一種非開挖可過彎管道更新方法與流程

2023-05-29 17:26:32 2

本發明屬於管道更新修複方法，特別涉及一種非開挖可過彎管道更新方法。

背景技術：

城市排水管道被稱為城市的「地下生命線」，肩負著城市排汙、排澇的重要任務。我國城市建設規模不斷擴大，排水管道的維護和修復工程越發受到重視。傳統的管道修複方法是採用開挖方式更換新管道，這造成工程量巨大，耗費也較大，且無法在短期完成工程，更會導致交通堵塞、環境汙染等，這些都是現代城市建設難以承受的。

非開挖修復技術是一種利用非開挖或者微開挖技術，對損壞的地下管道進行局部或整體修復的工程技術。其相對於傳統的開挖換新管的技術，具有不影響交通，減少環境汙染，施工時間短，施工人員少，安全性高，綜合成本低等巨大優勢。非開挖修復技術的引用，大大提高了城市地下管線更新換代的可能性。

國內現在較為成熟的非開挖修複方法主要有軟襯法、穿插法、碎管法、縮徑內襯法、螺旋纏繞法、管片拼裝法及一些局部修複方法。對於螺旋纏繞法，目前，我國在圓形管道上有自主研發的纏繞裝置以及注漿裝置。

管道、涵洞在多年運行後，由於不均勻沉降或外力破壞等原因造成管接口脫落，從而形成一定的彎度。現有的管道非開挖修複方法，只能在原有管道內纏繞形成直管，不能實現隨彎過彎，因此只能犧牲內徑作為代價，造成修復後管道不滿足原有的設計及使用要求。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服現有技術的不足，提供一種能夠在非開挖情況下對管道進行長距離修復，同時可實現過彎管道成型的一種非開挖可過彎管道更新方法。

本發明解決其技術問題是通過以下技術方案實現的：

一種非開挖可過彎管道更新方法，其特徵在於：包括如下步驟：

1).在需修復的地下舊管道或涵洞內設置一條螺旋狀新管道，該螺旋狀新管道是利用可過彎帶狀型材經跟隨式螺旋纏繞機纏繞成螺旋狀的；

2).在地下舊管道和螺旋狀新管道之間灌注灰漿。

所述的可過彎帶狀型材由型材本體、鎖扣卡槽、鎖扣卡頭、加強肋筋及上凸完全部構成，在型材本體寬度方向的一端制有鎖扣卡槽，在型材本體寬度方向的另一端制有鎖扣卡頭，在型材本體的中部制有加強肋筋，在型材本體中部制有上凸彎曲部。

所述的鎖扣卡槽為兩道並排的鎖扣卡槽，所述的鎖扣卡頭也為相應的兩道鎖扣卡頭。

所述的跟隨式螺旋纏繞機為無導軌的跟隨式纏繞機，該無導軌的跟隨式纏繞機的結構為：包括輥子鏈環及驅動組件，輥子鏈環由多個鏈輥單元首尾相接形成環形，鏈輥單元主要由鏈輥、鏈節、鏈節調整架構成，在鏈輥的徑向兩側對稱鉸裝鏈節，該兩鏈節下部鉸裝鏈節鏈節調整架，鏈節調整架可調整兩側對稱鏈節之間形成的角度；輥子鏈環為具有一定螺旋角度的鏈環，起始端鏈輥單元與末尾端鏈輥單元之間相互錯開一定角度，在起始端鏈輥上安裝驅動組件，該驅動組件包括液壓馬達、減速機構、壓輪單元，減速機構的一側與鏈輪單元的鏈節進行固定，減速機構上部安裝與鏈輥平行的壓輪單元，減速機構另一側安裝液壓馬達，液壓馬達通過減速機構驅動壓輪單元運行。

所述的鏈節調整架由中間鉸裝的兩個調節連板、調節螺釘、螺母軸構成，兩個調節連板的上端通過上部轉軸分別與鏈輥兩側的鏈節的內側壁進行鉸裝連接，在調節連板的底端對稱制有軸套，在該軸套內穿裝所述螺母軸，在兩個調節連板底部的螺母軸內穿裝所述調節螺釘，通過調節螺釘調整調節連板張角，進而調整鏈輥兩側鏈節的張角。

所述的跟隨式螺旋纏繞機為帶導軌的跟隨式纏繞機，該帶導軌的跟隨式纏繞機的結構為：包括支撐導軌、輥子鏈環及驅動組件，輥子鏈環由多個鏈輥單元首尾相接形成環形，鏈輥單元主要由鏈輥、鏈節、導輪及導輪架構成，在鏈輥的徑向兩側對稱鉸裝鏈節，該兩鏈節下部鉸裝導輪架，導輪架底部安裝導輪；輥子鏈環為具有一定螺旋角度的鏈環，起始端鏈輥單元與末尾端鏈輥單元之間相互錯開一定角度，輥子鏈環繞所述支撐導軌外部；在起始端鏈輥上安裝驅動組件，該驅動組件包括液壓馬達、減速機構、壓輪單元，減速機構的一側與鏈輪單元的鏈節進行固定，減速機構上部安裝與鏈輥平行的壓輪單元，減速機構另一側安裝液壓馬達，液壓馬達通過減速機構驅動壓輪單元運行。

所述的支撐導軌為圓形、馬蹄形、三角形或矩形。

所述的驅動組件的壓輪單元包括壓輪架、壓輪軸、兩組滾花壓輪、壓輪軸齒輪，壓輪架上安裝壓輪軸，壓輪軸平行於鏈輥設置，壓輪軸的一端固裝壓輪軸齒輪，所述減速機構的輸出齒輪嚙合所述壓輪軸齒輪，驅動壓輪軸轉動。

所述的壓輪架的一端安裝有主動支撐輪，該主動支撐輪由所述減速機構的輸出軸端所安裝的小齒輪進行鏈傳動；壓輪架的另一端安裝輔助支撐輪，主動支撐輪及輔助支撐輪的外緣高於滾花壓輪的外緣。

在所述輥子鏈環中的一個或多個鏈輥單元的鏈節側面轉動安裝導向輪。

本發明的優點和有益效果為：

1、本非開挖可過彎管道更新方法，採用可過彎帶狀型材與跟隨式纏繞裝置進行施工，其驅動組件可通過壓輪單元將帶狀型材繞輥子鏈環螺旋成型為塑料管道，塑料帶狀型材在驅動組件帶動下，螺旋纏繞形成新管，並不斷加長沿涵洞前進，設備整體跟隨式螺旋前進，實現非開挖管道更新修復；突破了原有的型材纏繞後只能沿一條軸線前進，當管道的彎度不超過直徑的1/8時，可以實現過彎後繼續纏繞。

2、本非開挖可過彎管道更新方法，採用可過彎帶狀型材，由於型材中部制有上凸的彎曲部，纏繞後的螺旋新管道具有一定的變形量，從而滿足纏繞成型過程中的過彎要求。

3、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機，所採用的輥子鏈環，是由多個鏈輥單元連接而成，每個鏈輥單元都具有一鏈節調整架，從而實現對鏈節角度的調整，整套可通過調整鏈輥單元數量的增減及張開角度，最終實現對輥子鏈環直徑的調整，一臺設備即可完成多種不同涵洞直徑更新修復的施工要求，大幅降低施工設備成本，提高施工的適應性及便利性。

4、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機的鏈節調整架由調節連板、調節螺釘、螺母軸構成，通過調節螺釘，調整調節連板的張開角度，從而調整鏈節的張開角度，調整好後，通過調節連板上端的轉軸及中間轉軸及底部調節螺釘進行鎖定，實現角度固定，再將鏈輥單元逐個按照一定螺旋角度進行組裝，使其對纏繞成型的條帶起到完整的支撐及導向作用。

5、本非開挖可過彎管道更新方法，其帶導軌的跟隨式纏繞機通過支撐導軌實現外部輥子鏈環的運行軌跡，使帶狀型材按照支撐導軌的形狀進行螺旋纏繞，可實現異形截面形狀的涵洞、管道的修復，支撐導軌為圓環形或者馬蹄形或者三角形或者矩形。

6、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機以及帶導軌的跟隨式纏繞機，均通過驅動組件上的兩組滾花壓輪，分別對進入纏繞圈的帶狀型材及上一圈的帶狀型材上的導向槽進行壓合，驅使帶狀型材實現纏繞同時相互壓合，形成螺旋纏繞管道。

7、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機以及帶導軌的跟隨式纏繞機，均通過壓輪架的一端安裝有主動支撐輪，另一端安裝輔助支撐輪，主動支撐輪及輔助支撐輪的外緣高於滾花壓輪的外緣，當旋轉到涵洞底面時，主動支撐輪和輔助支撐輪一同起到支撐纏繞機構重量的作用。

8、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機以及帶導軌的跟隨式纏繞機，均通過壓輪架一側與減速機構的箱體通過銷軸連接，另一側通過鎖定機構與箱體進行連接，壓輪架可向上抬起，供預裝型材。

9、本非開挖可過彎管道更新方法，其無導軌的跟隨式纏繞機以及帶導軌的跟隨式纏繞機，均通過在輥子鏈環中的一個或多個鏈輥單元的鏈節側面轉動安裝導向輪，導向輪所在的圓周方向直徑略大於鏈輥所在圓周方向直徑，在纏繞過程中，導向輪可保持行進方向，避免由於過彎時，涵洞或管道內壁對設備的衝撞。

10、本發明結構設計科學合理，能夠在非開挖情況下對管道進行長距離修復，同時可實現過彎管道成型。

附圖說明

圖1為本發明所採用的可過彎帶狀型材的截面示意圖；

圖2為本發明所採用的無導軌的跟隨式纏繞機結構示意圖；

圖3為本發明所採用的無導軌的跟隨式纏繞機的工作示意圖；

圖4為本發明所採用的無導軌的跟隨式纏繞機的鏈輥單元的結構示意圖；

圖5為本發明所採用的無導軌的跟隨式纏繞機的驅動組件的結構示意圖。

圖6為本發明所採用的帶導軌的跟隨式纏繞機結構示意圖；

圖7為本發明的帶導軌的跟隨式纏繞機的鏈輥單元的結構示意圖；

圖8為圓形過彎後管道示意圖；

圖9為三角形過彎後管道示意圖；

圖10為馬蹄形過彎後管道示意圖。

附圖標記說明

1-輥子鏈環、2-驅動組件、3-導向輪、4-帶狀型材、5-鏈輥、6-鏈節、7-調節連板、8-螺母軸、9-調節螺釘、10-中間轉軸、11-軸套、12-上部轉軸、13-主動支撐輪、14-壓輪軸齒輪、15-壓輪軸、16-滾花壓輪、17-壓輪架、18-輔助支撐輪、19-減速機構、20-翻轉銷軸、21-小齒輪、22-液壓馬達、23-起始端鏈輥、24-末尾端鏈輥、25-鎖扣卡槽、26-水平連接部、27-加強肋筋、28-型材本體、29-彎曲部、30-導向槽、31-鎖扣卡頭、32-支撐導軌、33-帶導輪的輥子鏈環、34-導輪架、35-導輪軸、36-導輪。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護範圍。

實施例1

一種非開挖可過彎管道更新方法，其包括如下步驟：

1).在需修復的地下舊管道或涵洞內設置一條螺旋狀新管道，該螺旋狀新管道是利用可過彎帶狀型材4經跟隨式螺旋纏繞機纏繞成螺旋狀的；

2).在地下舊管道和螺旋狀新管道之間灌注灰漿。

如圖1中所示，可過彎帶狀型材由型材本體28、鎖扣卡槽25、鎖扣卡頭31及加強肋筋27、彎曲部29構成，在型材本體寬度方向的一端制有上凸的鎖扣卡槽，在型材本體寬度方向的另一端制有上凸的鎖扣卡頭，在型材本體的中部制有上凸的加強肋筋。鎖扣卡槽為兩道並排的鎖扣卡槽，鎖扣卡頭也為相應並排的兩道鎖扣卡頭。鎖扣卡槽為人字形鎖扣卡槽，並在人字形鎖扣卡槽的頂端部制有水平連接部26，供過彎時提供型材的變形量。加強肋筋為間隔的兩道，在型材本體中部制有上凸彎曲部，供過彎時提供型材的變形量，該上凸彎曲部兩側與加強筋之間形成滾花壓輪的導向槽30。

根據需要成型管道的直徑大小而設定。在加強肋筋的上端部均制有支撐端面3。通過跟隨式纏繞機可在地下管道或者涵洞內螺旋纏繞出DN800—DN2000不同口徑的螺旋狀新管道。

跟隨式螺旋纏繞機為無導軌的跟隨式纏繞機，如圖2-5所示，其包括輥子鏈環1及驅動組件2，輥子鏈環由多個鏈輥單元首尾相接形成環形，鏈輥單元主要由鏈輥5、鏈節6、鏈節調整架構成，在鏈輥的徑向兩側對稱鉸裝鏈節，該兩鏈節下部鉸裝鏈節鏈節調整架，鏈節調整架由通過中間轉軸10鉸裝的兩個調節連板7、調節螺釘9、螺母軸8構成，兩個調節連板的上端通過上部轉軸12分別與鏈輥兩側的鏈節的內側壁進行鉸裝連接，在調節連板的底端對稱制有軸套11，在該軸套內穿裝螺母軸，在兩個調節連板底部的螺母軸內穿裝所述調節螺釘，通過調節螺釘調整調節連板張角，進而調整鏈輥兩側鏈節的張角。鏈節調整架可調整兩側對稱鏈節之間形成的角度，多個鏈輥單元的鏈節首尾固定，形成輥子鏈環。

輥子鏈環為具有一定螺旋角度的鏈環，起始端鏈輥23與末尾端鏈輥24之間相互錯開一定角度，在起始端鏈輥上方安裝驅動組件。該驅動組件包括液壓馬達22、減速機構19、壓輪單元，減速機構的一側固裝鏈輪單元的鏈節，減速機構上部安裝壓輪單元，減速機構另一側安裝液壓馬達，液壓馬達通過減速機構驅動壓輪單元運行。

驅動組件的壓輪單元包括壓輪架17、壓輪軸15、兩組滾花壓輪16、壓輪軸齒輪14，壓輪架上安裝壓輪軸，壓輪軸平行於鏈輥設置，壓輪軸的一端固裝壓輪軸齒輪，減速機構的輸出齒輪嚙合壓輪軸齒輪，驅動壓輪軸轉動。

壓輪架的一端安裝有主動支撐輪13，該主動支撐輪由其轉軸上的傳動齒輪與減速機構輸出軸端所安裝的小齒輪21進行鏈傳動；壓輪架的另一端安裝輔助支撐輪18，主動支撐輪及輔助支撐輪的外緣高於滾花壓輪的外緣。壓輪架一側與減速機構的箱體通過翻轉銷軸20連接，另一側通過鎖定機構與箱體進行連接，壓輪架可向上抬起，供預裝型材。在輥子鏈環中的一個或多個鏈輥單元的鏈節側面轉動安裝導向輪3。

實施例2

如圖6、7所示。跟隨式螺旋纏繞機可以為帶導軌的跟隨式纏繞機，該帶導軌的跟隨式纏繞機的結構為：包括支撐導軌32、帶導輪的輥子鏈環33及驅動組件，帶導輪的輥子鏈環由多個鏈輥單元首尾相接形成環形，鏈輥單元主要由鏈輥5、鏈節6、導輪36及導輪架34構成，在鏈輥的徑向兩側對稱鉸裝鏈節，該兩鏈節下部鉸裝導輪架，導輪架底部通過導輪軸35安裝導輪。導輪架底部通過導輪軸對稱安裝兩個導輪，該兩個導輪的內側滾動安裝在所述導軌上，導軌為板式導軌，兩個導輪外側之間與板式導軌具有一定的框動量。由於輥子鏈環需要有一定的螺旋角度，因此每個鏈輥單元下部的導輪與板式導軌具有一定的框動量，以便於與板式導軌進行安裝和調節。

帶導輪的輥子鏈環為具有一定螺旋角度的鏈環，起始端鏈輥單元與末尾端鏈輥單元之間相互錯開一定角度，輥子鏈環繞支撐導軌外部。本實施例中給出了馬蹄形的纏繞機的結構示意圖。

在起始端鏈輥上安裝驅動組件，結構與實施例1相同，參加上面說明及圖5。

支撐導軌為圓形、馬蹄形、三角形或矩形。帶導軌的跟隨式纏繞機通過支撐導軌實現外部輥子鏈環的運行軌跡，使帶狀型材按照支撐導軌的形狀進行螺旋纏繞，可實現異形截面形狀的涵洞、管道的修復。

如圖8所示，可採用圓形的支撐導軌，即可成型圓形螺旋形新管道，且可過彎。

如圖9所示，可採用三角形的支撐導軌，即可成型三角形螺旋形新管道，且可過彎。

如圖10所示，可採用馬蹄形的支撐導軌，即可成型馬蹄形螺旋形新管道，且可過彎。

本發明的工作原理為：

將帶狀型材4壓裝於壓輪架與鏈輥之間，滾花壓輪嵌入帶狀型材的導向槽內。啟動驅動組件，液壓馬達通過減速機構驅動壓輪軸轉動，進而通過滾花壓輪的摩擦力，使帶狀型材螺旋纏繞，逐圈咬合形成螺旋管，並不斷加長沿涵洞前進，設備整體跟隨式螺旋前進，實現非開挖管道更新修復。當管道的彎度不超過直徑的1/8時，可以實現過彎後繼續纏繞。

本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解：在不脫離本發明及所附權利要求的精神和範圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發明的範圍不局限於實施例和附圖所公開的內容。