CN105803891B - 一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺 - Google Patents

一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺 Download PDF

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    • F16L55/175—Devices for covering leaks in pipes or hoses, e.g. hose-menders from outside the pipe by using materials which fill a space around the pipe before hardening

Abstract

本发明涉及一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，根据GPR和地震仪监测结果判断病害情况并进行抢修施工设计，然后依据抢修施工设计进行原材料和机械设备的施工准备，并依次进行施工放样、布孔、钻孔、下材料输送管、灌注石料、注浆、质量检测、封孔和质量验收完成对城市道路管道爆裂冲刷空洞的抢修，本发明与传统的抢修方法相比，减小了对道路的损伤、缩短了维修工期、节约工程造价，而且施工过程无需中断交通封闭施工，本发明使用GPR和地震仪进行病害勘探和施工检测，勘探和检测无损、速度快、准确率高，可以做到精确施工；本发明维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小。

Description

一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺
技术领域
本发明属于城市道路抢险技术领域，具体涉及一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺。
背景技术
城市道路下面密布各种管道，有排水管、输水管、污水管、输气管、输油管等，这些管道经常发生爆裂，尤其是输水管、输油管所受压力较大，一旦发生爆裂会对道路的土路基快速冲刷，从而产生很大的空洞，出于安全考虑需要对管道进行抢修，由于空洞距地面较深，除局部产生轻微沉陷外一般地面基本完好，按照常规的抢修方法，需将路面完好的部分挖除，一直开挖到空洞部位，这种抢修方式开挖处理工期长、施工费用高、环境污染较大，而且需要中断交通封闭施工，如果爆裂管道处于城市交通要道，封闭施工会造成城市大面积的拥堵，给人民的生活和出行产生很大影响，因此，提供一种维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小的城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术的不足，而提供一种维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小的城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺。
本发明的目的是这样实现的：一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，它包括以下步骤：
（1）病害勘探，利用GPR沿病害位置连续检测，根据检测结果反演分析结构层厚度、空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积，当利用GPR检测判断空洞在5米以下时，使用地震仪对GPR检测结果进行校核，然后，根据GPR和地震仪检测结果，判断病害情况并进行抢修施工设计；
（2）抢修设计，根据病害勘探结果，确定空洞处治路段和施工区域，确定抢修方案、处治孔直径、处治孔布设位置和间距、钻孔深度与原材料用量；
（3）设备调试，根据勘察结果和施工设计选择合适的配套设备，在施工前将设备调试到最佳工作状态并选择正确的施工参数；
（4）备料，准确计算抢修要使用的原材料用量，并备好，准备足够的备用钻头和冷却水；
（5）清扫路面，将施工作业面清扫干净，用森林灭火器或高压气枪将病害处吹干净，并清除杂物；
（6）施工放样，根据施工设计，在施工现场确定施工段落和具体的钻孔施工位置，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（7）布孔，根据施工放样确定的具体钻孔施工位置，确定钻孔顺序，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（8）钻孔，使用钻机，按照设计的孔径和孔深，以合适的速度钻孔；
（9）下材料输送管，使用切割工具按设计的长度截取PVC注浆输送管，并将输送管下入到注浆孔中至脱空病害底部或设计深度，然后，按设计长度截取石料输送管，通过大孔将石料输送管下到脱空位置的底部或设计深度；
（10）灌注石料，使用灌料机械通过石料输送管向空洞病害处灌入级配碎石，一边灌级配碎石一边提升石料输送管，直至级配碎石灌满空洞病害后拨出石料输送管，然后通过GPR或地震仪检测级配碎石是否充满空洞病害，如果没有充满则用振捣棒振捣后补灌级配碎石，直到满足设计要求为止；
（11）注浆，用铁锤把清理干净的注射帽敲入注浆管内，按照设计或现场确定的高聚物材料双组份的输送比例和输送量调整配比仪，使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，扣动注射扳击，等到高聚物材料从石料输送孔中冒出时注射结束松开扳击，15秒钟后分离注射抢和注射帽，注浆后使用专用工具把注浆帽去除；
（12）质量检测，注浆结束15～20分钟后，用GPR或地震仪检测注浆维修效果，如满足要求，则完成注浆，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止，同时，利用FWD检测道路弯沉指标是否满足道路要求，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；
（13）封孔，切除露出路面的注浆管，然后用混凝土或者坑槽修补料将大孔和微孔封住，并铲平高出路面的道路密封胶，然后用铁刷对注浆孔及污染路面进行处理，将清除的垃圾运出施工现场；
（14）质量验收，施工完毕，使用GPR或地震仪，按照质量要求进行质量验收。
所述的步骤（2）中的处治孔由大孔和微孔组成，且处治孔最下部位于空洞位置的最底部。
所述的大孔的数量由空洞腔体的形状决定，当空洞腔体的形状相对规则级配碎石易于流动时，大孔的数量设计为一个大孔；当空洞腔体的形状不规则级配碎石不易流动时，大孔数量增加。
所述的微孔以大孔为中心向四周散开呈梅花形布置，且大孔与微孔及两个微孔间的距离为0.3m～0.4m。
所述的大孔和微孔的直径分别为10cm～15cm和10mm～16mm。
所述的步骤（2）中的原材料主要采用级配碎石和双组份高聚物材料，且级配碎石的空隙率为15%～20%，双组份高聚物材料的膨胀率为200%～500%，液态的双组份高聚物材料与水不发生化学反应，合成后形成的聚合物为闭孔系统。
所述的步骤（2）中的级配碎石为空洞的体积，由地震仪或GPR检测结果得到；双组份高聚物材料的用量按下列公式计算：
式中：—空洞注浆量；—空洞病害的空腔体积；—级配碎石空隙率；—双组份高聚物材料的膨胀率。
所述的步骤（3）中施工参数根据空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积和施工设备综合确定，注浆设备输出压力为7Mpa，级配碎石输出量为4kg/min。
所述的步骤（8）中成孔的垂直度不大于1.5%，中心偏差小于50mm，成孔直径不小于设计直径，成孔深度不小于设计深度。
本发明的有益效果：本发明利用GPR勘探大空洞病害的平面位置，利用地震仪勘探大空洞病害的剖面位置、对病害进行精确定位，并计算出空洞的体积，同时根据勘探结果在路面上合适的位置钻孔，然后通过孔向空洞灌注级配碎石或单粒径碎石填充空洞80%以上的体积，最后通过孔向空洞进行高聚物注浆，利用高聚物的膨胀性填充剩余空隙，形成非拌和高分子混凝土来快速抢修城市道路管道爆裂冲刷空洞；本发明使用GPR和地震波仪进行病害勘探和施工检测，具有勘探和检测无损、速度快、准确率高的优点，从而可以保证抢修过程中的精确施工；本发明所采用的城市道路管道爆裂冲刷空洞抢修工艺，无需挖除完好的路面，对道路损伤小、施工速度快、维修工期短、可不断行施工、环境污染小，与传统开挖式的抢修方式相比节约工程造价50%以上；总的本发明具有维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小的优点。
附图说明
图1是本发明一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺的工艺流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。
实施例1
如图1所示，一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，它包括以下步骤：
（1）病害勘探，利用GPR沿病害位置连续检测，根据检测结果反演分析结构层厚度、空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积，当利用GPR检测判断空洞在5米以下时，使用地震仪对GPR检测结果进行校核，然后，根据GPR和地震仪检测结果，判断病害情况并进行抢修施工设计；
（2）抢修设计，根据病害勘探结果，确定空洞处治路段和施工区域，确定抢修方案、处治孔直径、处治孔布设位置和间距、钻孔深度与原材料用量；
（3）设备调试，根据勘察结果和施工设计选择合适的配套设备，在施工前将设备调试到最佳工作状态并选择正确的施工参数；
（4）备料，准确计算抢修要使用的原材料用量，并备好，准备足够的备用钻头和冷却水；
（5）清扫路面，将施工作业面清扫干净，用森林灭火器或高压气枪将病害处吹干净，并清除杂物；
（6）施工放样，根据施工设计，在施工现场确定施工段落和具体的钻孔施工位置，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（7）布孔，根据施工放样确定的具体钻孔施工位置，确定钻孔顺序，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（8）钻孔，使用钻机，按照设计的孔径和孔深，以合适的速度钻孔；
（9）下材料输送管，使用切割工具按设计的长度截取PVC注浆输送管，并将输送管下入到注浆孔中至脱空病害底部或设计深度，然后，按设计长度截取石料输送管，通过大孔将石料输送管下到脱空位置的底部或设计深度；
（10）灌注石料，使用灌料机械通过石料输送管向空洞病害处灌入级配碎石，一边灌级配碎石一边提升石料输送管，直至级配碎石灌满空洞病害后拨出石料输送管，然后通过GPR或地震仪检测级配碎石是否充满空洞病害，如果没有充满则用振捣棒振捣后补灌级配碎石，直到满足设计要求为止；
（11）注浆，用铁锤把清理干净的注射帽敲入注浆管内，按照设计或现场确定的高聚物材料双组份的输送比例和输送量调整配比仪，使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，扣动注射扳击，等到高聚物材料从石料输送孔中冒出时注射结束松开扳击，15秒钟后分离注射抢和注射帽，注浆后使用专用工具把注浆帽去除；
（12）质量检测，注浆结束15～20分钟后，用GPR或地震仪检测注浆维修效果，如满足要求，则完成注浆，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止，同时，利用FWD检测道路弯沉指标是否满足道路要求，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；
（13）封孔，切除露出路面的注浆管，然后用混凝土或者坑槽修补料将大孔和微孔封住，并铲平高出路面的道路密封胶，然后用铁刷对注浆孔及污染路面进行处理，将清除的垃圾运出施工现场；
（14）质量验收，施工完毕，使用GPR或地震仪，按照质量要求进行质量验收。
本发明利用GPR勘探大空洞病害的平面位置，利用地震仪勘探大空洞病害的剖面位置、对病害进行精确定位，并计算出空洞的体积，同时根据勘探结果在路面上合适的位置钻孔，然后通过孔向空洞灌注填充材料来快速抢修城市道路管道爆裂冲刷空洞；本发明使用GPR和地震波仪进行病害勘探和施工检测，具有勘探和检测无损、速度快、准确率高的优点，从而可以保证抢修过程中的精确施工；本发明所采用的城市道路管道爆裂冲刷空洞抢修工艺，无需挖除完好的路面，对道路损伤小、施工速度快、维修工期短、可不断行施工、环境污染小，与传统开挖式的抢修方式相比节约工程造价50%以上；总的本发明具有维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小的优点。
实施例2
如图1所示，一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，它包括以下步骤：
（1）病害勘探，利用GPR沿病害位置连续检测，根据检测结果反演分析结构层厚度、空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积，当利用GPR检测判断空洞在5米以下时，使用地震仪对GPR检测结果进行校核，然后，根据GPR和地震仪检测结果，判断病害情况并进行抢修施工设计；
（2）抢修设计，根据病害勘探结果，确定空洞处治路段和施工区域，确定抢修方案、处治孔直径、处治孔布设位置和间距、钻孔深度与原材料用量；
（3）设备调试，根据勘察结果和施工设计选择合适的配套设备，在施工前将设备调试到最佳工作状态并选择正确的施工参数；
（4）备料，准确计算抢修要使用的原材料用量，并备好，准备足够的备用钻头和冷却水；
（5）清扫路面，将施工作业面清扫干净，用森林灭火器或高压气枪将病害处吹干净，并清除杂物；
（6）施工放样，根据施工设计，在施工现场确定施工段落和具体的钻孔施工位置，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（7）布孔，根据施工放样确定的具体钻孔施工位置，确定钻孔顺序，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（8）钻孔，使用钻机，按照设计的孔径和孔深，以合适的速度钻孔；
（9）下材料输送管，使用切割工具按设计的长度截取PVC注浆输送管，并将输送管下入到注浆孔中至脱空病害底部或设计深度，然后，按设计长度截取石料输送管，通过大孔将石料输送管下到脱空位置的底部或设计深度；
（10）灌注石料，使用灌料机械通过石料输送管向空洞病害处灌入级配碎石，一边灌级配碎石一边提升石料输送管，直至级配碎石灌满空洞病害后拨出石料输送管，然后通过GPR或地震仪检测级配碎石是否充满空洞病害，如果没有充满则用振捣棒振捣后补灌级配碎石，直到满足设计要求为止；
（11）注浆，用铁锤把清理干净的注射帽敲入注浆管内，按照设计或现场确定的高聚物材料双组份的输送比例和输送量调整配比仪，使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，扣动注射扳击，等到高聚物材料从石料输送孔中冒出时注射结束松开扳击，15秒钟后分离注射抢和注射帽，注浆后使用专用工具把注浆帽去除；
（12）质量检测，注浆结束15～20分钟后，用GPR或地震仪检测注浆维修效果，如满足要求，则完成注浆，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止，同时，利用FWD检测道路弯沉指标是否满足道路要求，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；
（13）封孔，切除露出路面的注浆管，然后用混凝土或者坑槽修补料将大孔和微孔封住，并铲平高出路面的道路密封胶，然后用铁刷对注浆孔及污染路面进行处理，将清除的垃圾运出施工现场；
（14）质量验收，施工完毕，使用GPR或地震仪，按照质量要求进行质量验收。
所述的步骤（2）中的处治孔由大孔和微孔组成，且处治孔最下部位于空洞位置的最底部。
所述的大孔的数量由空洞腔体的形状决定，当空洞腔体的形状相对规则级配碎石易于流动时，大孔的数量设计为一个大孔；当空洞腔体的形状不规则级配碎石不易流动时，大孔数量增加。
所述的微孔以大孔为中心向四周散开呈梅花形布置，且大孔与微孔及两个微孔间的距离为0.3m～0.4m。
所述的大孔和微孔的直径分别为10cm～15cm和10mm～16mm。
所述的步骤（2）中的原材料主要采用级配碎石和双组份高聚物材料，且级配碎石的空隙率为15%～20%，双组份高聚物材料的膨胀率为200%～500%，液态的双组份高聚物材料与水不发生化学反应，合成后形成的聚合物为闭孔系统。
所述的步骤（2）中的级配碎石为空洞的体积，由地震仪或GPR检测结果得到；双组份高聚物材料的用量按下列公式计算：
式中：—空洞注浆量；—空洞病害的空腔体积；—级配碎石空隙率；—双组份高聚物材料的膨胀率。
所述的步骤（3）中施工参数根据空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积和施工设备综合确定，注浆设备输出压力为7Mpa，级配碎石输出量为4kg/min。
所述的步骤（8）中成孔的垂直度不大于1.5%，中心偏差小于50mm，成孔直径不小于设计直径，成孔深度不小于设计深度。
本发明利用GPR勘探大空洞病害的平面位置，利用地震仪勘探大空洞病害的剖面位置、对病害进行精确定位，并计算出空洞的体积，同时根据勘探结果在路面上合适的位置钻孔，然后通过大孔向空洞灌注级配碎石或单粒径碎石填充空洞80%以上的体积，最后通过微孔向空洞进行高聚物注浆，利用高聚物的膨胀性填充剩余空隙，形成非拌和高分子混凝土来快速抢修城市道路管道爆裂冲刷空洞；本发明使用GPR和地震波仪进行病害勘探和施工检测，具有勘探和检测无损、速度快、准确率高的优点，从而可以保证抢修过程中的精确施工；本发明所采用的城市道路管道爆裂冲刷空洞抢修工艺，无需挖除完好的路面，对道路损伤小、施工速度快、维修工期短、可不断行施工、环境污染小，与传统开挖式的抢修方式相比节约工程造价50%以上；本发明中处治孔设置有大孔和微孔两种，分别用于输送石料和高聚物；大孔的数量根据空洞腔体的形状改变，以保证石料均匀的分散在空洞腔体内部；微孔以大孔为中心向四周散开呈梅花形布置，且大孔与微孔及两个微孔间的距离为0.3m～0.4m，这样可以使得高聚物在石料空隙内具有较好的填充效果；大孔和微孔的直径分别为10cm～15cm和10mm～16mm，这样可以保证石料和高聚物在处治孔内具有较好的流动性；级配碎石的空隙率为15%～20%，双组份高聚物材料的膨胀率为200%～500%，这样可以使得空洞填充抢修效果好；注浆设备输出压力为7Mpa，原材料输出量为4kg/min，主要用于控制填充材料进入空洞腔体的速度，进一步保证对空洞腔体的较好的填充效果；总的本发明具有维修工期短、工程造价低、可不断行施工、环境污染小的优点。

Claims (9)

1.一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
（1）病害勘探，利用GPR沿病害位置连续检测，根据检测结果反演分析结构层厚度、空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积，当利用GPR检测判断空洞在5米以下时，使用地震仪对GPR检测结果进行校核，然后，根据GPR和地震仪检测结果，判断病害情况并进行抢修施工设计；
（2）抢修设计，根据病害勘探结果，确定空洞处治路段和施工区域，确定抢修方案、处治孔直径、处治孔布设位置和间距、钻孔深度与原材料用量；
（3）设备调试，根据勘察结果和施工设计选择合适的配套设备，在施工前将设备调试到最佳工作状态并选择正确的施工参数；
（4）备料，准确计算抢修要使用的原材料用量，并备好，准备足够的备用钻头和冷却水；
（5）清扫路面，将施工作业面清扫干净，用森林灭火器或高压气枪将病害处吹干净，并清除杂物；
（6）施工放样，根据施工设计，在施工现场确定施工段落和具体的钻孔施工位置，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（7）布孔，根据施工放样确定的具体钻孔施工位置，确定钻孔顺序，并且用灰线或自喷漆做好标记；
（8）钻孔，使用钻机，按照设计的孔径和孔深，以合适的速度钻孔；
（9）下材料输送管，使用切割工具按设计的长度截取PVC注浆输送管，并将输送管下入到注浆孔中至脱空病害底部或设计深度，然后，按设计长度截取石料输送管，通过大孔将石料输送管下到脱空位置的底部或设计深度；
（10）灌注石料，使用灌料机械通过石料输送管向空洞病害处灌入级配碎石，一边灌级配碎石一边提升石料输送管，直至级配碎石灌满空洞病害后拨出石料输送管，然后通过GPR或地震仪检测级配碎石是否充满空洞病害，如果没有充满则用振捣棒振捣后补灌级配碎石，直到满足设计要求为止；
（11）注浆，用铁锤把清理干净的注射帽敲入注浆管内，按照设计或现场确定的高聚物材料双组份的输送比例和输送量调整配比仪，使用夹具把注射枪与注射帽夹牢，扣动注射扳击，等到高聚物材料从石料输送孔中冒出时注射结束松开扳击，15秒钟后分离注射抢和注射帽，注浆后使用专用工具把注浆帽去除；
（12）质量检测，注浆结束15～20分钟后，用GPR或地震仪检测注浆维修效果，如满足要求，则完成注浆，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止，同时，利用FWD检测道路弯沉指标是否满足道路要求，如不满足要求，则需进行补注，直到达到要求为止；
（13）封孔，切除露出路面的注浆管，然后用混凝土或者坑槽修补料将大孔和微孔封住，并铲平高出路面的道路密封胶，然后用铁刷对注浆孔及污染路面进行处理，将清除的垃圾运出施工现场；
（14）质量验收，施工完毕，使用GPR或地震仪，按照质量要求进行质量验收。
2.根据权利要求1所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的步骤（2）中的处治孔由大孔和微孔组成，且处治孔最下部位于空洞位置的最底部。
3.根据权利要求2所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的大孔的数量由空洞腔体的形状决定，当空洞腔体的形状相对规则级配碎石易于流动时，大孔的数量设计为一个大孔；当空洞腔体的形状不规则级配碎石不易流动时，大孔数量增加。
4.根据权利要求2所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的微孔以大孔为中心向四周散开呈梅花形布置，且大孔与微孔及两个微孔间的距离为0.3m～0.4m。
5.根据权利要求2所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的大孔和微孔的直径分别为10cm～15cm和10mm～16mm。
6.根据权利要求1所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的步骤（2）中的原材料主要采用级配碎石和双组份高聚物材料，且级配碎石的空隙率为15%～20%，双组份高聚物材料的膨胀率为200%～500%，液态的双组份高聚物材料与水不发生化学反应，合成后形成的聚合物为闭孔系统。
7.根据权利要求6所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的步骤（2）中的级配碎石为空洞的体积，由地震仪或GPR检测结果得到；双组份高聚物材料的用量按下列公式计算：
式中：—空洞注浆量；—空洞病害的空腔体积；—级配碎石空隙率；—双组份高聚物材料的膨胀率。
8.根据权利要求1所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的步骤（3）中施工参数根据空洞产生的结构层位、空洞面积、空洞形状、空洞体积和施工设备综合确定，注浆设备输出压力为7Mpa，级配碎石输出量为4kg/min。
9.根据权利要求1所述的一种城市道路管道爆裂冲刷空洞快速抢险非开挖施工工艺，其特征在于：所述的步骤（8）中成孔的垂直度不大于1.5%，中心偏差小于50mm，成孔直径不小于设计直径，成孔深度不小于设计深度。
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