在《建设事业“十一五”推广应用和限制禁止使用技术(第一批)》(建设部第659号公告)中将“非开挖施工技术”列入推广技术，非开挖施工技术在城镇供水、排水、燃气等领域得到快速推广应用，工程虽在逐年增加，并呈现出良好发展态势。
“非开挖工程”也被联合国环境议程(United Nation's Environmental Program-UNEP)批准为地下设施的环境友好技术(Environmentally SoundTechnology-EST)。
所以，采用“非开挖方法”修复和更新城镇排水管道已成为唯一的最佳选择。
采用非开挖技术对排水管道进行修复更新有着良好的经济、社会和环境效益。
因此，排水管道非开挖修复技术在我国未来几十年中将有很大的发展前景。
为规范城镇排水管道非开挖修复的市场、保障工程质量以推动非开管道修复技术在我国的发展，2012年，国家国住房和城乡建设部制定了《城镇排水管道检测与评估技术规程(CJJ181-2012)》，为排水管道检测与评估工作提供了标准依据；2013年，国家国住房和城乡建设部出台了《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程》(征求意见搞)；2014年，国家住房和城乡建设部又发布了《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程（CJJ/T 210-2014）》。
这些规程的编制和出台将对非开挖技术在我国的发展有着重要作用。
1.2我国非开挖修复技术的现状我国应用较成熟的非开挖排水管道修复工艺要包括穿插法、原位固化法、碎(裂)法、折叠内衬法、缩径内衬法、螺旋缠绕法、管片拼装法以及一些局部修复方法。
自1971年以来，全世界已经有50000km的管道采用原位固化法进行了修复。
在最初的20年内，这项技术受大量的专利和应用许可的使用模式所保护，直到上世纪90年代，该项技术作为一项新工艺和材料被介绍推广应用。
我国原位固化法的引进使用也是始于这段时期。
自1998年利用翻转内衬原位固化法修复8300m的管道实现该领域的突破以来，我国非开挖管道修复工程量逐年上升。
以2009年为例，我国利用非开挖技术完成的管道更换和修复工程量长达302.43公里，比2008年的229.4公里增加了31.8%。
2010年，杭州市对10.1km的排污管道采用原位固化法进行修复，是国内首次大规模的使用该项技术。
当前，我国原位固化法应用较多的仍然是翻转式的原位固化法，其在我国的应用也比较成熟，年在非开挖修复更新施工中占10-16%的比例。
2008年德国Saertex公司在中国东营和太仓建立公司，式将紫外光固化玻璃纤维增强的内衬工艺引入到中国。
江苏太仓市广州路800管径排水管道损坏，影响排污功能。
2011年7月Saertex公司使用该技术对该段排水管道进行了修复，取得良好效果。
目前，我国非开挖修复更新工程中，折叠内衬、缩径内衬、穿插法占的比重仍是最多，超过了70%。
图1是2013年和2014年对非开挖各种修复技术的评价。
图1对各种非开挖施工技术的评价由图1可知，非开挖修复技术中的原位固化法CIPP仍然是目前最被看好的修复技术之一。
国内对非开挖管道修复技术的研究不像HDD技术一样普遍。
哈尔滨工业大学和北京铭尼科科技有限公司分别研制了城市主排水管道穿缆、检测机器人和排水管道声纳检测测绘成像系统-SPC300。
张淑洁，王瑞等人对管道修复用纺织布或非织布复合材料的强度和结构设计做了相应的研究，但仅限于在软管的构造上。
张飘平、沈华等对管道缺陷状况进行了总结分类，并采用层析分析法对管道各类缺陷严重性进行了分析，得出管道修复优先次序，为管道的评价与维护提供了一定的参考意见。
总体来说，我国管道修复的市场较大，但技术的研究上不够深入，仍处于起步阶段。
1.3管道非开挖修复技术存在的问题任何技术都有它的两个方面，非开挖管中管技术也有它的缺陷，与开挖换新管比，技术工艺相对复杂，工程风险较大，需停气停水修复，对不能停输管线只能采取导输方法施工。
因此增加了修复费用。
管中管技术修复后的管线因外力破坏或人为增加装置的修复有技术难点，至少需要有经过专门培训的人员进行修复。
非开挖管道修复技术,在我国是很有潜力的技术，但我国在该领域的研究还处于初级阶段。
存在的问题主要有：（1）非开挖管道修复领域的相关标准尚不是很完善，缺乏统一的设计验收指标。
目前国家行业标准只有《城镇燃气非开挖修复更新技术标准》和2014年刚出台的《城镇排水管道非开挖修复更新工程技术规程（CJJ/T 210-2014）》。
（2）国内对于非开挖管道修复内衬管的设计理论研究不足，缺乏统一认识，在一定程度上影响了我国非开挖管道修复技术的发展。
（3）非开挖领域工程软件的研发基本都是HDD相关软件的研发，管道修复领域软件的研发上尚欠缺。
1.4非开挖修复技术研究的目的和意义随着城市建设的飞速发展，排水管道的建设也逐年增加，城市地下管网的规模正在不断扩大。
然而，从上海排水管道建设和运行调研结果看，除建国初期开始建设的、使用已达半个世纪以上的管道出现损坏外，一些新建管道也由于局部地质条件较差等原因而出现结构性和功能性损坏现象。
与此同时，在建工程对周边已建排水管道造成影响甚至损坏的情况也时有发生，这些情况严重影响了城市排水的安全运行。
因此，掌握排水管道的运行状况，确保城市排水安全运行，对存在缺陷的管道进行及时修复是十分必要的。
目前，我国城市发展已从建设时代逐渐进入维护管理时代，但管道维护与修复往往受到繁忙的城市交通、地下管线、环境保护、古迹维护、农作物和绿化保护、构(建)筑物、高速公路、铁路及河流等各种复杂地理环境因素的影响，导致传统的开挖修复施工维护措施代价高昂，迫使对周围环境影响较小的非开挖修复技术获得广泛应用，以提高社会效益。
管道非开挖修复技术于20世纪70年代在发达国家兴起，之后逐渐形成产业。
该技术具有独到的技术特征，在保障工程周围管线、构(建)筑物安全，保障交通畅通方面与传统的管道修复技术相比，具有显著的优越性，正日益受到各国的重视。
我国的管道非开挖技术最初主要用于新建工程，随后在结构性缺陷管道的修复工程中逐渐得到应用和推广。
目前，包括从国外引进及自主开发用于排水管道修复的非开挖技术种类繁多，其中不乏先进技术。
近年来，我国各地在排水管道非开挖修复技术的研究和应用方面取得了较大进步，已引起各方面的广泛关注，采用非开挖修复技术的比例逐年提高，技术水平和发达国家的差距在不断缩小，正成为排水管道养护维修的一个新手段。
从经济效益和社会效益的角度对管道非开挖修复技术进行分类归纳，将更有利于非开挖修复技术的认识和推广，从而有助于延长城市基础设施的使用寿命，节约基础设施投资，达到节能减排的目的，提高城市建设管理的技术水平。
从上海市排水管网系统运行案例来看，合流污水一期工程自1993年底建成运行以来，服务范围内的排水系统已有部分管道出现严重的地下水渗漏等结构性损坏现象。
根据上海市城市排水有限公司等单位的调研结果，其渗漏量已经达到了27％，渗漏引起大量地下水渗入管道，使得污水输送和污水处理的成本大幅上升。
近期，我国有多个城市相继因暴雨引发严重内涝，除了加强对城市排水系统的建设力度外，更须对现有排水管道加强维护管理，因此，对排水管道非开挖修复技术的归纳总结、推广运用，保障城市排水系统的安全运行具有十分重要的意义。
2、国内外非开挖修复技术的比较2.1 穿插法穿插（内衬）法又称传统内衬法，是指在旧管道中拖入新管，然后在新管道中间注浆稳固的方法。
这种方法在国内外使用都比较早，且是目前仍在应用的一种既方便有经济的管道修复方法。
穿插法所用的管材通常是PE管，但有时也用PVC管、陶土管、混凝土管或者玻璃管等。
优点：（1）施工工艺简单，易学易做，对工人的技能要求不高；（2）施工速度快，一次性修复距离长，分段施工时对交通街周边环境的影响轻微。
穿插HDPE 管速度可达15~20m/min，一次穿插距离甚至可达1~2km；（3）成本低，寿命长。
使用内插HDPE管道的方法，与原位更换法相比，通常可节约成本50%；（4）可适应大曲率半径的弯管。
缺点：（1）过流断面损失较大，穿插入新管后，流量有明显损失；（2）新旧管间的环形间隙要求注浆，但由于环装间隙较小，注浆较困难；（3）使用连续长管法修复旧管道时，需要在地面占一条狭长的导向槽；（4）分支管的连接点需要单独处理，要么开挖进行，要么进入打通连接支管。
穿插法适用于排水管道、供水管道、燃气管道、化学管道及工业管道等，新插管的外径不宜大于旧管内径的90%。
2.2 折叠变形法该法使用可变形的PE或PVC作为管道材料，施工前将其加热并折叠成U形、C形甚至工字形，这样就极大地减少了新管的断面面积。
插人时从一个检查井下人，从另一个检查井用卷扬机等设备拉出，就位后，利用加热或加压使其恢复原来的管道形状，从而与旧管道构成紧密配合的复合管道。
优点：（1）施工时占用场地小，可利用现有人井施工；（2）新衬管与旧管可形成紧密配合，管道的过流断面损失小，无需对环状空间注浆；（3）管线连续无接缝；（4）对旧管道清洗要求低，只要达到内壁光滑无毛刺即可，施工质量容易得到保证，施工周期相应较短；（5）折叠后断面收缩率高，断面面积可减小40%，穿插顺畅；（6）使用寿命长；（7）经济性好，修复成本约为新建管线成本的30%~50%。