CN105257947B - 一种大直径管道翻转内衬施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大直径管道翻转内衬施工方法，其采用大直径翻转内衬新材料替代原钢筋混凝土二次结构，该方法通过将树脂浸渍后的纤维增强复合软管通过气压或水压翻转送入管道中，使树脂浸渍内衬软管与盾构管片内壁粘合，然后再固化形成防渗、防腐且力学性能良好的内衬结构，其包括以下施工步骤：一、管道开挖及初支施工；二、管道内壁处理；三、内衬软管浸渍处理；四、内衬软管翻转作业；五、固化成型；六、端部处理；七、成品检测验收。利用该方法进行内衬结构施工不仅功效高，防腐时间长且相对于传统混凝土二次结构大大增加了管道的过水断面。

Description

一种大直径管道翻转内衬施工方法

技术领域

本发明涉及地下结构工程领域，尤其涉及一种地下管线的施工方法。

背景技术

由于盾构法具有安全开挖、掘进速度快、不影响地面交通与设施，在地下管线如雨/污水地下管线的施工中，尤其是较大直径的管线工程施工中，其已得到广泛应用；给排水工程采用盾构法施工中，在结构完成的同时，利用盾构管片再设置混凝土二次结构和必要普通防腐，作用为保证一定期限（50年以上）防腐、防渗等功能，混凝土二次结构的厚度一般在200mm左右。由于盾构管片在设计阶段具备一定的强度和防渗防腐功能，在其内部又增加一层厚厚的二次模注混凝土还有普通防腐，不仅带来一定的浪费，而且减少了流水的断面增大流速，且工期长。

在目前的地下管线工程中，有一种非开挖管道修复方法，其是将浸渍了粘合剂的毛毡内衬软管翻入待修复管道中，翻转时内衬软管浸渍有粘合剂的内层被翻转到外面与旧管道内壁粘接，在粘合剂固化后，最终在管道内壁形成具有气密性防腐防渗功能并有一定力学特性的的内衬层结构，从而达到修复管道的目的，由于通常制作内衬软管的材料强度有限、且粘结剂的树脂属于脆性材料，随着管径增大应加大内衬厚度，以增加其内外承压强度，但厚衬管翻衬工艺难度较大，目前的施工能力尚有差距，在现阶段，翻转内衬技术主要适用于内径150-2200mm的管线，并没能应用到盾构法施工完成的大管径的管道内衬施工中。

发明内容

为克服现有混凝土二次衬砌结构所存在的功效低以及减小过水面积等问题，本发明提供一种适用于大直径管道翻转内衬施工方法，采用内衬新材料替代原混凝土二次结构和普通防腐结构。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种大直径管道翻转内衬施工方法，所述管道内径不小于3000mm，其包括以下步骤：

步骤一：管道开挖及初支施工

利用盾构机进行掘进、出渣，并在机内拼装盾构管片形成初支结构；

步骤二：管道内壁处理

对盾构管片拼装成的管道内表面进行清理；对于管片注浆孔以及结合部位的缝隙，首先嵌入玻璃纤维丝，然后用砂浆填充并抹平；对于尖锐突起物进行打磨处理；

步骤三：内衬软管浸渍处理；

在工厂内进行内衬软管的加工并用饱和树脂对其进行浸渍处理；所述内衬软管由多层加强复合纤维和机织布层组成，并在其表面粘贴有一层高强、防渗、耐腐蚀复合膜；在对内衬软管进行浸渍时，首先将树脂与固化剂搅拌混合均匀，搅拌时要避免气泡进入树脂，然后将搅拌好的树脂注入已加工好且已抽真空的内衬软管中，再用压辊碾压使混合后的树脂均匀地浸透机织布层；

内衬层要进行涂膜处理，选择的复合膜为热塑性聚氨弹性体(TPU), TPU具有高模量、高强度、高伸长和高弹性及优异的耐磨、耐油、耐用低温、耐老化性能。TPU可以提高管道的抗冲能力、耐腐蚀性和抗磨损性能，同时可以降低管道内的沿程阻力损失与管道的粗糙程度；

所述纤维布层与树脂有良好的吸附性和相容性、有良好的耐酸碱性、有足够的抗拉伸、抗弯曲性能，有足够的柔性以确保能承受安装压力，翻转时适应不规则管径的变化或弯头，有良好的耐热性，能够承受树脂固化温度。

浸渍树脂每道工序流程必须在室内完成，不得露天作业，避免日光、强光源长时间射照，浸渍树脂时室内温度应保持在18℃以下，若室内温度高于18℃，允许在软管上加冰块降温。

步骤四：内衬软管翻转作业

在施工现场，将浸有树脂的内衬软管的一端翻转并用夹具固定在盾构管片拼接形成的管道入口处，然后利用气压或水压使内衬软管浸有树脂的内层翻转到外面并与盾构管片内壁紧贴；为使软管匀速前进，采用控速装置和机械牵引相结合的方法，以保证软管按设计速度前进。

步骤五：固化成型

当内衬软管伸展通过全部管道后，在常温或加热条件下使饱和树脂固化，保持压力大于100小时可以使树脂内衬管道完全固化。形成紧贴盾构管片内壁的内衬结构；

步骤六：端部处理

在内衬固化成型后，对内衬端部进行切割处理，切口应平整，然后依据内衬的内径定制宽50mm、厚5mm的不锈钢内涨圈，用液压膨胀器将不锈钢涨圈涨紧并锁定，最后在内衬的外侧边缘，沿圆周方向用树脂进行密封处理。每次固化内衬管节间需进行一定长度的搭接。步骤七：成品检测验收

施工完成后，按照相关规定进行检测验收。

作为优选，对于所述步骤三，所述复合膜为热塑性聚氨弹性体，其厚度为0.1-1mm；所述纤维材料为涤纶或锦纶；所述树脂为环氧饱和树脂。

对于所述步骤四，内衬软管的翻转可以采用气压法，即采用气囊进行翻转作业，翻转作业时必须保证气压稳定、翻转速度均匀、软管不产生褶皱；此时，对于所述步骤五，采用常温固化或蒸汽加热固化或利用喷淋软管喷洒热水固化，在内衬固化成型后将气囊中气体放出，撤离气囊。当利用喷淋软管喷洒热水进行固化时，首先在步骤四中，将喷淋软管固定在内衬软管的封闭端，喷淋软管随内衬软管的翻转一起进入管道中，在内衬软管翻转完成后，开启温水喷淋系统，通过喷淋软管将热水均匀地喷洒在管顶和管壁，回流的热水积聚在管底，使管顶和管底部的温度保持均匀一致，从而使树脂均匀固化。

对于所述步骤四，内衬软管的翻转还可以采用水压法，即向翻转筒中注水，利用水压来翻转内衬管，具体步骤如下：

a、在待施工管道的一端的竖井内安装翻转装置，固定翻转筒与翻转弯头，翻转弯头与管道在同一平面上；其中，翻转筒和操作台为一体，形成一个平稳的装置，翻转筒具有足够的高度且储存有足够的水，以保证所需翻转压力和恒定的水量；翻转压力应控制在使软管充分扩展所需最小压力和软管所能承受的允许最大内部压力之间；在到达端的竖井内设置挡板；

b、将浸渍后的内衬软管运至翻转平台上后，将软管一端固定在翻转弯头上，与管道对接固定，另一端封闭箍紧，并将控制绳和热水管紧箍在封闭端；

c、加水翻转，通过控制绳和加水量来控制翻转速度和控制水位，翻转时固定在翻转控制绳上的加热软管一起进入管道中；翻转完成后，树脂浸渍内衬软管与盾构管片内壁粘合，树脂浸渍软管伸出管道两端部的长度宜大于1 m；

当内衬管的翻转采用水压法时，对于所述步骤五，当树脂浸渍后的内衬软管翻转送入管内并到达终点端竖井内设置的挡板固定后，利用翻转作业时进入管道的热水管，与热水锅炉、耐热泵对内衬管进行加热固化，具体过程为，将热水锅炉产生的热水注入衬管，并将原来衬管内的冷水抽回锅炉，这样不断循环使衬管内的水温保持一定温度来进行养护，树脂固化后，停止锅炉，用冷水来冷却直到衬管内温度恢复常温，保持压力大于100小时可以使树脂内衬管道完全固化。形成紧贴盾构管片内壁的内衬结构；

完成固化。

对于所述步骤七，包括内衬外观检测、内衬厚度检测以及内衬管强度检测。内衬内壁检测必须符合:管道内衬层表面应平整光滑，表面无鼓胀，无未固化现象；表面不得有裂纹；表面不得有严重的褶皱与纵向棱纹。内衬厚度实测量应符合:厚度应符合设计要求，；厚度检测位置应避免在软管的接缝处，检测点为内衬新管圆周均等4点，取其平均值。内衬管强度检测:采用在施工现场直接从内衬管的端部截取试样进行强度试验，并委托具有工程质量检测资质的第三方进行检测

本发明的有益效果：（1）厚度小，厚度一般为8~10mm左右，相对与原钢筋混凝土二次结构，管道的断面损失小；（2）施工段长，一般50~70m，常温固化施工效率高，内衬管材料在工厂加工后运至工地，现场施工的准备、翻转、常温固化100h；（3）内衬材料防渗、防腐、耐磨损大；（4）表面光滑，管道粗糙系数下降，提高了管道的过水能力；（5）施工占地面积小。

具体实施方式

一种大直径管道翻转内衬施工方法，其用于内径不小于3000mm的管道内衬结构的施工，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：管道开挖及初支施工

利用盾构机进行掘进、出渣，并在机内拼装盾构管片形成初支结构；

步骤二：管道内壁处理

对盾构管片拼装成的管道内表面进行清理；对于管片注浆孔以及结合部位的缝隙，首先嵌入玻璃纤维丝，然后用砂浆填充并抹平；对于尖锐突起物进行打磨处理；

步骤三：内衬软管浸渍处理；

在工厂内进行内衬软管的加工并用热固性树脂对其进行浸渍处理；所述内衬软管由多层加强复合纤维和机织布层组成，并在其表面粘贴有一层高强、防渗、耐腐蚀复合膜；在对内衬软管进行浸渍时，首先将热固化性树脂与固化剂搅拌混合均匀，搅拌时要避免空气进入树脂，然后将搅拌好的树脂注入已加工好且已抽真空的内衬软管中，再用压辊碾压使混合后的树脂均匀地浸透机织布层；浸渍树脂时室内温度应保持在18℃以下。

所述复合膜为热塑性聚氨弹性体，其厚度为0.1-1mm；所述纤维材料为涤纶或锦纶；所述树脂为环氧饱和树脂。

步骤四：内衬软管翻转作业

在施工现场，将浸有热固性树脂的内衬软管的一端翻转并用夹具固定在盾构管片拼接形成的管道入口处，然后采用气压法，即采用气囊进行翻转作业，翻转作业时必须保证气压稳定、翻转速度均匀、软管不产生褶皱。

步骤五：固化成型

当内衬软管伸展通过全部管道后，在常温条件下或采用蒸汽加热使树脂固化形成紧贴盾构管片内壁的内衬结构，完全固化后将气囊中气体放出，撤离气囊。

步骤六：端部处理

在内衬固化成型后，对内衬端部进行切割处理，切口应平整，然后依据内衬的内径定制宽50mm、厚5mm的不锈钢内涨圈，用液压膨胀器将不锈钢涨圈涨紧并锁定，最后在内衬的外侧边缘，沿圆周方向用树脂进行密封处理。每次固化内衬管节间需进行一定长度的搭接。

步骤七：成品检测验收

施工完成后，按照相关规定进行检测验收，包括内衬外观检测、内衬厚度检测以及内衬管强度检测。

Claims (5)

1.一种大直径管道翻转内衬施工方法，所述管道内径不小于3000mm，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：管道开挖及初支施工；

利用盾构机进行掘进、出渣，并在机内拼装盾构管片形成初支结构；

步骤二：管道内壁处理；

对盾构管片拼装成的管道内表面进行清理；对于管片注浆孔以及结合部位的缝隙，首先嵌入玻璃纤维丝，然后用砂浆填充并抹平；对于尖锐突起物进行打磨处理；

步骤三：内衬软管浸渍处理；

在工厂内进行内衬软管的加工并用饱和树脂对其进行浸渍处理；所述内衬软管由多层加强复合纤维和机织布层组成，并在其表面粘贴有一层高强、防渗、耐腐蚀复合膜；在对内衬软管进行浸渍时，首先将饱和树脂与固化剂搅拌混合均匀，搅拌时要避免气泡进入饱和树脂，然后将搅拌好的树脂注入已加工好且已抽真空的内衬软管中，再用压辊碾压使混合后的树脂均匀地浸透机织布层；浸渍树脂时室内温度应保持在18℃以下；

步骤四：内衬软管翻转作业；

在施工现场，将浸有饱和树脂的内衬软管的一端翻转并用夹具固定在盾构管片拼接形成的管道入口处，然后利用气压或水压使内衬软管浸有饱和树脂的内层翻转到外面并与盾构管片内壁紧贴；为使软管匀速前进，采用控速装置和机械牵引相结合的方法，以保证软管按设计速度前进；

步骤五：固化成型；

当内衬软管伸展通过全部管道后，在常温或加热条件下使树脂固化，在固化过程中管内保持预定压力时间大于100小时，使树脂内衬管道完全固化，形成紧贴盾构管片内壁的内衬结构；

步骤六：端部处理；

在内衬固化成型后，对内衬端部进行切割处理，切口应平整，然后依据内衬的内径定制宽50mm、厚5mm的不锈钢内涨圈，用液压膨胀器将不锈钢涨圈涨紧并锁定，最后在内衬的外侧边缘，沿圆周方向用树脂进行密封处理，每次固化内衬管节间需进行一定长度的搭接；

步骤七：成品检测验收；

施工完成后，按照相关规定进行检测验收；

对于所述步骤三，所述复合膜为热塑性聚氨弹性体，其厚度为0.1-1mm；纤维材料为涤纶或锦纶；所述树脂为环氧饱和树脂。

2.根据权利要求1所述的一种大直径管道翻转内衬施工方法，其特征在于，对于所述步骤四，内衬软管的翻转采用气压法，即采用气囊进行翻转作业，翻转作业时必须保证气压稳定、翻转速度均匀、软管不产生褶皱；对于所述步骤五，采用常温固化或蒸汽加热固化或利用喷淋软管喷洒热水固化，在内衬固化成型后将气囊中气体放出，撤离气囊。

3.根据权利要求1所述的一种大直径管道翻转内衬施工方法，其特征在于，对于所述步骤四，内衬软管的翻转采用水压法，即向翻转筒中注水，利用水压来翻转内衬管，具体步骤如下：

a、在待施工管道的一端的竖井内安装翻转装置，固定翻转筒与翻转弯头，翻转弯头与管道在同一平面上；其中，翻转筒和操作台为一体，形成一个平稳的装置，翻转筒具有足够的高度且储存有足够的水，以保证所需翻转压力和恒定的水量；翻转压力应控制在使软管充分扩展所需最小压力和软管所能承受的允许最大内部压力之间；在到达端的竖井内设置挡板；

b、将浸渍后的内衬软管运至翻转平台上后，将软管一端固定在翻转弯头上，与管道对接固定，另一端封闭箍紧，并将控制绳和热水管紧箍在封闭端；

c、加水翻转，通过控制绳和加水量来控制翻转速度和控制水位，翻转时固定在翻转控制绳上的加热软管一起进入管道中；翻转完成后，树脂浸渍内衬软管与盾构管片内壁粘合，树脂浸渍软管伸出管道两端部的长度宜大于1 m；

对于所述步骤五，当树脂浸渍后的内衬软管翻转送入管内并到达终点端竖井内设置的挡板固定后，利用翻转作业时进入管道的热水管，与热水锅炉、耐热泵对内衬管进行加热固化，具体过程为将热水锅炉产生的热水注入衬管，并将原来衬管内的冷水抽回锅炉，这样不断循环使衬管内的水温保持一定温度来进行养护，树脂固化后，停止锅炉，用冷水来冷却直到衬管内温度恢复常温，完成固化。

4.根据权利要求2所述的一种大直径管道翻转内衬施工方法，其特征在于，利用喷淋软管喷洒热水进行固化，首先在步骤四中，将喷淋软管固定在内衬软管的封闭端，喷淋软管随内衬软管的翻转一起进入管道中，在内衬软管翻转完成后，开启温水喷淋系统，通过喷淋软管将热水均匀地喷洒在管顶和管壁，回流的热水积聚在管底，使管顶和管底部的温度保持均匀一致，从而使树脂均匀固化。

5.根据权利要求1所述的一种大直径管道翻转内衬施工方法，其特征在于，对于所述步骤七，包括内衬外观检测、内衬厚度检测以及内衬管强度检测。