市政排水管道是保障城市运行的重要基础设施和"生命线",检查井作为排水管道系统中重要的附属设施,起到连接管道、工人检查、清通和出入管道的作用。排水管道通常位于道路下方,大部分检查井处于道路区域内,因此对检查井修复施工的作业要求异常苛刻。

在众多市政排水检查井修复工艺中,石浆喷涂工艺无论是材料,还是施工条件,以及修复效果,与传统工艺相比具备独特的优势。
金迪公司多年来在排水治理过程中,通过大同、黄石等多个项目的实践积累,对石浆喷涂工艺进行技术创新,达到了不错的修复效果。

一、市政排水检查井现状及治理措施

检查井井壁一方面要克服周围土体、外部交通负荷以及地下静水压力,另一方面受污水、H2S等废气的侵蚀,因此极易造成各类缺陷(检查井内壁裂缝、抹灰脱落等),导致地下水内渗、污水外渗、甚至井室周围路面塌陷等病害。年代久远的砖砌或石砌检查井内壁的胶结抹面砂浆因腐蚀或风化等原因脱落,砖块和石块大部分已完全裸露,在未垮塌之前对其进行修复无疑是最佳选择。

相比更换破损检查井,非开挖修复不论是在恢复井壁的承压功能、防渗漏、防腐等性能方面,还是在综合成本和对社会、交通的影响方面都具有明显优势。在检查井非开挖修复过程中,为了避免检查井内径的明显减小,对所使用的内衬材料要求相当高。

二、修复材料选择

选用粘结力强、防腐、防渗漏、收缩率低、抗压抗折强度高的材料,保障内衬层的整体性,并与已有井壁牢固粘合形成一个整体,增强原有井壁抗压抗剪能力,同时形成致密的防渗、防腐层。为此我们选择了美国进口的Milliken石浆材料。材料的基本性能如下:

1、粘结力强

对砖、石、砼、塑料等介质材料有很强的粘结力,自粘结强度大,可多次喷涂。自粘结强度1天后达6.2MPa28天后达17 MPa。而传统砂浆粘结强度为0.2 MPa。

2、抗压抗折强度高

抗压抗折强度高于传统砂浆。

抗压强度1天后达17MPa28天后达55 MPa。而传统砂浆28天后为34 MPa。

抗折强度1天后达7.6MPa28天后达12.4 MPa。而传统砂浆28天后为3.4 MPa。

3、弹性模量大

弹性模量1天后达20700 MPa28天后达40000 MPa。而传统砂浆28天后为20700 MPa。

4、材料固结后有足够的抗渗性(氯离子扩散性非常低, 0.014 % wt Cl)。

Milliken石浆材料与常规的水泥砂浆相比有显著的不同,使用25px厚的Milliken石浆材料,大约相当于250px厚的常规水泥砂浆。

三、检查井防腐处理

1、腐蚀机理

传统水泥(硅酸盐)引起腐蚀的原因很多,例如:软水侵蚀、一般酸性腐蚀、碳酸腐蚀、硫酸盐腐蚀,还有糖类、脂肪、强碱也会引起水泥腐蚀。

在污水液面以下,水泥受到污水中的酸和碱、以及有机物在厌氧条件下分解产生的有机酸等酸性物质的腐蚀。

在污水液面以上,水泥受到硫化氢以及经生物氧化作用生成的硫酸的腐蚀,它能与水泥石中的氢氧化钙起反应,生成的钙盐或易溶于水,或在水泥石孔隙内形成结晶致使体积膨胀,由此产生破坏作用。而气液界面处的混凝土生物膜是硫氧化细菌生长的最佳环境,微生物的高度繁殖并在多孔混凝土内穴居,使腐蚀作用深入内部;由于污水的流动冲刷,致使混凝土受到多种侵蚀因素叠加的影响,导致气液界面处的混凝土遭受的腐蚀也最为严重。

微生物引起腐蚀的机制

污水砼管上半部分严重腐蚀

2、防腐措施

Milliken石浆材料耐酸腐蚀。它是铝硅酸盐材料与一定量硅酸钠或硅酸钾配置后形成的一种“水泥”,耐酸腐蚀。

Milliken石浆材料耐细菌腐蚀。它具有防止微生物腐蚀MIC)的机制。Milliken石浆材料中Ca(OH)2(氢氧化钙 含量比水泥低很多,Ca(OH)2是许多水泥在厌氧环境中腐蚀的主要原因。另外,石浆还含有一个AMS系统能在石浆的表面额外形成一层像玻璃似的耐化学保护涂层。

同时Milliken石浆材料耐磨蚀。28天后6个周期磨蚀测试损失率为0.67%,传统砂浆损失率为5.60%,使得AMS系统保护更长久。

四、离心喷涂工艺

排水检查井内空间狭小,人在里面很难施展手脚;此外,由于腐蚀等因素,检查井的砖石墙壁十分不平整。人工喷涂修复技术采用压力喷射的方式,材料会产生大量的回弹,导致与修复基面粘结性差,且对于不平整基面及空洞填充效果很差。

离心喷涂技术是将预先配制好的膏状修复材料(Milliken石浆)泵送到位于检查井内的压缩空气驱动的高速旋转喷头上,材料在高速旋转离心力的作用下均匀甩向检查井内壁,同时旋转喷头在提升绞车的牵引下在检查井内沿中轴线以一定的速度上下往返运动,使修复材料在井壁形成连续致密的内衬层,直到喷涂形成的内衬层达到设计厚度。

检查井离心喷涂

在喷涂器设计时充分考虑了材料喷涂到井壁上的压力,避免了材料回弹现象,但又能使材料在离心力的作用下与井壁紧密的粘结在一起;同时离心喷涂使材料致密结合,空隙更小,从而达到防渗漏效果。离心喷涂使得内衬表面光滑,不再需要人工抹光。

保持石浆泵量和旋转喷头上下提升速度一定,内衬厚度通过喷涂回次控制。通过专用的提升卷扬,设置卷扬机工作参数,喷涂过程可自动进行。由于材料喷涂在圆周上是均匀的,内衬厚度在各个地方高度一致。

喷涂前(内壁抹灰完全脱落)

喷涂后

五、milliken石浆离心喷涂修复检查井的优势

1、结构性修复:内衬层完全承载各种荷载,使用寿命可达50年。

2、离心喷涂可修复任何尺寸、深度的圆形竖井;对方形或不规则形状的检查井可辅助人工喷涂或涂抹进行。

3、离心喷涂内衬层与井室内壁结合紧密,形成一个整体,材料间致密,防渗、防腐效果好。可有效隔绝硫化氢气体细菌的腐蚀

4、离心喷涂效率高,是人工喷涂修复的5-8倍。

5、修复后2小时可恢复通水使用。

石浆喷涂修复施工

六、编后语

随着社会经济的发展,当城市化达到一定阶段之后,城市在规模化发展方面逐渐趋缓,而内在品质的提升成为主流,对于地下空间特别是排水管线的治理是其中的一项重要内容。

污水排查,雨污分流,排水管线及其附属设施的修复,成为重点工程,同时也是黑臭水体治理的重要组成部分,采用优质高效的修复材料和技术至关重要。

金迪公司凭借三十余年的管线服务经验,在排水溯源调查、探查、检测、修复等方面为客户提供了优质的服务和成果。