城镇给排水管道非开挖修复材料

截至2020年，我国城镇给排水管道总长达到215万千米。管道的使用寿命一般为30～50年，因年久失修，近年给排水管道相继出现病害问题，如腐蚀、变形、结垢和破裂等，造成管网漏损、水资源流失、行洪不畅、道路塌陷等，给城市安全带来了巨大隐患。

对于病害管道，传统上采用开挖后重新埋管的方法进行修复，这极大影响了城市的交通；非开挖法通常仅需要在管井或排气阀处施工，利用内衬材料修复病害管道，不破坏路面，综合成本低，环境影响小，适用范围广，可方便有效地实现管道的修复，在全世界范围内都得到了广泛应用。

近年来，我国管道非开挖修复技术发展迅速，新工艺、新材料和新装备相继涌现。在我国拥有非开挖管道修复技术的企业多达千家，但行业面临着一个严峻的问题，即先进的修复装备和材料还依赖进口或外资企业，造成技术成本高、施工周期难以保证等问题，我国迫切需要国产化的装备和材料。而管道非开挖修复技术和材料跨越多个学科，不仅要考虑设计和制造，更要考虑使用场景和施工影响。

国内非开挖市场已达到了百亿元规模，其中材料占据近1/2的份额，施工风险也主要集中在材料方面，施工环节的质量控制较生产环节困难很多，施工人员对材料性能的了解还非常欠缺，因此迫切需要编写专门书籍，为保障非开挖工程质量提供可靠支撑，从而创造良好的经济效益、环境效益和社会效益。

本书在编写过程中，联合了多家企业、研究机构以及用户单位，针对行业迫切需要解决的施工材料性能问题，结合工程实践，系统阐述了非开挖修复材料的生产和使用，可为给排水领域从事非开挖修复的工程技术人员、科研人员、管理人员提供理论依据、技术参考和案例借鉴，也为高等学校环境科学与工程、市政工程、材料科学与工程及相关专业师生提供资料参考。

本书由曹井国、郁片红、孙跃平主编，具体编写分工如下：第1章~第3章由曹井国、田琪负责；第4章由曹井国、高雨茁、杨佳兴负责；第5章由曹井国、杨宗政、李静负责；第6章由曹井国、郁片红、高鑫负责；第7章由曹井国、高雨茁、韩泽嘉负责；第8章由曹井国、孙跃平、薛舒心负责；第9章由曹井国、冯舒扬、韩泽嘉负责；附录由曹井国、田琪、杨佳兴、李静、韩泽嘉、高鑫负责。全书最后由曹井国负责统稿并定稿。感谢张大群、刘雨生、赵丽君、马孝春和顾平在本书编写过程中提供的热心帮助，感谢书中参考和引用的有关文献资料的作者。

限于编者水平和编写时间，书中难免有欠妥及疏漏之处，敬请读者批评指正。

编者

2022年3月

本书由我国城镇给排水管道病害问题引入，综述了现有国内外非开挖管道修复技术和标准现状，并就管道非开挖技术核心材料的设计、生产、选择和使用进行了详细论述。本书共分9章，内容包括概论、给排水管道非开挖修复材料设计、原位固化修复技术及材料、机械制螺旋缠绕修复技术及材料、热塑成型修复技术及材料、喷涂修复技术及材料、穿插修复技术及材料、管片内衬修复技术及材料、管道局部修复技术及材料和预处理技术；全书以材料生产质量控制和施工质量控制为关键，通过标准化，推动和挖掘工程材料潜力，弥补行业不足，促进行业的健康发展。本书具有较强的系统性和技术应用性，可供给排水领域管道非开挖技术单位的科研人员、工程技术人员和管理人员参考，也可供高等学校环境科学与工程、市政工程、材料科学与工程及相关专业师生参阅。

曹井国，天津科技大学化工与材料学院副教授，长期致力于环保材料及标准化研究，特别是城镇给水排水管道非开挖修复技术领域，主持并完成了十二五水专项“城市排水管渠原位修复材料（内衬管）产业化”（2015ZX07309001-05）课题，研制了无纺布内衬软管的制备技术，实现了核心材料内衬软管的国产化，经天津市高新技术成果转化中心鉴定；发表论文8篇，申请专利13项，建设了重庆示范工程，获得住建部水专项办专家一致认可。标准化方面工作业绩突出，2009年参与了标准化工程，负责城镇给水排水标准化部分内容的研究工作，2012年参编了住建部《城镇建设产品标准体系》的编制工作，负责城镇给水排水产品标准体系的编制工作，2016年发表了“我国城镇给水排水行业工程建设及产品标准体系对比分析”，得到了行业的认可，2019年受邀参加了中国城镇水务发展报告的编写工作，负责了城镇给水排水标准体系部分的编制工作。2020年，主持了中国水协团体标准《城镇排水管道原位固化修复用 内衬软管》的编制工作，填补了国内外非开挖修复材料标准的空白。

第1章概论

1.1我国城镇给排水管道概况001

1.1.1城镇给排水管道的发展情况001

1.1.2城镇给排水管道存在的问题003

1.1.3城镇给排水管道的病害特征005

1.2给排水管道非开挖技术013

1.2.1非开挖技术的特点013

1.2.2非开挖技术的优势013

1.2.3非开挖技术的分类014

1.3国家的非开挖技术相关政策及导向019

1.4国内外给排水管道非开挖修复技术标准体系021

1.4.1美国给排水管道非开挖标准体系021

1.4.2ISO给排水管道非开挖标准体系021

1.4.3我国给排水管道非开挖标准体系022

参考文献022

第2章给排水管道非开挖修复材料设计

2.1非开挖修复设计概述023

2.1.1设计原则023

2.1.2修复更新方法选择024

2.2非开挖修复材料设计025

2.2.1设计流程025

2.2.2原位固化法内衬管设计027

2.2.3机械制螺旋缠绕设计计算033

2.2.4喷涂修复技术设计计算036

2.2.5穿插法设计039

2.3非开挖修复设计计算案例043

2.3.1设计计算背景043

2.3.2修复材料设计043

2.3.3内衬管壁厚计算043

2.3.4内衬管水力复核045

2.3.5设计结论046

参考文献046

第3章原位固化修复技术及材料

3.1原位固化修复技术048

3.2原位固化修复材料选择050

3.2.1承载层050

3.2.2功能膜051

3.2.3缝合线及牵引线052

3.2.4树脂052

3.3原位固化修复材料生产053

3.3.1干软管的生产053

3.3.2湿软管的生产055

3.3.3内衬软管生产质量控制060

3.4原位固化修复材料施工062

3.4.1翻转法施工062

3.4.2拉入法施工（光固化）069

3.5原位固化修复材料验收075

3.5.1外观验收075

3.5.2功能性验收075

3.6原位固化修复施工案例078

3.6.1案例一：DN600管道CIPP修复078

3.6.2案例二：多管径排水管道CIPP修复086

3.6.3案例三：DN1800混凝土管道CIPP修复092

参考文献102

第4章机械制螺旋缠绕修复技术及材料

4.1机械制螺旋缠绕修复技术103

4.1.1螺旋缠绕工艺介绍104

4.1.2螺旋缠绕技术优点105

4.1.3主要施工设备106

4.2机械制螺旋缠绕修复材料107

4.2.1聚氯乙烯(PVC)带状型材107

4.2.2钢带109

4.2.3密封胶和胶黏剂109

4.2.4注浆材料109

4.3螺旋缠绕关键材料——PVC带状型材110

4.3.1带状型材的原料选择110

4.3.2带状型材用原料和助剂112

4.3.3硬PVC的共混改性115

4.4带状型材的挤出成型技术116

4.4.1PVC型材生产116

4.4.2双螺杆挤出机117

4.4.3异向双螺杆挤出机应用118

4.4.4型材挤塑模具119

4.5螺旋缠绕法修复施工120

4.5.1缠绕方式120

4.5.2移动缠绕施工121

4.5.3注浆121

4.6螺旋缠绕内衬管质量控制与验收122

4.6.1材料测试方法122

4.6.2施工质量验收124

4.7工程案例125

4.7.1案例一：DN1000雨污水重力管螺旋缠绕修复125

4.7.2案例二：天津津塘路DN1200～1500排水管道螺旋缠绕修复127

参考文献129

第5章热塑成型修复技术及材料

5.1热塑成型修复技术131

5.1.1热塑成型修复技术的特点132

5.1.2热塑成型修复技术适用范围132

5.2热塑成型修复管道设计133

5.3热塑成型修复材料生产质量控制134

5.3.1助剂及配方134

5.3.2生产工艺136

5.3.3内衬管结构形式142

5.3.4热塑成型修复材料理化性质142

5.4热塑成型内衬管施工145

5.4.1预处理145

5.4.2热塑成型施工147

5.5热塑成型材料质量检验149

5.5.1产品质量控制与验收149

5.5.2施工质量验收154

5.6工程实例155

5.6.1案例一：DN600钢管FIPP修复155

5.6.2案例二：重庆永川区FIPP修复157

5.6.3案例三：石棉水泥管FIPP修复160

参考文献161

第6章喷涂修复技术及材料

6.1喷涂修复材料163

6.1.1普通砂浆类163

6.1.2高分子聚合物类喷涂材料165

6.2喷涂材料生产168

6.2.1砂浆生产168

6.2.2硅酸盐水泥的组成及生产工艺168

6.2.3铝酸盐水泥的组成及生产工艺170

6.2.4管道修复类高分子聚合物生产工艺172

6.3喷涂修复施工工艺与验收174

6.3.1管道预处理174

6.3.2砂浆类喷涂施工176

6.3.3高分子聚合物喷涂施工——环氧树脂类177

6.3.4高分子聚合物喷涂施工——高强度聚氨酯喷涂178

6.3.5施工质量验收179

6.4施工案例181

6.4.1案例一：检查井喷涂修复181

6.4.2案例二：DN800钢筋混凝土雨水管道喷涂修复183

参考文献187

第7章穿插修复技术及材料

7.1穿插技术188

7.1.1穿插内衬技术188

7.1.2短管穿插内衬技术189

7.1.3缩径穿插技术190

7.1.4折叠内衬穿插技术191

7.2穿插修复材料标准192

7.3穿插修复材料生产质量控制193

7.3.1穿插修复材料种类193

7.3.2穿插修复材料理化性质194

7.3.3穿插修复材料生产195

7.4穿插法修复施工200

7.4.1穿插施工200

7.4.2短管施工203

7.4.3缩径施工204

7.4.4折叠施工205

7.5穿插修复材料质量检验208

7.5.1出厂检验208

7.5.2施工质量检验212

7.6短管内衬修复施工案例213

7.6.1工程概况213

7.6.2修复方案214

7.6.3修复结果216

参考文献216

第8章管片内衬修复技术及材料

8.1管片内衬修复技术218

8.2管片内衬修复材料219

8.2.1管片型材219

8.2.2注浆材料221

8.2.3附属材料221

8.3管片内衬修复材料生产质量控制222

8.3.1注塑概念222

8.3.2管片注塑模具设计222

8.3.3注塑设备选择223

8.3.4注塑工艺224

8.4管片内衬修复材料应用（施工质量控制）224

8.4.1施工前处理224

8.4.2管片内衬施工225

8.5管片内衬修复材料质量检验226

8.5.1外观验收226

8.5.2直径227

8.5.3渗漏测试227

8.6管片内衬修复施工案例227

8.6.1工程概况227

8.6.2技术优势228

8.6.3施工要点229

8.6.4质量控制231

参考文献232

第9章管道局部修复技术及材料和预处理技术

9.1不锈钢双胀圈234

9.1.1不锈钢双胀圈修复技术内容234

9.1.2双胀圈内衬材料和设计要求236

9.1.3双胀圈内衬修复施工236

9.2不锈钢快速锁修复技术239

9.2.1不锈钢快速锁技术内容239

9.2.2不锈钢快速锁材料239

9.2.3不锈钢快速锁修复施工240

9.3点状原位固化修复技术245

9.3.1点状原位固化内衬材料和设计要求245

9.3.2点状原位固化内衬修复施工246

9.3.3点状原位固化技术介绍249

9.4不锈钢发泡筒内衬技术249

9.4.1不锈钢发泡筒内衬技术内容249

9.4.2不锈钢发泡筒内衬材料和设计要求250

9.4.3不锈钢发泡筒材料250

9.4.4不锈钢发泡筒内衬修复施工251

9.5PVC六片管筒修复技术253

9.6化学稳定法254

9.6.1化学溶液注浆254

9.6.2化学稳定法修复施工259

参考文献261

附录

附录1《基于树脂浸润软管的翻转法管渠修复施工技术规程》（ASTM F1216）介绍262

附录2《基于树脂浸润玻璃纤维软管的拉入法管渠修复操作规程》（ASTM F2019）介绍266

附录3《排水管道机械螺旋缠绕内衬修复材料聚氯乙烯（PVC）技术标准》（ASTM F1697）介绍273

附录4《排水管道机械螺旋缠绕聚氯乙烯（PVC）内衬管修复施工技术规程》（ASTM F1741）介绍277

附录5《排水管道聚氯乙烯（PVC）折叠/成型修复技术规程》（ASTM F1867）介绍282

附录6《排水管道聚氯乙烯折叠/成型修复标准规范》（ASTM F1871）介绍286

附录7《水硬性水泥砂浆的抗压强度标准试验（使用50mm3立方体试样）》（ASTM C109/C109M-12）介绍289

附录8《变形聚乙烯（PE）管线修复现有下水道和管道施工技术规程》（ASTM F1606）介绍296

附录9《排水管道管片修复技术产品标准》（ASTM F2984）介绍300

附录10《下水道和管道修复管片施工技术规程》（ASTM F2985）介绍302

附录11市政给排水管道非开挖修复主题标准体系表304

1. 本书作者团队长期从事管道非开挖修复材料的研究，对非开挖修复材料特别是原位固化修复材料有较为深入的了解，在本书编著过程中，联合了多个生产企业、研究机构、施工企业以及用户单位，总结出了跨学科、跨领域的研究成果，以期更好地服务我国非开挖事业，为城镇可持续化奠定材料基础。 2. 本书以我国给排水管道现状问题引入，综述了现有国内外非开挖管道修复技术和标准现状，并就管道非开挖技术核心材料的设计、选择和使用进行了详细论述和讲解。本书内容贯穿技术、标准、施工，对材料设计、制造、品控和使用特性均有详细介绍，使读者能够系统地了解该领域的研究成果、工程案例和应用方法。