Ống lót sửa chữa bên trong: tính phạm vi phủ khuyết tật từ chiều dài ống lót và chiều rộng cao su

Lỗi chọn cỡ phổ biến là lấy toàn bộ chiều dài thép của ống lót sửa chữa cơ khí bên trong làm phạm vi phủ khuyết tật khả dụng, khiến công trường bị rò rỉ lặp lại. Hai kích thước này không bằng nhau. Một ống lót sửa chữa cơ khí Instant-Lock dài 300 mm hoặc 400 mm không bịt được vết nứt dài 300 mm hoặc 400 mm. Chiều dài khuyết tật cho phép ($L_{defect,max}$) do chiều rộng biên dạng bịt kín cao su bên ngoài và dải tựa trên ống lành ($L_{landing}$) cần có ở hai bên hư hỏng quyết định.

Trong sửa chữa điểm không đào, ống lót bên trong gồm một trụ thép không gỉ 316L (1.4404) tạo hình nguội, bọc trong áo cao su EPDM đúc theo EN 681-1. Khi packer sửa chữa bơm căng ép ống lót vào thành ống chủ, khóa bánh cóc cơ khí bên trong ăn khớp vĩnh viễn dưới lực hướng tâm. Nếu đoạn ống hư hỏng vượt quá biên dạng trong của áo cao su, hoặc mép bịt kín nằm trực tiếp trên thành ống nứt, bong tróc hay lệch, nước ngầm dưới cột nước thủy tĩnh bên ngoài ($H_w$) sẽ đi vòng qua các mối bịt elastomer.

Các kích thước dọc trục dưới đây xác lập quan hệ giữa chiều dài vỏ thép ($L_{sleeve}$), chiều rộng áo cao su ($W_{rubber}$) và phạm vi phủ khuyết tật cho phép ($L_{defect,max}$). Tiếp theo là các ví dụ tính cho đường kính tiêu chuẩn từ DN150 đến DN600.

Với suy thoái kéo dài trên tuyến, sụp đổ kết cấu hoặc so sánh với lót toàn tuyến, xem hướng dẫn sửa chữa điểm so với CIPP toàn chiều dài và hướng dẫn lắp đặt không đào.

Kích thước ống lót: vỏ thép, áo EPDM và gờ bịt kín

Bản vẽ catalogue và bảng kích thước của nhà sản xuất thể hiện ba kích thước dọc trục trên ống lót bên trong:

1. Tổng chiều dài thép không gỉ ($L_{sleeve}$): chiều dài từ đầu đến đầu của vỏ kết cấu thép không gỉ 316L. Trong dòng Reliance Instant-Lock Small (DN150–DN600), $L_{sleeve}$ thường từ 300 mm đến 500 mm. Trong dòng Instant-Lock Large (DN600–DN2000), chiều dài vỏ đạt 500 mm đến 800 mm. Vỏ thép bắc qua vết nứt và chịu tải hướng tâm từ đất và giao thông ($q_{traffic}$).

2. Tổng chiều rộng áo elastomer ($W_{rubber}$): chiều rộng lớp cao su EPDM lưu hóa bên ngoài. Áo ngắn hơn thân thép 20 mm đến 50 mm (thụt vào 10 mm đến 25 mm ở mỗi đầu). Khi bơm căng, phần thụt này để vỏ thép dẫn bộ ống lót qua mối nối mà không móc hoặc cuộn mép cao su vào cặn bám trong ống.

3. Chiều rộng bịt kín hiệu dụng ($W_{sealing}$): khoảng cách dọc trục giữa các mép bịt kín nén liên tục ngoài cùng được đúc trong áo EPDM. Chỉ các gờ bịt kín có biên dạng được ép vào thành ống lành mới bịt kín trước áp lực nước thải bên trong và cột nước ngầm bên ngoài.

Bảng nêu các mốc kích thước cho ống lót sửa chữa điểm Reliance Instant-Lock.

Quy tắc tựa trên ống lành

Vùng tựa tối thiểu ($L_{landing}$) là bắt buộc vì gioăng EPDM bên ngoài chịu nén hướng tâm từ 30% đến 45% so với lòng ống khi ống lót được ép ra. Độ nén này tạo ứng suất tiếp xúc ($\sigma_{contact}$) phải lớn hơn áp lực nước ngầm thấm vào ($P_{water} = \rho \cdot g \cdot H_w$) để không rò rỉ.

Nếu mép gờ bịt kín tựa trên ống nứt, thiếu vữa, mối nối bong tróc hoặc vết nứt lệch:

1. Gioăng bị đùn: dưới cột nước ngầm, mép cao su bị đẩy vào khe nứt thay vì ép đều vào thành ống.

2. Tạo rãnh và chảy dọc: nước di chuyển dọc dưới đoạn gioăng không được nén và thoát qua đầu ống lót vào dòng nước thải.

3. Khóa bánh cóc không đối xứng: lực cản tiếp xúc không đều làm vỏ thép giãn hướng tâm không đều, khiến răng bánh cóc có thể ăn khớp chưa đủ vào dải khóa bên trong.

Nguyên tắc sửa chữa điểm trong ASTM F3110-14(2024) và tiêu chuẩn đánh giá NASSCO yêu cầu ống lành ngoài biên khuyết tật ở cả phía thượng lưu và hạ lưu:

• Với ống đến DN300: $L_{landing} \ge 50\text{ mm}$ ống nguyên vẹn, lành về kết cấu.

• Với ống DN400 đến DN600: $L_{landing} \ge 65\text{ mm}$ đến $75\text{ mm}$.

• Với ống trên DN600: $L_{landing} \ge 100\text{ mm}$.

Phương trình quyết định chiều dài khuyết tật dọc trục tối đa cho phép là:

Các tình huống chọn cỡ đã tính

Trước khi đặt thiết bị, đối chiếu nhật ký kiểm tra CCTV độ phân giải cao và dữ liệu trắc dạng laser với phương trình này.

Tình huống A: vết nứt chu vi riêng lẻ hoặc gioăng mối nối lệch

• Ống: DN300 (12") ống sứ tráng men (VCP) có mối nối hở và thiếu vòng cao su.

• Chiều dài khuyết tật dọc trục: $L_{defect} = 25\text{ mm}$ (khe giữa hai đầu ống).

• Thiết bị đề xuất: ống lót Reliance Instant-Lock DN300 ($L_{sleeve} = 400\text{ mm}$, $W_{sealing} = 290\text{ mm}$).

• Tính dải tựa:

• Kết luận kỹ thuật: ĐẠT. Dải tựa thực tế ($132.5\text{ mm}$) vượt ngưỡng bắt buộc $50\text{ mm}$ hơn 160%. Một ống lót tiêu chuẩn 400 mm cho mối bịt được đỡ hoàn toàn.

Tình huống B: vết nứt cắt dọc kéo dài 220 mm

• Ống: DN250 (10") ống bê tông cốt thép (RCP) có vết nứt dọc chạy theo đỉnh ống.

• Chiều dài khuyết tật dọc trục: $L_{defect} = 220\text{ mm}$.

• Thiết bị đề xuất: ống lót Reliance Instant-Lock DN250 ($L_{sleeve} = 400\text{ mm}$, $W_{sealing} = 290\text{ mm}$).

• Tính dải tựa:

• Kết luận kỹ thuật: BÁC BỎ. Với chỉ $35\text{ mm}$ dải tựa mỗi bên, các mép bịt kín nằm sát vùng kết thúc vết nứt, nơi vi nứt trong ống thường tiếp tục lan. Dải tựa quá ngắn để bịt kín tin cậy trước dòng thấm khi mực nước ngầm dâng theo mùa. Không thể duyệt một ống lót 400 mm cho lần sửa này.

Khi khuyết tật dài hơn phạm vi phủ của một ống lót

Khi phân tích CCTV cho thấy khuyết tật dọc trục dài hơn $L_{defect,max}$, dùng một trong các cách sau:

1. Dãy nhiều ống lót chồng nối: với khuyết tật từ 250 mm đến 600 mm, nhà thầu có thể lắp nhiều ống lót Instant-Lock theo trình tự chồng và ăn khớp. Bơm căng ống lót phía thượng lưu trước. Sau đó bơm căng ống lót phía hạ lưu sao cho vỏ thép và gioăng EPDM chồng lên ống lót thứ nhất ít nhất 60 mm đến 80 mm. Phần chồng tạo cầu cơ khí liên tục và không để lại khe vòng hở chưa bịt.

2. Ống lót chiều rộng mở rộng đặt riêng: với tuyến công nghiệp hoặc đô thị nơi yêu cầu hệ số lưu lượng thủy lực ($k$) hạn chế việc chồng nhiều lớp, Reliance chế tạo ống lót cơ khí dài vỏ đến 700 mm và áo EPDM lưu hóa theo yêu cầu. Xác nhận packer lắp đặt và hố ga tiếp cận chứa được bao thiết bị cứng dài hơn, như nêu trong hướng dẫn chọn packer sửa chữa.

3. Chuyển sang miếng vá điểm CIPP hoặc lót toàn chiều dài: khi vết nứt kết cấu vượt 600 mm đến 800 mm, ống lót cơ khí kém hiệu quả về chi phí so với miếng vá sợi thủy tinh tẩm nhựa liên tục hoặc ống lót CIPP toàn chiều dài. Phân tích ống lót thép không gỉ so với miếng vá sợi thủy tinh nhựa nêu rõ ranh giới vận hành.

Danh mục kiểm tra CCTV trước khi mua ống lót bên trong

Đưa năm thông số đo này vào mọi yêu cầu báo giá để ống lót được báo giá phù hợp với hiện trường:

1. Đường kính trong đo được ($ID_{measured}$) và độ ô van: đo lòng ống thực tế tại đỉnh, đáy và hai bên. Độ ô van mặt cắt ống không được vượt 2% đến 3% với ống lót cơ khí cứng.

2. Chiều dài khuyết tật dọc trục chính xác ($L_{defect}$): ghi mét bắt đầu và kết thúc chính xác của mọi vết nứt, chỗ bong tróc và khe mối nối từ video CCTV quay chậm liên tục.

3. Kiểm tra dải tựa trên ống lành ($L_{landing}$): xác nhận có ít nhất 50 mm đến 75 mm ống nhẵn, không bong tróc ngay trước và sau ranh giới khuyết tật.

4. Cột nước thấm ($H_w$): cung cấp chiều cao mực nước ngầm theo mùa trên đáy ống để kiểm tra độ cứng cao su EPDM yêu cầu (Shore A 60–65) và tỷ lệ nén của bánh cóc.

5. Khoảng cách tới điểm đấu nối nhánh: kiểm tra xem nhánh dịch vụ đang hoạt động hoặc đã bịt có nằm trong 300 mm quanh khuyết tật không. Nếu có nhánh gần đó, xem quy tắc khoảng cách trong Ống lót sửa chữa gần điểm đấu nối nhánh.

Sau khi đo các thông số này, gửi dữ liệu hiện trường qua cổng báo giá kỹ thuật ống lót Instant-Lock để kiểm tra cỡ.

Câu hỏi thường gặp: ống lót sửa chữa bên trong

Ống lót Instant-Lock 400 mm có phủ được vết nứt dọc 350 mm không?

Không. Vỏ thép dài tổng cộng 400 mm, nhưng chiều rộng bịt kín hiệu dụng ($W_{sealing}$) của gioăng EPDM bên ngoài khoảng 290 mm. Để giữ dải tựa bắt buộc 50 mm trên ống lành ở hai bên hư hỏng, chiều dài khuyết tật tối đa cho phép ($L_{defect,max}$) của một ống lót 400 mm là 190 mm. Vết nứt 350 mm cần lắp dãy ống lót chồng nối hoặc miếng vá composite CIPP liên tục.

Vì sao áo cao su EPDM ngắn hơn vỏ thép không gỉ?

Áo cao su EPDM lưu hóa thụt vào 10 mm đến 25 mm so với mỗi đầu vỏ thép. Mép bậc này giữ cho gioăng elastomer không móc, dồn cục hoặc cuộn vào bậc ống, cặn bám và gioăng mối nối nhô ra khi bộ ống lót được kéo hoặc đẩy qua tuyến chính trên packer lắp đặt. Hai đầu thép hở đóng vai trò guốc dẫn hướng bảo vệ phía trước và phía sau trong khi lắp.

Độ ô van của ống ảnh hưởng thế nào đến phạm vi phủ khuyết tật của ống lót bên trong?

Độ ô van quá lớn (lệch khỏi hình tròn trên 2% đến 3%) khiến vỏ thép hình trụ cứng không ép gioăng EPDM đều quanh chu vi 360°. Mất ứng suất tiếp xúc hướng tâm cục bộ này cho phép nước ngầm dưới cột nước chảy dọc hai bên, giảm phạm vi phủ hiệu dụng và có nguy cơ hỏng mối bịt. Với ống biến dạng hoặc không tròn, nên chỉ định miếng vá sợi thủy tinh CIPP dẻo thay vì ống lót cơ khí.

Khoảng cách tối thiểu giữa ống lót sửa chữa bên trong và điểm đấu nối nhánh đang hoạt động là bao nhiêu?

Ống lót sửa chữa cơ khí bên trong không nên kết thúc gần hơn 50 mm tính từ mép điểm đấu nối nhánh dịch vụ đang hoạt động, trừ khi có kế hoạch dùng ống lót khoét chuyên dụng và quy trình mở lại nhánh bằng robot. Lắp ống lót đặc tiêu chuẩn ngang qua nhánh đang dùng sẽ chặn thoát nước của khách hàng, còn đặt gioăng đúng trên mép nhánh thì không đạt được nén elastomer đều 360°.