一種免挖掘地下管道的修複方法

2023-05-31 06:02:36

專利名稱：一種免挖掘地下管道的修複方法
技術領域：
本發明涉及一種地下管道修復技術，特別是一種應用雙袋型纖維修復預 製件真空輔助注脂複合材料工藝進行免挖掘地下管道的修複方法，國際專利主分類號擬為Int.Cl.F16L 55/162 (2006.01)。
技術背景地下管道，例如供水管道、煤氣管道和下水道等，給人們的生產、生活 帶來了極大便利。但是，由於設計不當、疏忽管理和管道材料(特別是鋼製 管道)的老化，經常出現強度降低、腐蝕穿孔、破裂壞損，導致管道運行不 安全，引發洩漏事故。非開挖地下管道修復技術是一種地下管道修復的新技 術，具有諸多優點。現有的非開挖地下管道修復技術大致分為內襯法、原位 固化法以及預製膜RTM法。所述內襯法包括傳統內襯法和改進的內襯法。傳統 內襯法也稱為插管法，是採用比原管道直徑稍小或等徑的新塑料管插入原管 道內，在新舊管道之間的環形間隙灌漿，使其固結，形成一種管中管的管道 結構，從而使塑料管道的防腐性能和金屬材料的機械性能合二為一，改進管 道的工作性能，提高管道使用壽命的修複方法。傳統內襯法的缺點是(1) 過流斷面受損失較大，但管徑較大時影響相對較小；(2)環形間隙要求灌漿； (3)需開挖一條導向槽(連續管法)；(4)分支管的連接點需開挖進行；(5)—般只適用於圓形斷面的管道。改進的內襯法通常也稱緊密結合內襯法，它包括冷軋法、熱拔法和變形法。變形法是利用PE或PVC管的性能，將管的直徑在插入舊管之前暫時變小或改變形狀，插入後新管膨脹，與舊管貼合在一起形成 緊密連結，省除了傳統內襯法在新舊管的環空內灌漿工序。改進的內襯法的缺點是(l)分支管的連接需要開挖進行；(2)舊管的結構性破壞會導致施工 困難；(3)—般只適用於修復直圓形管道。所述原位固化法也稱為軟襯法 (cured-in-place-pipe, CIPP)，是在現有的舊管內壁上襯一層液態的熱固性樹脂，通過加熱(利用熱水、熱汽或紫外線等)使其固化，形成與舊管緊齊配 合的薄層管的修復技術。軟襯法的管道過流斷面沒有損失，流動性能也大大 改善，但其缺點是(l)需要特殊的施工設備，對工人和施工的技術要求較高; (2)工程規模小時，成本較高；(3)樹脂固化時間較長(一般在5h以上)；(4) 每個工程要求使用不同的軟襯管。軟襯管是一種柔性纖維增強軟管或編織物 與熱固性樹脂及催化劑製成的管。軟襯管的規格難以滿足實際工程需要。所述預製膜RTM法是一種將玻璃或其他適用纖維做成絲網狀，用兩層防油水薄膜包裹，製成修復預製件(骨架)，在其內注入不飽和聚酯進行管道修復和補強的地下管道修複方法。此方法的不足之處是需要設計施工時管道口兩邊的 專用夾具；還要使用RTM注入樹脂機以及空氣注入機等設備；施工技術比較複雜，設計成本高，相應的修復成本高，不利於推廣實施。 發明內容針對現有技術的不足，本發明擬解決的技術問題是，設計一種免挖掘地 下管道的修複方法。該修複方法具有工藝簡單，操作簡便，無需專用設備， 施工快捷，成本低廉，便於實際推廣應用等特點。本發明解決所述修複方法技術問題的技術方案是設計一種免挖掘地下 管道的修複方法，該修複方法包括以下步驟1.製作雙袋型纖維修復預製件首先依據修復管道的直徑和長度，裁剪 纖維預製件和保護膜；然後把保護膜做成圓筒狀備用；其次，把纖維預製件 平鋪在地面上，先把1號抽真空螺旋管鋪放在纖維預製件長度方向的中心線 上，其一端與纖維預製件的一邊平齊，另一端沿纖維預製件長度方向中心線 延伸出去，構成備接真空泵的1號預留端；然後把樹脂注入螺旋管以1號抽 真空螺旋管相同或對稱的方向鋪放在纖維預製件寬度方向的一個邊緣位置 處，並使兩者平行，且留有備接樹脂罐的預留端；然後把與外部PC機相連的 傳感器安放在纖維預製件的中心處，所述1號抽真空螺旋管、樹脂注入螺旋 管和傳感器均用雙面膠帶固定在纖維預製件上；將纖維預製件的寬度方向兩 邊用定型劑噴塗粘結，然後將其長度方向的兩個邊緣縫合連接為一個整體，形成圓筒狀，爾後將圓筒狀的纖維預製件拉入到圓筒狀的保護膜內；再把2號抽真空螺旋管靠緊1號抽真空螺旋管僅僅鋪放在保護膜上，且其一端距纖維預製件的邊緣4-5cm，另一端直接伸出在保護膜之外，構成備接真空泵的2 號預留端；再次，把圓筒狀內層真空膜拉入到圓筒狀的纖維預製件中，並用 雙面膠帶把其兩端與保護膜密封好，構成內層真空袋；又次，把3號抽真空 螺旋管以所述樹脂注入螺旋管的鋪放方式鋪放在內層真空膜上、位置靠近纖 維預製件寬度方向的一個邊緣處，用雙面膠帶固定好，並留出備接真空泵的 3號預留端；然後，把圓筒狀外層真空膜拉入到內層真空袋中，製成圓筒狀 的雙袋型纖維修復預製件； '2. 安裝施工將所述圓筒狀的雙袋型纖維修復預製件裝入待修復管道 內，並使所述傳感器位於待修復管道的上方位置，然後在修復管道的兩個端 口處將外層真空膜密封固定於管道內壁上，構成外層真空袋；再把所述1號、 2號、3號抽真空螺旋管的1號、2號、3號預留端分別與真空泵相連，把所 述樹脂注入螺旋管的預留端與樹脂罐連接；利用所述l一3號三個抽真空螺旋 管抽真空，使雙袋型纖維修復預製件周向膨脹，緊貼附於待修復管道的內壁 上，構成注脂模具；3. 注脂固化修復當所述安裝施工完成、並確保密封牢固後，在計算 機的監控下，依靠真空泵的負壓，通過所述樹脂注入螺旋管向纖維修復預製 件中注入樹脂，使纖維預製件完全浸漬樹脂，待樹脂與纖維預製件完全固化 後，即可斷開所述三個抽真空螺旋管與真空泵的連接，抽出所述三個抽真空 螺旋管；斷開所述樹脂注入螺旋管與樹脂罐的連接，抽出所述樹脂注入螺旋 管，然後把密封於內、外層真空膜上的雙面膠帶取下，抽出內、外層真空膜 和傳感器，完成地下管道的免挖掘修復。與現有技術相比，本發明的免挖掘地下管道的修複方法創新設計了雙袋 型纖維修復預製件真空輔助注脂複合材料工藝，施工時不需要管道口兩邊的 夾具，也不需要RTM注入樹脂設備和空氣注入機等大設備，僅利用雙袋法抽 真空產生的負壓使樹脂完全浸漬纖維預製件，固化成型為修復管道的複合材 料即可，具有施工設備簡單，操作簡便，適應性好，效率高，成本低，修復後產品性能穩定，便於實際推廣應用等特點。在申請人檢索的範圍內，本發明的雙袋型纖維修復預製件真空輔助注脂 複合材料工藝沒見有相關文獻報導。


圖1為本發明免挖掘地下管道的修複方法一種實施例的系統結構示意圖；圖2為本發明免挖掘地下管道的修複方法一種實施例製作的雙袋型纖維 修復預製件斷面材料結構示意圖；圖3為本發明免挖掘地下管道的修複方法一種實施例地下管道修復後的 結構示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例及其附圖進一步敘述本發明。實施例不限制本發明權利 要求。本發明免挖掘地下管道的修複方法(以下簡稱修複方法，參見圖l一3)，1.製作雙袋型纖維修復預製件首先依據修復管道1的直徑和長度，裁剪纖維預製件2和保護膜3，其中，纖維預製件2的寬度與修復管道l的周 長一致，長度比修復管道1的長度少100mm;保護膜3的直徑(寬度)與長 度與管道一致；把保護膜3做成圓筒狀備用；其次，把纖維預製件2平錦在 地面上，然後先把1號抽真空螺旋管7鋪放在纖維預製件2長度方向的中心 線上，其一端與纖維預製件2的一邊平齊，另一端沿纖維預製件2長度方向 中心線延伸出去，構成備接真空泵14的1號預留端；再把樹脂注入螺旋管 11以1號抽真空螺旋管7相同或對稱的方向(實施例為對稱方向，參見圖1) 鋪放在纖維預製件2寬度方向的一個邊緣位置處，並使兩者平行，且留有備 接樹脂罐13的預留端；然後把與外部PC機12相連的傳感器9安放在纖維預 製件2的中心處，所述1號抽真空螺旋管7、樹脂注入螺旋管11和傳感器9 均用雙面膠帶固定在所述纖維預製件2上；將纖維預製件2的寬度方向兩邊用定型劑噴塗粘結(參見圖l)，然後將其長度方向的兩個邊緣縫合(也可以 採用其他方法)連接為一個整體，形成圓筒狀；爾後將圓筒狀的纖維預製件 2拉入到圓筒狀的保護膜3內；再把2號抽真空螺旋管8靠緊1號抽真空螺 旋管7僅僅鋪放在保護膜3上，且其一端距纖維預製件2的邊緣4-5cm (參 見圖1)，另一端直接(即不經纖維預製件2)伸出在保護膜3之外，構成備 接真空泵14的2號預留端；再次，把圓筒狀內層真空膜4拉入到圓筒狀的纖 維預製件2中，並用雙面膠帶6-2把其兩端與保護膜3密封好，構成內層真 空袋；又次，把3號抽真空螺旋管10以所述樹脂注入螺旋管11的鋪放方式 鋪放在內層真空膜4上、位置靠近纖維預製件2寬度方向的一個邊緣處，用 雙面膠帶固定好，並留出備接真空泵14的3號預留端；然後，把圓筒狀外層 真空膜5拉入到內層真空膜中，製成圓筒狀的雙袋型纖維修復預製件。2.安裝施工將所述圓筒狀的雙袋型纖維修復預製件裝入待修復管道1 內，並使所述傳感器9位於待修復管道1的上方位置(參見圖2)，然後在修 復管道1的兩個埠處將外層真空膜5用雙面膠6-1密封固定於修復管道1 的內壁上，構成外層真空袋；再把所述1號、2號、3號抽真空螺旋管7、 8、 10的1號、2號、3號預留端分別與真空泵14相連；把所述樹脂注入螺旋管 11的預留端與樹脂罐13連接；利用所述1 — 3號三個抽真空螺旋管抽真空， 使雙袋型纖維修復預製件周向膨脹，緊貼附於待修復管道1的內壁上，構成 注脂模具或胎具。本發明修複方法所述的1號抽真空螺旋管7安放位置介於纖維預製件2 和內層真空膜4之間。其作用是在灌注樹脂時，和樹脂未注滿時，抽走內層 真空袋4中的空氣，形成袋內的真空負壓，為充樹脂提供動力。所述2號抽 真空螺旋管8安放位置介於保護膜3和內層真空膜4之間。其作用是在樹脂 灌注滿或完成時，關閉1號抽真空管7後，繼續保持內層真空袋內的真空狀 態。所述3號抽真空管螺旋管10安放位置介於內層真空膜4與外層真空膜5 之間。其作用是使內層真空膜4、纖維預製件2和保護膜3組成的一個整體， 在注脂修復開始前緊貼於被修復管道1的內壁上，在注脂修復充模後的複合 材料同樣緊貼在修復管道l的內壁上，達到良好修復，保證質量的目的。本發明修複方法巧妙地利用真空負壓作用，把纖維預製件2用所述內、外層真空膜4、 5包覆並密封構成真空袋之後，再在內、外層真空袋之間抽真空，可 以使纖維預製件2緊緊貼附於被修復地下管道1的內壁上。3.注脂固化修復當安裝施工完成，並確保密封后，在計算機的監控下，依靠真空泵14的負壓，通過所述樹脂注入螺旋管11向纖維預製件2中 注入樹脂，使纖維預製件2完全浸漬樹脂，待樹脂與纖維預製件2固化成型 為管狀複合材料後，即可斷開所述的1一3號三個抽真空螺旋管7、 8、 10與 真空泵14的連接，抽出所述的1一3號三個抽真空螺旋管7、 8、 10;斷開樹 脂注入螺旋管11與樹脂罐13的連接，抽出所述的樹脂注入螺旋管ll;然後 把密封於內、外層真空膜4、 5上的雙面膠帶6 (包括6-1、 6-2)取下，抽出 內、外層真空膜4、 5和傳感器9，完成地下管道的免挖掘修復。所述的保護 膜3留在修復管道l的內壁處，並不抽出，有利於提高修復效果和加強修復 作用。本發明修複方法稱為雙袋型纖維修復預製件真空輔助注脂複合材料工 藝。在所述製作雙袋型纖維修復預製件時，鋪放在地上的材料順序從下到上 依次是保護膜3、纖維預製件2、樹脂注入螺旋管ll、 l號、2號抽真空螺旋 管7、 8、內層真空膜4、 3號抽真空螺旋管10和外層真空膜5 (參見圖2)。受損管道1修復後，其斷面材料結構順序由外向內依次是(受損)修復昝道 1、保護膜3、纖維預製件2與樹脂反應固化後的圓管狀複合材料18 (參見圖 3)。本發明未述及之處適用於現有技術。 下面給出本發明修複方法的一個具體實施例 實施例1免挖掘修復一個內徑600 mm、長度5000mm的地下受損煤氣管道。 1.製作雙袋型纖維修復預製件首先，根據修復管道內徑600 mm要求，計算出管道周長為3770mm，己 知管道長度5000mm，設計裁剪玻璃纖維預製件2 (簡稱預製件)的尺寸(長 X寬)為4900鵬X 3770腿；保護膜的尺寸為5000 mm X 3700mm;內層真空膜4的尺寸為5000mm X 4084mm;外層真空膜5的尺寸為5200腿X 4477mm: 內、外層真空膜4、 5均制為圓筒狀備用。其次，把纖維預製件2平鋪在地面上，然後先把1號抽真空螺旋管7鋪 放在纖維預製件2長度方向的中心線上，其一端與纖維預製件2的一邊平齊， 另一端沿纖維預製件2長度方向中心線延伸出去，構成備接真空泵14 (轉速 要求為2400轉/分)的1號預留端；再把樹脂注入螺旋管11以1號抽真空 螺旋管7相同或對稱的方向(實施例為對稱方向，參見圖1)鋪放在纖維預 製件2寬度方向的一個邊緣位置處，並使兩者平行，且留有備接樹脂罐13,的 預留端；然後把與外部PC機12相連的傳感器9安放在纖維預製件2的中心 處，所述1號抽真空螺旋管7、樹脂注入螺旋管11和傳感器9均用雙面膠帶 固定在所述纖維預製件2上；將纖維預製件2的寬度方向兩邊用定型劑噴塗 粘結，然後將其長度方向的兩個邊緣縫合連接為一個整體，形成圓筒狀，爾 後將圓筒狀的纖維預製件2拉入到圓筒狀的保護膜3內；再把2號抽真空螺 旋管8靠緊1號抽真空螺旋管7僅僅鋪放在保護膜3上，且其一端距纖維預 製件2的邊緣4cm，另一端直接(即不經纖維預製件2)伸出在保護膜3之外， 構成備接真空泵14的2號預留端；再次，把所述的圓筒狀內層真空膜4拉入到圓筒狀的纖維預製件2中， 並用雙面膠帶6_2把其兩端與保護膜3密封好，構成內層真空袋；又次，把3號抽真空螺旋管10以所述樹脂注入螺旋管11的鋪放方式鋪 放在內層真空膜4上、位置靠近纖維預製件2寬度方向的一個邊緣處，用雙 面膠帶固定好，並留出備接真空泵14的3號預留端；然後，把所述的圓筒狀 外層真空膜5拉入到圓筒狀內層真空袋中，製成圓筒狀的雙袋型纖維修復預 製件；2.安裝施工首先對修復管道1進行清理。然後將所述圓筒狀的雙袋型纖維修復預製 件裝入待修復管道1內，並使所述1號抽真空螺旋管7和傳感器9位於待修 復管道1的上方位置，所述3號抽真空螺旋管10和樹脂注入螺旋管11處於 待修復管道1的下方位置(參見圖2)，然後在修復管道1的兩個埠處將外層真空膜5用雙面膠6-1密封固定於修復管道l的內壁上，構成外層真空袋;再把所述1號、2號、3號抽真空螺旋管7、 8、 10的1號、2號、3號預留端分別與真空泵14相連;把所述樹脂注入螺旋管11的預留端與樹脂罐13連接;利用所述1 — 3號三個抽真空螺旋管抽真空，使所述雙袋型纖維修復預製件周向膨脹，緊貼附於待修復管道l的內壁上，構成注脂模具或胎具；3.注脂固化修復首先確定所述內、外真空袋密封良好，不漏氣。然後打開3號抽真空螺 旋管10抽真空，當其真空度達到0.05MPa左右時，所述的保護膜3、纖維預 製件2和內、外層真空袋即可緊貼與修復管道l的內壁上，然後將l號抽真 空螺旋管7抽真空，待1號抽真空螺旋管達到0. 08MPa真空度時，，打開樹脂 罐13的閥門，使樹脂在負壓作用下通過樹脂注入螺旋管11向預製件內灌注 樹脂，待樹脂沿著管壁從底部到達管道頂端，預製件完全被樹脂灌注滿時， 傳感器9將把信號傳送到監控計算機上，此時，計算機指令關閉樹脂罐13的 閥門，同時也關閉1號抽真空螺旋管7，避免樹脂通過真空管被真空泵14抽 走，影響修復進程；然後打開2號抽真空螺旋管8，抽取預製件2中的氣泡 以及多餘的樹脂;待五分鐘後，將3號抽真空螺旋管10的真空度保持0. lMPa， 在負壓作用下進一步周向壓緊預製件，並使其貼緊於地下待修復管道1的內 壁上。整個施工過程約需20分鐘。根據計算機採集信號結果，約兩個小時， 樹脂與預製件2完全固化為複合材料18，然後斷開所述連接，拆去所述密封 膠帶6，將l、 2、 3號抽真空螺旋管7、 8、 10、外層真空膜5，內層真空膜4 和傳感器9分別抽出，地下管道1的免開挖修復即告完成。本發明修複方法的整個過程只需要一臺真空泵、 一臺電腦、 一個樹脂罐 一個傳感器和簡單的原材料(包括玻璃纖維預製件、真空膜、雙面膠帶、螺 旋管以及橡膠管等)，整個施工過程只需20分鐘，因此，沒有大設備，工藝 簡單，操作容易，成本低廉，效率很高，特別適於現場搶修和維修使用。'
權利要求
1.一種免挖掘地下管道的修複方法，該修複方法包括以下步驟(1).製作雙袋型纖維修復預製件首先依據修復管道的直徑和長度，裁剪纖維預製件和保護膜；然後把保護膜做成圓筒狀備用；其次，把纖維預製件平鋪在地面上，先把1號抽真空螺旋管鋪放在纖維預製件長度方向的中心線上，其一端與纖維預製件的一邊平齊，另一端沿纖維預製件長度方向中心線延伸出去，構成備接真空泵的1號預留端；然後把樹脂注入螺旋管以1號抽真空螺旋管相同或對稱的方向鋪放在纖維預製件寬度方向的一個邊緣位置處，並使兩者平行，且留有備接樹脂罐的預留端；然後把與外部PC機相連的傳感器安放在纖維預製件的中心處，所述1號抽真空螺旋管、樹脂注入螺旋管和傳感器均用雙面膠帶固定在纖維預製件上；將纖維預製件的寬度方向兩邊用定型劑噴塗粘結，然後將其長度方向的兩個邊緣縫合連接為一個整體，形成圓筒狀，爾後將圓筒狀的纖維預製件拉入到圓筒狀的保護膜內；再把2號抽真空螺旋管靠緊1號抽真空螺旋管僅僅鋪放在保護膜上，且其一端距纖維預製件的邊緣4-5cm，另一端直接伸出在保護膜之外，構成備接真空泵的2號預留端；再次，把圓筒狀內層真空膜拉入到圓筒狀的纖維預製件中，並用雙面膠帶把其兩端與保護膜密封好，構成內層真空袋；又次，把3號抽真空螺旋管以所述樹脂注入螺旋管的鋪放方式鋪放在內層真空膜上、位置靠近纖維預製件寬度方向的一個邊緣處，用雙面膠帶固定好，並留出備接真空泵的3號預留端；然後，把圓筒狀外層真空膜拉入到內層真空袋中，製成圓筒狀的雙袋型纖維修復預製件；(2).安裝施工將所述圓筒狀的雙袋型纖維修復預製件裝入待修復管道內，並使所述傳感器位於待修復管道的上方位置，然後在修復管道的兩個埠處將外層真空膜密封固定於管道內壁上，構成外層真空袋；再把所述1號、2號、3號抽真空螺旋管的1號、2號、3號預留端分別與真空泵相連，把所述樹脂注入螺旋管的預留端與樹脂罐連接；利用所述1-3號三個抽真空螺旋管抽真空，使雙袋型纖維修復預製件周向膨脹，緊貼附於待修復管道的內壁上，構成注脂模具；(3).注脂固化修復當所述安裝施工完成、並確保密封牢固後，在計算機的監控下，依靠真空泵的負壓，通過所述樹脂注入螺旋管向纖維修復預製件中注入樹脂，使纖維預製件完全浸漬樹脂，待樹脂與纖維預製件完全固化後，即可斷開所述三個抽真空螺旋管與真空泵的連接，抽出所述三個抽真空螺旋管；斷開所述樹脂注入螺旋管與樹脂罐的連接，抽出所述樹脂注入螺旋管，然後把密封於內、外層真空膜上的雙面膠帶取下，抽出內、外層真空膜和傳感器，完成地下管道的免挖掘修復。
全文摘要
本發明涉及一種免挖掘地下管道的修複方法。該修複方法包括以下步驟(1)製作雙袋型纖維修復預製件(2)安裝施工將所述的雙袋型纖維修復預製件裝入待修復管道內，並在修復管道的兩個埠處將其密封固定於管道內壁上，利用抽真空螺旋管抽真空，使雙袋型纖維修復預製件周向膨脹，緊貼附於待修復管道的內壁上，構成注脂模具；(3)注脂固化修復，即可完成地下管道的免挖掘修復。本發明修複方法施工時不需要管道口兩邊的夾具，也不需要RTM注入樹脂設備和空氣注入機等大設備，僅利用雙袋法抽真空產生的負壓使樹脂完全浸漬纖維預製件，固化成型為修復管道的複合材料即可，具有施工設備簡單，操作簡便，適應性好等特點。
文檔編號F16L55/164GK101307854SQ200810053619
公開日2008年11月19日 申請日期2008年6月25日 優先權日2008年6月25日
發明者劉金良, 吳曉青, 李嘉祿 申請人:天津工業大學