CN105179875A - 一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法，针对大口径塑料排水管道变形塌陷进行非开挖修复，包括变形塌陷部位注浆加固、切割及弧形钢板安装固定及拉入式原位固化法内衬施工等步骤。本方法很好的解决了这类管道问题的非开挖修复，整个修复过程对道路交通、环境、社会影响小，且对管道整体结构进行了加固，延长了管道使用寿命，恢复了原有管道过流能力。
Description
技术领域
本发明涉及管道修复领域，特别是涉及一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法。
背景技术
上世纪末，化学建材管(如高密度聚乙烯双壁波纹管、圆形中空肋壁管等缠绕结构壁管材)由于其特殊的结构和性能，在排水管道领域内得到了广泛应用，其最大口径直径可达1m甚至更高。根据《国家化学建材产业“十五”计划和2015年发展规划纲要》，2015年的排水管道塑料管的使用量要达到50％。
然而，在检测过程中发现多数化学建材管出现变形、破裂甚至塌陷等结构性缺陷，其缺陷的形式主要有“V型”变形和“倒V型”变形两种形，其中“V型”变形是管道上部变形，“倒V型”变形是管道底部变形。该结构性缺陷导致原有管道过流面积减小，严重影响管道过流能力，进而造成城市内涝灾害，严重时还将导致路面塌陷造成人员伤亡事故。填海及填湖地区多为软弱地层，该类缺陷更加明显。
针对检测出的管道变形、塌陷问题，目前常采用的处理方法是开挖修复更换管道和内插管(即大管套小管)两种方法。开挖修复更换管道对社会、交通影响较大，同时开挖修复方法与国务院2014年6月印发的《国务院办公厅关于加强城市地下管线建设管理的指导意见》及其各地方相关政策相悖。因此，从非开挖的方面处理现有管道中的问题是未来发展的趋势。
内插管工艺是在管道变形塌陷部位内衬一段比原管道直径较小的管道，然后在内衬管与管道周围注浆，防止变形进一步发展的处理方法。该工艺虽然采用了非开挖的原则，但仍存在诸多缺点，如修复后管道过流面积严重缩小，影响原有管道过流量，只对塌陷部位进行局部处理，管道整体得不到加强。
采用非开挖的方法且保证原有管道过流能力的前提下，修复解决该类问题是目前迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明提供了一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法，其克服了现有技术的修复方法所存在的不足之处。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法包括以下步骤：
1)将注浆管在塑料排水管道内部打入变形塌陷部位周边的土层中，向土层中注入堵水浆料，待无漏水后注入土壤加固浆料，固化后检测注浆效果，其中所述堵水浆料固化时间为1～5s，土壤加固浆料为聚氨酯类化学注浆材料且固化时间为18-24h；
2)以300-600mm为一进尺切割并挖出变形塌陷部位管道管片及管周固化土体，于挖空部分安装预制的弧形钢板并固定形成与原排水管道内径相同的钢管段，所述钢管段替代切除的原塑料管片；
3)沿所述排水管道轴向依次重复步骤1)及步骤2)，直至将塑料排水管道变形塌陷部分全部替换为所述钢管段；
4)将内衬软管以拉入的方式置于整个排水管道内使其与排水管道内壁贴合并固化，其中所述内衬软管是纤维增强的树脂基复合材料。
优选的，所述注浆管内径为20-30mm，沿轴向间隔50-100mm错位设置有若干注浆孔，注浆孔孔径为2-6mm。
优选的，所述注浆管由铝合金制成，壁厚2-5mm，长度0.8-1.2m，所述注浆孔分布于所述注浆管打入土层的长度范围内。
优选的，所述注浆管以与管道横截面斜向外呈10°-30°的角度打入土层中。
优选的，步骤1)中，3～9根所述注浆管沿所述排水管道的环向布置，注浆压力为0.1-0.3MPa。
优选的，步骤1)中，所述注浆效果检测是在所述排水管道变形注浆部位切割100mm×100mm的观察窗口进行观察，并用钢筋插入注浆土层中检测土层的固化效果。
优选的，步骤2)中，所述切割是以300-500mm为一进尺，未切割部位采用千斤顶进行临时支撑。
优选的，所述弧形钢板宽300-600mm，长1.5-2m，两端设置有固定机构，两片所述弧形钢板互锁形成所述钢管段。
优选的，所述内衬软管是环氧树脂或乙烯树脂基，通过紫外线固化。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的方法适用于软弱地层中直径1m及以上的大口径塑料排水管道变形、塌陷等缺陷的修复，首先通过堵水注浆和土壤加固注浆对待修复区域周边软弱的土层进行堵水和加固，使之形成坚固紧实的土层以便于后续切割并防止砂土进入切开的排水管道中，再以300-600mm的宽度为进尺单位进行切割并替换成与原管道直径相同的钢管段，然后沿轴向重复上述步骤替换下一进尺，直至变形塌陷部位处理完毕，并通过拉入式原位固化法对整个管道进行内衬，对整段管道的结构强度进行加强，同时增加管道整体结构性能，改善表面过流性能，整个过程无需开挖地面，对环境、交通的影响小，可延长管道使用寿命，恢复过流能力。
2.采用一进尺一进尺逐次注浆、切割并替换的方式，可以有效确保施工安全。
以下结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法不局限于实施例。
附图说明
图1至图7依次为本发明方法各步骤的结构示意图，其中图2是图1的截面示意图，图8是图7的截面示意图，区域A、B分别表示固化后土层；
图9是本发明弧形钢板的截面示意图。
具体实施方式
DN1000PE缠绕管变形塌陷修复工程，塌陷部位约1m，填海地层，该工程的修复方法各步骤如附图所示。
参考图1至图2，将注浆管2由塑料排水管道1内部打入变形塌陷部位周边的土层中，向土层中注入堵水浆料，待无漏水后注入土壤加固浆料，固化后检测注浆效果。
注浆管2的壁厚可以是2-5mm，内径为20-40mm，沿轴向间隔50-100mm错位设置有若干注浆孔21，注浆孔21孔径为2-6mm。注浆管2的长度为0.8-1.2m，注浆孔21分布于注浆管2打入土层的长度范围内。注浆管2是以与排水管道1横截面向外呈10°-30°的角度打入土层中，且3～9根注浆管2沿排水管道1的环向布置，以确保排水管道该周向区域的土层都进行固化。
具体的，本实施例中，作为一种优选的方式，注浆管2是采用DN20/3mm的铝合金管制作，长0.8m，底端向上0.6m的范围内分布有注浆孔21。注浆孔21孔径5mm，沿轴向间隔50mm错位设置形成均匀分布。3根注浆管2沿排水管道1变形塌陷部位环向布置，由地上经检查井往注浆管2中注入浆料时，浆料经由注浆管21向四周扩散，并在整个土层深度范围内实现均匀的加固。
堵水浆料是遇水迅速反应膨胀(约1-5s内)，从而起到堵水的作用，防止漏水。土壤加固浆料为聚氨酯类化学注浆材料，固化时间为18-24h，可使松散土层迅速固化紧密形成坚实的整体。
具体的，本实施例中，作为一种优选的方式，采用SPETECH100堵水注浆材料和H40土壤加固注浆材料注浆，先注H100，待无漏水后，再注入H40，固化24h。注浆压力位0.1～0.3MPa，注浆量为H100注浆材料5公斤/根，H40材料10公斤/根。待固化后，采用气动切割工具在注浆区域切割100×100的窗口，观察土壤情况，并用钢筋插入检测管周土层固化情况，经检测，管周土达到预期效果。
参考图3，采用气动切割工具切割并挖出注浆区域的排水管道1管片及管周固化土体，切割时以300-600mm为一进尺，优选的，以500mm为一进尺，并对周边未切割部位采用千斤顶进行临时支撑。切割完一进尺后，于挖空部分安装预制的弧形钢板31并固定形成与原排水管道1内径相同的钢管段3，钢管段3替代切除的原塑料管片。参考图9，弧形钢板31宽300-600mm，长1.5-2m，两纵长端设置有固定机构，两片弧形钢板31固定形成钢管段3。具体的，本实施例中，作为一种优选的方式，弧形钢片31宽500mm，长1.77m，固定机构可以是焊接、螺栓或其他方式。
参考图4至图8，处理完第一进尺后，沿排水管道1的轴向向旁边的土层及管片部分重复上述步骤，一进尺一进尺的进行注浆、切割及钢管段替换的工作，直至排水管道1变形、塌陷的部分全部替换为钢管段3。为便于理解，附图中显示了两进尺的替换，其中第一进尺的固化土层为A，第二进尺的固化土层为B，实际操作以变形塌陷部位的长度进行调整。处理完毕后，采用拉入式原位固化法对整个管段进行内衬，具体是将内衬软管4以拉入的方式置于整个排水管道1且使其贴合于排水管道1内壁上并固化。内衬软管4是纤维增强的树脂基复合材料，例如环氧树脂、乙烯树脂基，固化方式采用紫外光固化。作为一种优选的方式，本实施例中采用DN1000/8mm的拉入式内衬软管进行内衬加固。
经过上述步骤后，变形、塌陷部分得到了恢复，并具有钢制坚固的外管，同时内衬保证了钢制外管与原塑料管道之间的连续性，在基本不减少过流面积的情况下实现了非开挖式修复，增强了整体结构性能，同时改善管道表面的过流性能。
上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。
Claims (9)
1.一种软弱地层排水管道变形塌陷的非开挖修复方法，其特征在于包括以下步骤：
1)将注浆管在塑料排水管道内部打入变形塌陷部位周边的土层中，向土层中注入堵水浆料，待无漏水后注入土壤加固浆料，固化后检测注浆效果，其中所述堵水浆料固化时间为1～5s，土壤加固浆料为聚氨酯类化学注浆材料且固化时间为18-24h；
2)以300-600mm为一进尺切割并挖出变形塌陷部位管道管片及管周固化土体，于挖空部分安装预制的弧形钢板并固定形成与原排水管道内径相同的钢管段，所述钢管段替代切除的原塑料管片；
3)沿所述排水管道轴向依次重复步骤1)及步骤2)，直至将塑料排水管道变形塌陷部分全部替换为所述钢管段；
4)将内衬软管以拉入的方式置于整个排水管道内使其与排水管道内壁贴合并固化，其中所述内衬软管是纤维增强的树脂基复合材料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述注浆管内径为20-30mm，沿轴向间隔50-100mm错位设置有若干注浆孔，注浆孔孔径为2-6mm。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述注浆管由铝合金制成，壁厚2-5mm，长度0.8-1.2m，所述注浆孔分布于所述注浆管打入土层的长度范围内。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述注浆管以与管道横截面斜向外呈10°-30°的角度打入土层中。
5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于：步骤1)中，3～9根所述注浆管沿所述排水管道的环向布置，注浆压力为0.1-0.3MPa。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述注浆效果检测是在所述排水管道变形注浆部位切割100mm×100mm的观察窗口进行观察，并用钢筋插入注浆土层中检测土层的固化效果。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述切割是以300-500mm为一进尺，未切割部位采用千斤顶进行临时支撑。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述弧形钢板宽300-600mm，长1.5-2m，两端设置有固定机构，两片所述弧形钢板互锁形成所述钢管段。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述内衬软管是环氧树脂或乙烯树脂基，通过紫外线固化。
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