CN105133719B - 一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，主要涉及市政管路维护领域。包括以下施工步骤：(1)设置错位管壁背部板(2)固定管道接头快速注浆(3)管道接顶快速注浆(4)管道接头及管底补强(5)管壁补强加固(6)管道渗水接头处理。本发明的有益效果在于：它可实现快速治理污水(雨水)管道出现接口处漏水漏砂(涌砂)现象，可快速加固管道管壁破裂加固的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及市政管路维护领域，具体是一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法。
背景技术
随着我国经济高速发展，各种城市基础建设逐步完善，城市地下管道日趋复杂化已经是城市发展的一种趋势。同时对地下管道、管线的建设硬件标准与安全维护也相应提出了更高的要求。建设运营的污水(雨水)管道受围土影响，污水(雨水)管道出现接口处漏水漏砂(涌砂)现象，按照此情形发展会造成市政道路表面局部显见沉降，并且地面沉降日趋加剧。
土体对管道的压力和摩阻力等作用，也会引起管道的受力变形。在地下管道运营过程的类非开挖施工及使用过程中，外部水土压力是最主要的荷载之一，也是影响管道结构设计的重要因素。液化土中地下管道的破坏率远大于非液化土中管道的破坏率。砂土液化是指某些类型的土壤失去其强度且呈高粘流体的现象，其实质是土体抗剪强度消失，超孔隙水压力不断增大而有效应力不断减小，土的抗剪强度全部丧失而无任何承载能力。相关资料表明，在冲击荷载下，饱和、疏松、细颗粒到中颗粒的粉土和砂土是最易引起液化的土壤类型。管道埋设在易产生液化的土壤中，将变成受力作用的无支承悬跨，这种力之间的差别会导致管道的上浮或下沉。当管道上浮幅度较小时，将改变原来的设计坡度；当上浮幅度较大时，不仅使管道坡向改变，而且导致管道弯曲，弯曲部位的管道可能破裂，管道破坏的可能性明显增大。综合上述土水压力相互作用情况分析，土水压力不仅使管道坡向改变，导致弯曲部位易发生与管道接口处；遇夏季降雨季节或地下水位升高还会导致管后土(特别是砂土)土体直立性丧失，土体大量涌入管内，进一步加剧管道涌砂、堵塞。
解决管道破损的有效方法必须针对上述病害发生的原因，首先降低管壁所受总摩阻力。设置中继间和注浆减阻。中继间作为一种分段克服阻力的措施，仅能分散顶力，降低管道施工应力，并没有减低管道沿线摩阻力。且中继间设置过多，将大大增加费用。注浆减阻即通过向土层和管道之间的间隙注入浆液，使得管道与土体的摩阻力转变为土体与浆液之间的摩阻力，达到减小摩阻力的效果。通常在管壁后采取注浆减阻的主要措施后，还要将注浆减阻后的管壁进行补强加固，保证管路后期运营的安全性。
目前城市市政工程雨(污)水管道铺设基本沿道路走向，运营管道上覆道路已经通车，出现管道病害造成的市政工程正常运营影响极大。因此，针对运营的污水(雨水)管道错位，接头漏砂、涌砂病害所采取处理措施的快速性、有效性就成为污(雨)水管道维修的首要要求，对于避免和减轻管道病害，确保城市市政工程雨(污)水管道的安全运行具有重要意义。然而现有的注浆减组、管道补强加固等措施的运用及具体操作，并没有相关的流程指导，多凭指挥人员的专业水平、业务经验及偏好具体处理，作业水平参差不齐，不利于规范化操作，给工作的交接和后期维护带来壁垒。且现有修复管壁技术各环节的设计尚为粗糙，现场治理的速度及质量均有较大的提升空间。抢修效率难以提高，。故本领域亟需研发一种维修污(雨)水管的规范化操作流程来指导现场治理，保证抢修的快速、有序、规范、高质进行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种钻井液用降滤失剂，它可实现快速治理污水(雨水)管道出现接口处漏水漏砂(涌砂)现象，可快速加固管道管壁破裂加固的技术问题。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)设置错位管壁背部板
1)查找雨水管道接头及漏沙、涌沙管道破损点，并在雨水管内壁标识记录；
2)在雨水管局部变形溃沙的接头处，采用多个适当宽度的挡板依次沿管壁环向的设置于雨水管壁后形成背部板；
3)在挡板上钻有钻孔，并在钻孔内插入注浆管；
(2)固定管道接头快速注浆
对背部板的接缝处，以及插有注浆管的钻孔内采用高分子注浆材料封堵；
(3)管道接顶快速注浆
通过注浆管对雨水管道的变形处、出现溃沙、溃土的接头处的壁后土体注入水泥浆，采用摄像头对附近雨水管道的接头进行监控，如有冒浆则清洗停泵，等待冒浆处凝固后再继续注浆；
(4)管道接头及管底补强
1)变形接头补强：
在雨水管底部设置注浆管管底与注浆管空隙处做密封处理；所述密封处理为采用环氧混凝土材料填充封闭，接上注浆管，注浆量根据现场注入情况设定，达到止水加固的目的即可；
2)变形接头管底修复：待雨水管接头上下封顶、封底技术措施实施完毕后，将出现错位管道进行测量、测定，按照初始设计管道坡度重新凿去错位管道，重新浇筑钢筋混凝土进行管道复原，最终实施管道坡度达到《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008规范验收标准；
(5)管壁补强加固
1)计算雨水管埋设所受的地下水位变化时的土压力值；
2)管道壁破裂补强：根据所计算的土压力值，选取雨水管拱顶已经产生破裂的部分，采用粘贴不锈钢板进行恢复处理，对原拱顶裂隙处清洗，再逐段灌注结构胶，使拱顶裂缝充填，形成整体；
(6)管道渗水接头处理
对未产生较大变形，但管道接头处渗出清水的雨水管接头逐个在接缝处注入结构胶，起到结构补强并止水的作用。
所述步骤(1)中在挡板上的钻孔为2～3个，且孔径为42mm，所述注浆管选择32mm，最高耐压为1.6MPa的PE注浆管，且与钻孔的数量相对应。
所述步骤(1)中的挡板为PVC工程塑料板，所述的挡板尺寸的宽度选择应与雨水管接头错位张开宽度一致，长度选择应为2倍宽度，当雨水管接头的张口较大时，挡板的宽度与雨水管周长的1/10相对应且不小于100mm。
所述步骤(2)中的高分子注浆材料为马丽散。
所述步骤(3)中的水泥浆是由：PC32.5复合硅酸盐水泥与纯净水按照重量比1∶1～1∶1.3混合制得，所述水泥浆的注浆压力不大于0.4MPa。
所述步骤(4)中的注浆管为2～3个，且间距为800mm。
所述步骤(5)的2)管道壁破裂补强部分中粘贴不锈钢板的方法为：根据所计算的土压力值，选取雨水管拱顶已经产生破裂的部分，采用粘贴2～3mm厚度，且尺寸、纵向间隔与所计算的土压力值相配合的不锈钢板，将所述不锈钢板及衬砌的表面打磨，涂满结构胶进行粘贴，钢板通过不锈钢锚栓与砌碹连接。
所述步骤(5)中对于雨水管埋设受地下水位变化时土压力值的计算公式为：
q＝λ[γsZw+γ′s(Z-Zw)]+γw(Z-Zw)
q为管道所受侧向土压力；
λ为土的侧压系数；
γs为土的重度；
Z为自地面至计算截面处的深度；
Zw为自地面至地下水位的距离；
γ′s为地下水位以下土的有效重力密度；
在所述步骤(6)中，注入结构胶前应采用丙酮对接缝处进行清洗，后逐步注入耐水的结构胶。
对比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明是针对雨水、雨水管道错位后接头出现漏砂、涌砂，管壁渗水破裂的一种能够实现快速施工、效果良好的治理方法，具有：注浆施工设备拆除方便，不会损伤管道；密封耐久性较好，极大节省后期维护成本；施工成本低，无需传统施工工具；适应性广，不受管道流水影响的优点。不但为市政管路维护施工提供了一种标准化作业流程，且此种施工方法能够显著提高治理效率，保证抢修的快速、有序、规范、高质进行。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，包括以下步骤：
(1)错位管壁背部板
1)查找错位雨水管接头及漏砂、涌砂管道破损点，管内壁标示记录；
2)排水管道局部变形溃砂的接头，首先采用适当宽度的挡板沿环向依次在雨水管壁后设置背部板；所述的挡板为PVC工程塑料板，板尺寸长度、宽度按照实际管道接头张开宽度确定；所述的挡板尺寸的宽度选择应与雨水管接头错位张开宽度一致，长度选择应为2倍宽度，若接头张口较大板宽度按照管道周长的1/10选取，但不小于100mm；
3)管道接头环向的挡板钻2～3个42mm的钻孔，插入32mmPE最高耐压1.6MPa注浆管道。根据钻孔数量确定插入注浆管数量，注浆管尽可能深入管壁后土洞中；
(2)固定管道接头快速注浆
1)管道壁背部板的挡板环向接头存在一定的缝隙，壁背部板只作为临时的支护措施；
2)对每块背板接缝处、预埋注浆管开孔处采用高分子注浆材料；
所述的高分子注浆材料为马丽散，所起的作用为①封闭缝隙，对后期注浆充填加固土体起到密闭作用，固定注浆管路；②类似煤矿巷道接顶，马丽散膨胀后直接与土洞顶土体接触，支撑土体，使土洞短期内不再垮塌；
(3)管道接顶快速注浆
1)利用预埋的PE注浆管道对管道变形较大，出现溃砂、溃土的接头处管道壁后土体注入水泥浆。采用摄像头对附近管道接头进行监控发现冒浆及时清洗停泵，待冒浆处凝固后再继续注浆；
所述的水泥浆原材料水泥采用PC32.5复合硅酸盐水泥、水采用洁净水，水灰比配比为1∶1～1∶1.3；所述的水泥浆注浆压力不大于0.4MPa；
(4)管道接头及管底补强
1)变形接头补强
①管道底部注浆管设置2～3个，间距800mm，管底与注浆管空隙处做密封处理；
②所述的密封处理采用环氧混凝土材料填充封闭；
③待环氧混凝土达到强度后，接上注浆管，注浆量根据现场注入情况设定，达到止水加固的目的即可；
2)变形接头管底修复
待管道接头上下封顶、封底技术措施实施完毕后，将出现错位管道进行测量、测定，按照初始设计管道坡度重新凿去错位管道，重新浇筑钢筋混凝土进行管道复原。最终实施管道坡度达到《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008规范验收标准。
(5)管壁补强加固
1)管道受压力计算
管道埋设土体中受地下水位或降水波动影响，管壁径向对称侧所受土压力及水压力作用明显不对称，管道产生纵向裂缝。
q＝λ[γsZw+γ′s(Z-Zw)]+γw(Z-Zw)
q为管道所受侧向土压力；
λ为土的侧压系数；
γs为土的重度；
Z为自地面至计算截面处的深度；
Zw为自地面至地下水位的距离；
γ′s为地下水位以下土的有效重力密度；
根据上述公式计算管道埋设受地下水位变化时的土压力值；
2)管道壁破裂补强
①通过计算管道所受土压力值，选取管道拱顶已经产生破裂部位，采用粘贴不锈钢板进行恢复处理；选用的补强钢板为2～3mm厚，设置尺寸、纵向间隔根据上述计算管道埋设所受土压力换算值；布设的不锈钢板表面粘贴，钢板与衬砌表面打磨后，涂满结构胶进行粘贴；钢板通过不锈钢锚栓与砌碹连接，锚栓主要起到固定钢板的作用，这样可保持钢板与管壁结构的受力一致；
②原拱顶裂隙处清洗，再逐段灌注结构胶，使拱顶裂缝充填，形成整体；原拱顶裂隙处清洗材料为丙酮，
(6)管道渗水接头处理
①对于未产生大变形，但管道接头处渗出清水的管道接头逐个在接缝处注入结构胶，起到结构补强并止水的作用。
②注入结构胶前应采用丙酮对接缝处进行清洗，后逐步注入耐水的结构胶。
实施例1：病害描述：某市政工程市区路段雨水管路因夏季降雨、路面重型车辆荷载共同作用，造成雨水管道周围砂土层水位上升，进一步出现了砂土液化现象，路面下覆雨水管道接头出现涌砂、路面出现小面积漏斗状下沉。因管底垫层基础不均匀沉降等原因而出现管体裂缝、接头错位等病害，接头破损点的开口高差为400mm，错口宽度600mm，部分位置漏砂淤积达到500mm左右，按照此发展漏砂会形成涌砂现象造成管道堵塞，甚至造成道路面漏斗状沉降，影响了管道排水通畅和道路安全运行。管道及围土力学参数：本市政工程雨水管道为钢筋砼平口管，埋设深度为4.5～5m，全长800米，管径为1500mm，管壁厚300mm，采用180度砼护管，管道为二级；围土自管道垫层基础1m低液限黏土，3.5～4m中砂土层，两种土层参数分别如下，土壤重力密度18kN/m3、20kN/m3，内摩擦角18°、25°，粘聚力20kPa、0kPa；地下水位上升换算重力密度按10kN/m3考虑。选取1/2实施的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，包括以下施工步骤：
(1)错位管壁背部板
1)查找错位雨水管接头及漏砂、涌砂管道破损点，管内壁标示记录；
2)排水管道局部变形溃砂的接头，由于破损点的开口高差为400mm，错口宽度600mm，故选取宽600mm×长1200mm的挡板沿环向依次在雨水管壁后设置背部板；
3)管道接头环向的挡板钻3个42mm的钻孔，插入3个32mmPE最高耐压1.6MPa注浆管道。注浆管尽可能深入管壁后土洞中；
(2)固定管道接头快速注浆
1)管道壁背部板的挡板环向接头存在一定的缝隙，壁背部板只作为临时的支护措施；
2)对每块背板接缝处、预埋注浆管开孔处采用马丽散注浆，作用为①封闭缝隙，对后期注浆充填加固土体起到密闭作用，固定注浆管路；②类似煤矿巷道接顶，马丽散膨胀后直接与土洞顶土体接触，支撑土体，使土洞短期内不再垮塌；
(3)管道接顶快速注浆
1)利用预埋的PE注浆管道对管道变形较大，出现溃砂、溃土的接头处管道壁后土体注入水泥浆。
2)采用摄像头对附近管道接头进行监控发现冒浆及时清洗停泵，待冒浆处凝固后再继续注浆；所述水泥浆为PC32.5复合硅酸盐水泥与纯净水采用1∶1.1的水灰比混合得；所述的水泥浆注浆压力约为0.35MPa；
(4)管道接头及管底补强
1)变形接头补强
①管道底部注浆管设置2个，间距800mm，管底与注浆管空隙处做密封处理；
②所述的密封处理采用环氧混凝土材料填充封闭；
③待环氧混凝土达到强度后，接上注浆管，注浆量根据现场注入情况设定，达到止水加固的目的即可；
2)变形接头管底修复
待管道接头上下封顶、封底技术措施实施完毕后，将出现错位管道接头量测的开口高差为200mm，错口宽度200mm，按照初始设计管道坡度重新凿去错位管道，重新浇筑钢筋混凝土进行管道复原，修复完毕测试管道坡度与原初始设计坡度相对差为0.002(2‰)，且修复完毕管路坡度达到《给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008》的5.10节质量验收标准相关数值。
(5)管壁补强加固
1)管道受压力计算
管道埋设土体中受地下水位或降水波动影响，管壁径向对称侧所受土压力及水压力作用明显不对称，管道产生纵向裂缝。
q＝λ[γsZw+γ′s(Z-Zw)]+γw(Z-Zw)
q为管道所受侧向土压力；
λ为土的侧压系数；
γs为土的重度；
Z为自地面至计算截面处的深度；
Zw为自地面至地下水位的距离；
γ′s为地下水位以下土的有效重力密度；
根据上述公式计算，将本工程已知围土物理力学参数代入(管道埋深按5m计算)，管道埋设受地下水位变化时的侧向土压力值为：6.664kN/m3。
2)管道壁破裂补强
①通过计算管道所受土压力值，选取管道拱顶已经产生破裂部位，采用粘贴不锈钢板进行恢复处理；经过计算后选用的补强钢板厚度≥2.2mm(选取3mm厚钢板)，经过计算后所确定的补强钢板宽度为500mm、长度为12000mm，钢板补强区域为管壁已出现裂缝区；布设的不锈钢板表面粘贴，钢板与衬砌表面打磨后，涂满结构胶进行粘贴；钢板通过不锈钢锚栓与砌碹连接，锚栓主要起到固定钢板的作用，这样可保持钢板与管壁结构的受力一致；
②原拱顶裂隙处使用丙酮清洗，再逐段灌注结构胶，使拱顶裂缝充填，形成整体；
采用上述步骤对问题管路进行施工，其工期为14天，现有普通施工方法的常规工期为23天，相比具有显著优势。
(6)管道渗水接头处理
①对于未产生大变形，但管道接头处渗出清水的管道接头逐个在接缝处注入结构胶，起到结构补强并止水的作用。
②注入结构胶前应采用丙酮对接缝处进行清洗，后逐步注入耐水的结构胶。
对于经过上述施工的问题管道进行施工质量测试，各质量指标满足如下：
管道运行偏差为+9mm，管底坡度3‰。满足规范：①管内底高程D＞1000m运行偏差±15mm，②管径＞400mm，管底坡度＞3‰。
其他质量指标满足验收标准，符合《给水排水管道工程施工及验收规范GB50268-2008》、《室外排水设计规范GB 50014-2006》、《城市工程管线综合规划规范GB 50289-1998》规定要求。
Claims (9)
1.一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：包括以下施工步骤：
(1)设置错位管壁背部板
1)查找雨水管道接头及漏沙、涌沙管道破损点，并在雨水管内壁标识记录；
2)在雨水管局部变形溃沙的接头处，采用多个适当宽度的挡板依次沿管壁环向的设置于雨水管壁后形成背部板；
3)在挡板上钻有钻孔，并在钻孔内插入注浆管；
(2)固定管道接头快速注浆
对背部板的接缝处，以及插有注浆管的钻孔内采用高分子注浆材料封堵；
(3)管道接顶快速注浆
通过注浆管对雨水管道的变形处、出现溃沙、溃土的接头处的壁后土体注入水泥浆，采用摄像头对附近雨水管道的接头进行监控，如有冒浆则清洗停泵，等待冒浆处凝固后再继续注浆；
(4)管道接头及管底补强
1)变形接头补强：
在雨水管底部设置注浆管管底与注浆管空隙处做密封处理；所述密封处理为采用环氧混凝土材料填充封闭，接上注浆管，注浆量根据现场注入情况设定，达到止水加固的目的即可；
2)变形接头管底修复：待雨水管接头上下封顶、封底技术措施实施完毕后，将出现错位管道进行测量、测定，按照初始设计管道坡度重新凿去错位管道，重新浇筑钢筋混凝土进行管道复原，最终实施管道坡度达到《给水排水管道工程施工及验收规范》GB50268-2008规范验收标准；
(5)管壁补强加固
1)计算雨水管埋设所受的地下水位变化时的土压力值；
2)管道壁破裂补强：根据所计算的土压力值，选取雨水管拱顶已经产生破裂的部分，采用粘贴不锈钢板进行恢复处理，对原拱顶裂隙处清洗，再逐段灌注结构胶，使拱顶裂缝充填，形成整体；
(6)管道渗水接头处理
对未产生较大变形，但管道接头处渗出清水的雨水管接头逐个在接缝处注入结构胶，起到结构补强并止水的作用。
2.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中在挡板上的钻孔为2～3个，且孔径为42mm，所述注浆管选择32mm，最高耐压为1.6MPa的PE注浆管，且与钻孔的数量相对应。
3.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(1)中的挡板为PVC工程塑料板，所述的挡板尺寸的宽度选择应与雨水管接头错位张开宽度一致，长度选择应为2倍宽度，当雨水管接头的张口较大时，挡板的宽度与雨水管周长的1/10相对应且不小于100mm。
4.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(2)中的高分子注浆材料为马丽散。
5.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(3)中的水泥浆是由：PC32.5复合硅酸盐水泥与纯净水按照重量比1∶1～1∶1.3混合制得，所述水泥浆的注浆压力不大于0.4MPa。
6.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(4)中的注浆管为2～3个，且间距为800mm。
7.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)的2)管道壁破裂补强部分中粘贴不锈钢板的方法为：根据所计算的土压力值，选取雨水管拱顶已经产生破裂的部分，采用粘贴2～3mm厚度，且尺寸、纵向间隔与所计算的土压力值相配合的不锈钢板，将所述不锈钢板及衬砌的表面打磨，涂满结构胶进行粘贴，钢板通过不锈钢锚栓与砌碹连接。
8.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：所述步骤(5)中对于雨水管埋设受地下水位变化时土压力值的计算公式为：
q＝λ[γsZw+γ′s(Z-Zw)]+γw(Z-Zw)
q为管道所受侧向土压力；
λ为土的侧压系数；
Ys为土的重度；
Z为自地面至计算截面处的深度；
Zw为自地面至地下水位的距离；
Y′s为地下水位以下土的有效重力密度。
9.如权利要求1所述的一种快速治理雨水管错位漏砂、涌砂的施工方法，其特征在于：在所述步骤(6)中，注入结构胶前应采用丙酮对接缝处进行清洗，后逐步注入耐水的结构胶。
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| PB01 | Publication | ||
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