CN100564982C - 一种免挖掘地下管道的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种免挖掘地下管道的修复方法。该修复方法包括以下步骤：(1)制作双袋型纤维修复预制件；(2)安装施工：将所述的双袋型纤维修复预制件装入待修复管道内，并在修复管道的两个端口处将其密封固定于管道内壁上，利用抽真空螺旋管抽真空，使双袋型纤维修复预制件周向膨胀，紧贴附于待修复管道的内壁上，构成注脂模具；(3)注脂固化修复，即可完成地下管道的免挖掘修复。本发明修复方法施工时不需要管道口两边的夹具，也不需要RTM注入树脂设备和空气注入机等大设备，仅利用双袋法抽真空产生的负压使树脂完全浸渍纤维预制件，固化成型为修复管道的复合材料即可，具有施工设备简单，操作简便，适应性好等特点。

Description

一种免挖掘地下管道的修复方法

技术领域

本发明涉及一种地下管道修复技术，特别是一种应用双袋型纤维修复预制件真空辅助注脂复合材料工艺进行免挖掘地下管道的修复方法，国际专利主分类号拟为Int.Cl.F16L 55/162(2006.01)。

背景技术

地下管道，例如供水管道、煤气管道和下水道等，给人们的生产、生活带来了极大便利。但是，由于设计不当、疏忽管理和管道材料(特别是钢制管道)的老化，经常出现强度降低、腐蚀穿孔、破裂坏损，导致管道运行不安全，引发泄漏事故。非开挖地下管道修复技术是一种地下管道修复的新技术，具有诸多优点。现有的非开挖地下管道修复技术大致分为内衬法、原位固化法以及预制膜RTM法。所述内衬法包括传统内衬法和改进的内衬法。传统内衬法也称为插管法，是采用比原管道直径稍小或等径的新塑料管插入原管道内，在新旧管道之间的环形间隙灌浆，使其固结，形成一种管中管的管道结构，从而使塑料管道的防腐性能和金属材料的机械性能合二为一，改进管道的工作性能，提高管道使用寿命的修复方法。传统内衬法的缺点是：(1)过流断面受损失较大，但管径较大时影响相对较小；(2)环形间隙要求灌浆；(3)需开挖一条导向槽(连续管法)；(4)分支管的连接点需开挖进行；(5)一般只适用于圆形断面的管道。改进的内衬法通常也称紧密结合内衬法，它包括冷轧法、热拔法和变形法。变形法是利用PE或PVC管的性能，将管的直径在插入旧管之前暂时变小或改变形状，插入后新管膨胀，与旧管贴合在一起形成紧密连结，省除了传统内衬法在新旧管的环空内灌浆工序。改进的内衬法的缺点是：(1)分支管的连接需要开挖进行；(2)旧管的结构性破坏会导致施工困难；(3)一般只适用于修复直圆形管道。所述原位固化法也称为软衬法(cured-in-place-pipe，CIPP)，是在现有的旧管内壁上衬一层液态的热固性树脂，通过加热(利用热水、热汽或紫外线等)使其固化，形成与旧管紧密配合的薄层管的修复技术。软衬法的管道过流断面没有损失，流动性能也大大改善，但其缺点是：(1)需要特殊的施工设备，对工人和施工的技术要求较高；(2)工程规模小时，成本较高；(3)树脂固化时间较长(一般在5h以上)；(4)每个工程要求使用不同的软衬管。软衬管是一种柔性纤维增强软管或编织物与热固性树脂及催化剂制成的管。软衬管的规格难以满足实际工程需要。所述预制膜RTM法是一种将玻璃或其他适用纤维做成丝网状，用两层防油水薄膜包裹，制成修复预制件(骨架)，在其内注入不饱和聚酯进行管道修复和补强的地下管道修复方法。此方法的不足之处是：需要设计施工时管道口两边的专用夹具；还要使用RTM注入树脂机以及空气注入机等设备；施工技术比较复杂，设计成本高，相应的修复成本高，不利于推广实施。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，设计一种免挖掘地下管道的修复方法。该修复方法具有工艺简单，操作简便，无需专用设备，施工快捷，成本低廉，便于实际推广应用等特点。

本发明解决所述修复方法技术问题的技术方案是：设计一种免挖掘地下管道的修复方法，该修复方法包括以下步骤：

1.制作双袋型纤维修复预制件：首先依据修复管道的直径和长度，裁剪纤维预制件和保护膜；然后把保护膜做成圆筒状备用；其次，把纤维预制件平铺在地面上，先把1号抽真空螺旋管铺放在纤维预制件长度方向的中心线上，其一端与纤维预制件的一边平齐，另一端沿纤维预制件长度方向中心线延伸出去，构成备接真空泵的1号预留端；然后把树脂注入螺旋管以1号抽真空螺旋管相同或对称的方向铺放在纤维预制件宽度方向的一个边缘位置处，并使两者平行，且留有备接树脂罐的预留端；然后把与外部PC机相连的传感器安放在纤维预制件的中心处，所述1号抽真空螺旋管、树脂注入螺旋管和传感器均用双面胶带固定在纤维预制件上；将纤维预制件的宽度方向两边用定型剂喷涂粘结，然后将其长度方向的两个边缘缝合连接为一个整体，形成圆筒状，尔后将圆筒状的纤维预制件拉入到圆筒状的保护膜内；再把2号抽真空螺旋管靠紧1号抽真空螺旋管铺放在保护膜上，且其一端距纤维预制件的边缘4-5cm，另一端直接伸出在保护膜之外，构成备接真空泵的2号预留端；再次，把圆筒状内层真空膜拉入到圆筒状的纤维预制件中，并用双面胶带把其两端与保护膜密封好，构成内层真空袋；又次，把3号抽真空螺旋管以所述树脂注入螺旋管的铺放方式铺放在内层真空膜上、位置靠近纤维预制件宽度方向的一个边缘处，用双面胶带固定好，并留出备接真空泵的3号预留端；然后，把圆筒状外层真空膜拉入到内层真空袋中，制成圆筒状的双袋型纤维修复预制件；

2.安装施工：将所述圆筒状的双袋型纤维修复预制件装入待修复管道内，并使所述传感器位于待修复管道的上方位置，然后在修复管道的两个端口处将外层真空膜密封固定于管道内壁上，构成外层真空袋；再把所述1号预留端、2号预留端和3号预留端分别与真空泵相连，把所述树脂注入螺旋管的预留端与树脂罐连接；利用所述1-3号三个抽真空螺旋管抽真空，使双袋型纤维修复预制件周向膨胀，紧贴附于待修复管道的内壁上，构成注脂模具；

3.注脂固化修复：当所述安装施工完成、并确保密封牢固后，在计算机的监控下，依靠真空泵的负压，通过所述树脂注入螺旋管向纤维修复预制件中注入树脂，使纤维预制件完全浸渍树脂，待树脂与纤维预制件完全固化后，即可断开所述三个抽真空螺旋管与真空泵的连接，抽出所述三个抽真空螺旋管；断开所述树脂注入螺旋管与树脂罐的连接，抽出所述树脂注入螺旋管，然后把密封于内、外层真空膜上的双面胶带取下，抽出内、外层真空膜和传感器，完成地下管道的免挖掘修复。

与现有技术相比，本发明的免挖掘地下管道的修复方法创新设计了双袋型纤维修复预制件真空辅助注脂复合材料工艺，施工时不需要管道口两边的夹具，也不需要RTM注入树脂设备和空气注入机等大设备，仅利用双袋法抽真空产生的负压使树脂完全浸渍纤维预制件，固化成型为修复管道的复合材料即可，具有施工设备简单，操作简便，适应性好，效率高，成本低，修复后产品性能稳定，便于实际推广应用等特点。

在申请人检索的范围内，本发明的双袋型纤维修复预制件真空辅助注脂复合材料工艺没见有相关文献报道。

附图说明

图1为本发明免挖掘地下管道的修复方法一种实施例的系统结构示意图；

图2为本发明免挖掘地下管道的修复方法一种实施例制作的双袋型纤维修复预制件断面材料结构示意图；

图3为本发明免挖掘地下管道的修复方法一种实施例地下管道修复后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。实施例不限制本发明权利要求。

本发明免挖掘地下管道的修复方法(以下简称修复方法，参见图1-3)，

1.制作双袋型纤维修复预制件：首先依据修复管道1的直径和长度，裁剪纤维预制件2和保护膜3，其中，纤维预制件2的宽度与修复管道1的周长一致，长度比修复管道1的长度少100mm；保护膜3的直径(宽度)与长度与管道一致；把保护膜3做成圆筒状备用；其次，把纤维预制件2平铺在地面上，然后先把1号抽真空螺旋管7铺放在纤维预制件2长度方向的中心线上，其一端与纤维预制件2的一边平齐，另一端沿纤维预制件2长度方向中心线延伸出去，构成备接真空泵14的1号预留端；再把树脂注入螺旋管11以1号抽真空螺旋管7相同或对称的方向(实施例为对称方向，参见图1)铺放在纤维预制件2宽度方向的一个边缘位置处，并使两者平行，且留有备接树脂罐13的预留端；然后把与外部PC机12相连的传感器9安放在纤维预制件2的中心处，所述1号抽真空螺旋管7、树脂注入螺旋管11和传感器9均用双面胶带固定在所述纤维预制件2上；将纤维预制件2的宽度方向两边用定型剂喷涂粘结(参见图1)，然后将其长度方向的两个边缘缝合(也可以采用其他方法)连接为一个整体，形成圆筒状；尔后将圆筒状的纤维预制件2拉入到圆筒状的保护膜3内；再把2号抽真空螺旋管8靠紧1号抽真空螺旋管7铺放在保护膜3上，且其一端距纤维预制件2的边缘4-5cm(参见图1)，另一端直接(即不经纤维预制件2)伸出在保护膜3之外，构成备接真空泵14的2号预留端；再次，把圆筒状内层真空膜4拉入到圆筒状的纤维预制件2中，并用双面胶带6-2把其两端与保护膜3密封好，构成内层真空袋；又次，把3号抽真空螺旋管10以所述树脂注入螺旋管11的铺放方式铺放在内层真空膜4上、位置靠近纤维预制件2宽度方向的一个边缘处，用双面胶带固定好，并留出备接真空泵14的3号预留端；然后，把圆筒状外层真空膜5拉入到内层真空膜中，制成圆筒状的双袋型纤维修复预制件。

2.安装施工：将所述圆筒状的双袋型纤维修复预制件装入待修复管道1内，并使所述传感器9位于待修复管道1的上方位置(参见图2)，然后在修复管道1的两个端口处将外层真空膜5用双面胶6-1密封固定于修复管道1的内壁上，构成外层真空袋；再把所述1号、2号、3号抽真空螺旋管7、8、10的1号、2号、3号预留端分别与真空泵14相连；把所述树脂注入螺旋管11的预留端与树脂罐13连接；利用所述1-3号三个抽真空螺旋管抽真空，使双袋型纤维修复预制件周向膨胀，紧贴附于待修复管道1的内壁上，构成注脂模具或胎具。

本发明修复方法所述的1号抽真空螺旋管7安放位置介于纤维预制件2和内层真空膜4之间。其作用是在灌注树脂时，和树脂未注满时，抽走内层真空袋4中的空气，形成袋内的真空负压，为充树脂提供动力。所述2号抽真空螺旋管8安放位置介于保护膜3和内层真空膜4之间。其作用是在树脂灌注满或完成时，关闭1号抽真空管7后，继续保持内层真空袋内的真空状态。所述3号抽真空管螺旋管10安放位置介于内层真空膜4与外层真空膜5之间。其作用是使内层真空膜4、纤维预制件2和保护膜3组成的一个整体，在注脂修复开始前紧贴于被修复管道1的内壁上，在注脂修复充模后的复合材料同样紧贴在修复管道1的内壁上，达到良好修复，保证质量的目的。本发明修复方法巧妙地利用真空负压作用，把纤维预制件2用所述内、外层真空膜4、5包覆并密封构成真空袋之后，再在内、外层真空袋之间抽真空，可以使纤维预制件2紧紧贴附于被修复地下管道1的内壁上。

3.注脂固化修复：当安装施工完成，并确保密封后，在计算机的监控下，依靠真空泵14的负压，通过所述树脂注入螺旋管11向纤维预制件2中注入树脂，使纤维预制件2完全浸渍树脂，待树脂与纤维预制件2固化成型为管状复合材料后，即可断开所述的1-3号三个抽真空螺旋管7、8、10与真空泵14的连接，抽出所述的1-3号三个抽真空螺旋管7、8、10；断开树脂注入螺旋管11与树脂罐13的连接，抽出所述的树脂注入螺旋管11；然后把密封于内、外层真空膜4、5上的双面胶带6(包括6-1、6-2)取下，抽出内、外层真空膜4、5和传感器9，完成地下管道的免挖掘修复。所述的保护膜3留在修复管道1的内壁处，并不抽出，有利于提高修复效果和加强修复作用。

本发明修复方法称为双袋型纤维修复预制件真空辅助注脂复合材料工艺。在所述制作双袋型纤维修复预制件时，铺放在地上的材料顺序从下到上依次是保护膜3、纤维预制件2、树脂注入螺旋管11、1号、2号抽真空螺旋管7、8、内层真空膜4、3号抽真空螺旋管10和外层真空膜5(参见图2)。受损管道1修复后，其断面材料结构顺序由外向内依次是(受损)修复管道1、保护膜3、纤维预制件2与树脂反应固化后的圆管状复合材料18(参见图3)。

本发明未述及之处适用于现有技术。

下面给出本发明修复方法的一个具体实施例：

实施例1

免挖掘修复一个内径600mm、长度5000mm的地下受损煤气管道。

1.制作双袋型纤维修复预制件

首先，根据修复管道内径600mm要求，计算出管道周长为3770mm，已知管道长度5000mm，设计裁剪玻璃纤维预制件2(简称预制件)的尺寸(长X宽)为4900mmX3770mm；保护膜的尺寸为5000mmX3700mm；内层真空膜4的尺寸为5000mmX4084mm；外层真空膜5的尺寸为5200mmX4477mm：内、外层真空膜4、5均制为圆筒状备用。

其次，把纤维预制件2平铺在地面上，然后先把1号抽真空螺旋管7铺放在纤维预制件2长度方向的中心线上，其一端与纤维预制件2的一边平齐，另一端沿纤维预制件2长度方向中心线延伸出去，构成备接真空泵14(转速要求为：2400转/分)的1号预留端；再把树脂注入螺旋管11以1号抽真空螺旋管7相同或对称的方向(实施例为对称方向，参见图1)铺放在纤维预制件2宽度方向的一个边缘位置处，并使两者平行，且留有备接树脂罐13的预留端；然后把与外部PC机12相连的传感器9安放在纤维预制件2的中心处，所述1号抽真空螺旋管7、树脂注入螺旋管11和传感器9均用双面胶带固定在所述纤维预制件2上；将纤维预制件2的宽度方向两边用定型剂喷涂粘结，然后将其长度方向的两个边缘缝合连接为一个整体，形成圆筒状，尔后将圆筒状的纤维预制件2拉入到圆筒状的保护膜3内；再把2号抽真空螺旋管8靠紧1号抽真空螺旋管7铺放在保护膜3上，且其一端距纤维预制件2的边缘4cm，另一端直接(即不经纤维预制件2)伸出在保护膜3之外，构成备接真空泵14的2号预留端；

再次，把所述的圆筒状内层真空膜4拉入到圆筒状的纤维预制件2中，并用双面胶带6-2把其两端与保护膜3密封好，构成内层真空袋；

又次，把3号抽真空螺旋管10以所述树脂注入螺旋管11的铺放方式铺放在内层真空膜4上、位置靠近纤维预制件2宽度方向的一个边缘处，用双面胶带固定好，并留出备接真空泵14的3号预留端；然后，把所述的圆筒状外层真空膜5拉入到圆筒状内层真空袋中，制成圆筒状的双袋型纤维修复预制件；

2.安装施工

首先对修复管道1进行清理。然后将所述圆筒状的双袋型纤维修复预制件装入待修复管道1内，并使所述1号抽真空螺旋管7和传感器9位于待修复管道1的上方位置，所述3号抽真空螺旋管10和树脂注入螺旋管11处于待修复管道1的下方位置(参见图2)，然后在修复管道1的两个端口处将外层真空膜5用双面胶6-1密封固定于修复管道1的内壁上，构成外层真空袋；再把所述1号、2号、3号抽真空螺旋管7、8、10的1号、2号、3号预留端分别与真空泵14相连；把所述树脂注入螺旋管11的预留端与树脂罐13连接；利用所述1-3号三个抽真空螺旋管抽真空，使所述双袋型纤维修复预制件周向膨胀，紧贴附于待修复管道1的内壁上，构成注脂模具或胎具；

3.注脂固化修复

首先确定所述内、外真空袋密封良好，不漏气。然后打开3号抽真空螺旋管10抽真空，当其真空度达到0.05MPa左右时，所述的保护膜3、纤维预制件2和内、外层真空袋即可紧贴与修复管道1的内壁上，然后将1号抽真空螺旋管7抽真空，待1号抽真空螺旋管达到0.08MPa真空度时，，打开树脂罐13的阀门，使树脂在负压作用下通过树脂注入螺旋管11向预制件内灌注树脂，待树脂沿着管壁从底部到达管道顶端，预制件完全被树脂灌注满时，传感器9将把信号传送到监控计算机上，此时，计算机指令关闭树脂罐13的阀门，同时也关闭1号抽真空螺旋管7，避免树脂通过真空管被真空泵14抽走，影响修复进程；然后打开2号抽真空螺旋管8，抽取预制件2中的气泡以及多余的树脂；待五分钟后，将3号抽真空螺旋管10的真空度保持0.1MPa，在负压作用下进一步周向压紧预制件，并使其贴紧于地下待修复管道1的内壁上。整个施工过程约需20分钟。根据计算机采集信号结果，约两个小时，树脂与预制件2完全固化为复合材料18，然后断开所述连接，拆去所述密封胶带6，将1、2、3号抽真空螺旋管7、8、10、外层真空膜5，内层真空膜4和传感器9分别抽出，地下管道1的免开挖修复即告完成。

本发明修复方法的整个过程只需要一台真空泵、一台电脑、一个树脂罐一个传感器和简单的原材料(包括玻璃纤维预制件、真空膜、双面胶带、螺旋管以及橡胶管等)，整个施工过程只需20分钟，因此，没有大设备，工艺简单，操作容易，成本低廉，效率很高，特别适于现场抢修和维修使用。

Claims (1)

1.一种免挖掘地下管道的修复方法，该修复方法包括以下步骤：

(1).制作双袋型纤维修复预制件：首先依据修复管道的直径和长度，裁剪纤维预制件和保护膜；然后把保护膜做成圆筒状备用；其次，把纤维预制件平铺在地面上，先把1号抽真空螺旋管铺放在纤维预制件长度方向的中心线上，其一端与纤维预制件的一边平齐，另一端沿纤维预制件长度方向中心线延伸出去，构成备接真空泵的1号预留端；然后把树脂注入螺旋管以1号抽真空螺旋管相同或对称的方向铺放在纤维预制件宽度方向的一个边缘位置处，并使两者平行，且留有备接树脂罐的预留端；然后把与外部PC机相连的传感器安放在纤维预制件的中心处，所述1号抽真空螺旋管、树脂注入螺旋管和传感器均用双面胶带固定在纤维预制件上；将纤维预制件的宽度方向两边用定型剂喷涂粘结，然后将其长度方向的两个边缘缝合连接为一个整体，形成圆筒状，尔后将圆筒状的纤维预制件拉入到圆筒状的保护膜内；再把2号抽真空螺旋管靠紧1号抽真空螺旋管铺放在保护膜上，且其一端距纤维预制件的边缘4-5cm，另一端直接伸出在保护膜之外，构成备接真空泵的2号预留端；再次，把圆筒状内层真空膜拉入到圆筒状的纤维预制件中，并用双面胶带把其两端与保护膜密封好，构成内层真空袋；又次，把3号抽真空螺旋管以所述树脂注入螺旋管的铺放方式铺放在内层真空膜上、位置靠近纤维预制件宽度方向的一个边缘处，用双面胶带固定好，并留出备接真空泵的3号预留端；然后，把圆筒状外层真空膜拉入到内层真空袋中，制成圆筒状的双袋型纤维修复预制件；

(2).安装施工：将所述圆筒状的双袋型纤维修复预制件装入待修复管道内，并使所述传感器位于待修复管道的上方位置，然后在修复管道的两个端口处将外层真空膜密封固定于管道内壁上，构成外层真空袋；再把所述1号预留端、2号预留端和3号预留端分别与真空泵相连，把所述树脂注入螺旋管的预留端与树脂罐连接；利用所述1-3号三个抽真空螺旋管抽真空，使双袋型纤维修复预制件周向膨胀，紧贴附于待修复管道的内壁上，构成注脂模具；

(3).注脂固化修复：当所述安装施工完成、并确保密封牢固后，在计算机的监控下，依靠真空泵的负压，通过所述树脂注入螺旋管向纤维修复预制件中注入树脂，使纤维预制件完全浸渍树脂，待树脂与纤维预制件完全固化后，即可断开所述三个抽真空螺旋管与真空泵的连接，抽出所述三个抽真空螺旋管；断开所述树脂注入螺旋管与树脂罐的连接，抽出所述树脂注入螺旋管，然后把密封于内、外层真空膜上的双面胶带取下，抽出内、外层真空膜和传感器，完成地下管道的免挖掘修复。

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