CN106638694A - 一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种现场成型的检查井内衬修复结构与方法，修复后的检查井成为“旧检查井+内衬检查井”的结构，“内衬检查井”依旧井形变成型，可独立承载各种荷载；内衬材料采用塑胶系列，新井内壁光滑平整，严密度高，可有效根治检查井的内壁渗漏病害；结构简单，易于安装，施工方便、快捷；这种非开挖维修工艺，避免了扰动地层，对交通和环境友好。本发明属国家产业政策支持的新型环保技术。

Description

一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法

技术领域

本发明属于城市市政公用设施维修改造技术领域，提供一种现场成型的内衬检查井的结构与修复方法，特别涉及采用非开挖方式进行检查井内衬修复所采用的结构、材料和安装工艺。

背景技术

在市政管道建设中，检查井主要作用是提供地下管线清淤、疏通以及检修等维护工作的通道。

日常运行中检查井不仅承担路面车辆动荷载，还承担外部周围土体的压力以及地下静水压力，而且井筒内部环境也十分复杂，长期受到废液和废气的腐蚀，影响其密封性及结构性，使用过程中的人为破坏、砂眼、局部穿孔、漏筋、内壁缺损等，造成井壁渗漏、井室坍塌等病害普遍存在。更不幸的是，许多检查井最初的施工工艺不达标、材料不合格、地基不稳和不均匀沉降，早已造成先天不足。检查井坍塌等突发事故危及市政交通和市民生活，排水管理部门不紧要承担巨大的经济损失，还要承担极大的公众压力，有损形象。为此，寻找行之有效的检查井非开挖修复工艺，成为政府及市政管理部门的一项迫切任务。

市政管道检查井的修复方法多样，各有优势，我国的检查井修复经验还比较缺乏。在选择检查井的修复方法时，必须首先评价检查井的破坏状况，根据检查井的破坏程度进行修复设计。如果破坏十分严重，检查井失去承载能力，需要进行结构性整体修复，应选择预制检查井更换修复，或者从整体上完全修复检查井。如果检查井只是局部的渗漏或者破损，其结构仍然完整，可以进行表面防渗以及防腐处理，利用原位固化法或者砂浆喷涂修复。在修复抗腐蚀要求较高的检查井时，应该考虑选择有机材料，在检查井内部形成连续均匀的整体内衬，从根本上阻止井内废气废液对墙壁的腐蚀，延长检查井的使用年限。

中国地质大学(武汉)周维、马保松教授在《非开挖技术》2014年第2期发表文章“国外常用的检查井修复方法介绍”，对目前国内外检查井修复基本方法做了比较权威的介绍，归纳起来包括开挖更换、局部修补和堵漏及整体内衬修复三个大的类型。

如开挖更换类型就有明开挖后按照常规施工方式新建检查井、开挖后预制检查井更换等工法，这类开挖重砌的方法需要开挖、支护，扰动了地层，影响了交通和环境，为现代市政管理所不容。

局部修补和堵漏包括：速凝水泥堵漏技术、有机材料局部密封、外壁注浆堵漏等，长期实践证明，这类点位修补方法很容易再次发生渗漏，不能保证长期密封效果，而且对检查井的结构强度没有增强效果。

为了对检查井的结构性能和密封性能都有改善，近半个世纪来，检查井整体内衬类型的修复技术不断涌现，包括(1)原位浇筑混凝土内衬(2)砂浆喷涂(3)聚脲喷涂(4)纤维加聚氨酯树脂预聚物(5)手糊玻璃钢检查井内衬修复法(6)原位固化CIPP衬里等。

(1)原位浇筑混凝土内衬修复法是在旧检查井之中安置组装钢模板，再将混凝 土仔细地灌注到模板里，当混凝土充分凝固之后，将模板拆卸运走，形成无缝混凝土检查井，而后在表面施做SBS防水，发明专利CN104975623A所述方法与此类似。该方法在检查井内重新做了一个检查井，内膛显著减小是最大弊端，影响日常维护，市政管理部门基本不会允许。

(2)砂浆喷涂内衬修复法是混合砂浆通过置于检查井中心位置的碟形自动敷料器浇筑，形成整体连续的一定厚度的密封内衬，当腐蚀问题十分严重时，还可以在形成的表面上，再次喷涂环氧树脂作为最外壁涂层，形成有效的抗腐。

国内这种做法比较常见，美国AP/M公司PermaCast检查井喷涂修复技术和德国凯诺斯公司发明的卫盾牌特种防腐砂浆(SIACM)技术侧重在材料上进行改进，重点是采用旋喷技术，但原理上都归此列。

(3)聚脲喷涂内衬修复法是是将A(异氰酸酯组分)、R(活性氢组分)两种物料分别经由各自的抽料泵从料桶输送至主机进行计量，加压，升温，然后输送至喷枪，在喷枪混合后喷出，可在1分钟内固化在检查井内壁上。

(4)纤维加聚氨酯树脂预聚物内衬修复法是将纤维材料浸泡在聚氨酯树脂(PUR)中达到饱和，填塞到检查孔裂缝中，形成良好的阻水层，固化后纤维形成密实的封闭带，不受裂隙扩展移动影响，具有良好的持久抵抗力，抗冻融循环能力以及抗干湿变化能力。

(5)手糊玻璃钢检查井内衬修复法是是玻璃纤维检查井为预制的整体单元，由增强型的玻璃纤维、不饱和聚酯树脂在旧检查井表面手糊成型，通常不需要污水改道或者转移就可以实现单元的安装。发明专利CN201310147256.0属于这种工艺，它的最大弊病是无法做到玻璃钢层与旧检查井内壁的永久粘接性能，有效使用期短。

(6)原位固化CIPP衬里内衬修复法是由经过真空浸渍树脂的聚酯环织物构成的，在环境温度下，该衬垫会在大约一小时左右完全固化。它还有抑制冻融循环、承受交通荷载和抵抗腐蚀。发明专利CN200920207862.6对此作了详细的描述，问题是这种工艺在内胆制作上难度很大；同时因为检查井的潮湿等原因他与检查井内壁很难胶结；而且内胆本体强度不高等原因，推广受到了制约。

(7)专利CN201520649253.1提供了“一种排水管道检查井加固修复装置”，主要是采用塑料板、片等型材内衬在旧检查井后，间隙填充水泥浆等。该专利应用时的难点是我国的旧检查井内部结构千差万别，对任何一个检查井都要单独量尺定制型材，单模具费就是不小的负担。

上述这些非开挖技术，避免了明开挖造成的弊端，但并没有根除检查井病害成因，如他们都需要粘接在旧井壁上，遇到长期浸水或经常受干湿环境交替，或季节裂纹等动态工况，造成病害反复出现；另外，都需要借助原有检查井的残余结构强度，治理效果不佳，造成重复投资，未能彻底解决问题；或实际可操作性差等。

因此，对破坏十分严重，检查井失去密封性能和承载能力的检查井，如何提供快速、高效、经济的修复技术成为市政设施运营、维护、保养领域的重要课题。

发明内容

本发明为克服已有技术对破坏十分严重，包括失去密封性能和承载能力的检查井修复存在的问题，提出了一种现场成型的检查井内衬修复方法和“旧检查井+内衬检查井”的检查井内衬修复结构，这个“内衬检查井”是没有预制件，是现场成型的；不需借助旧检查井的结构强度，也不必特别要求与旧检查井内壁粘接，仅以旧检查井为模板，而成的新的检查井，能够独立承担所有荷载，还因为塑胶材料抗渗性的功能，确保100％无渗漏。从而提供了一种快速、高效、经济的检查井非开挖修复技术，解决了检查井运营、维护、保养领域的重要课题。保护了环境，节约施工成本，提高了检查井的承载能力并且再无渗漏。

特别的是，因为“内衬检查井”的结构性能，使用本发明修复检查井，在选择检查井的修复方法时，不必像以往要首先评价检查井的破坏状况，再根据检查井的破坏程度进行修复设计，现在只需要井筒还存在即可，使那些破坏十分严重、已经没有结构强度的检查井得到完全修复。

1、本发明提出了一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法，其首要特征在于现场成型一个新的内衬检查井。它以旧检查井为模板，不用预制件，是现场成型的；这个新的内衬检查井自身具有一个独立的结构和功能，完全不用依赖旧检查井独自承载外部载荷。

2、本发明提出的一种检查井内衬修复方法，其特征在于，该方法提供了一种检查井内衬修复结构为“旧检查井+内衬检查井”。参见说明书附图1所示。

附图说明

图1：检查井内衬修复结构纵剖面图

图中，1-地层；2-旧检查井壁；3-内衬检查井井壁；4-新旧检查井的嵌接。

本发明之前的所有检查井修复技术，都要借助旧检查井的结构强度，同时要求与旧检查井壁粘接或新旧井壁间添加填充物。本发明中旧井壁只是作为一个模板，新的塑料检查井是贴附在旧井内壁的自承载荷结构。

该结构中“内衬检查井“厚度经过计算得出，不仅提供了检查井所需的结构强度，而且因为内衬材料采用现浇法、喷涂法等工艺施工，无接头，安全可靠，可做到100％无泄漏。

3、本发明所提供的“内衬检查井”中的内衬检查井自身就是一个符合标准的检查井。与所有其他修复方法必须与旧检查井一起才能提供检查井功能不同，即使旧检查井完全失效，“内衬检查井”就与工厂注塑成型的检查井一样，也能独立承载各类负荷。

4、本发明提出的一种检查井内衬修复方法，其特征在于，检查井内衬修复所用的内衬材料，属于高分子塑胶材料类，包括诸如聚烯烃、聚氯乙烯、聚苯乙烯、酚醛塑料和氨基塑料等常用塑料，也包括聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、ABS树脂、聚四氟乙烯、聚酯、聚砜、聚酰亚胺等工程塑料，和为了改进塑料的性能，还要在聚合物中添加各种辅助材料，如填料、增塑剂、润滑剂、稳定剂、着色剂等，以期能成为检查井维修所需要的性能良好的塑料。

也可以是热固性塑料。

采用这些有机材料的最大优势是材料本身具有可熔融浇筑或喷涂等特性；而且能够提供检查井所要面对的防腐蚀问题，选择面广；经过各类填料的辅助，还能够满足检查井所需要的结构强度、表面硬度、耐磨性和柔韧性等力学指标。

还有以下特点：

(1)具有较高的环刚度和较好的柔韧性、抗震性；

(2)抗化学、耐老化能力强；

(3)具有极强的耐腐蚀和侵蚀能力，在腐蚀环境无需防腐处理；

(4)环保无毒性，不结垢，不繁殖微生物，无污染。

本发明提出的一种检查井内衬修复方法“旧检查井+内衬检查井”的检查井内衬修复结构提供检查井的结构强度，但起最主要作用的是“内衬检查井”，在选定内壁材料种类以后，需要根据检查井所处地下水位、土体压力以及活荷载来确定内衬材料的壁厚，视同旧检查井结构强度已经不存在来进行设计。基于此，内衬的最小设计厚度(单位：mm)按照以下公式计算：

式中：Qt----管道承受的全部外压

Rw----水力漂浮因子

B′----弹性支撑系数

E′----地层应变模量

EL----CIPP的远期弹性模量

I----惯性矩

C----椭圆度衰减因子

N----安全系数

D----旧管道的实际内径

5、本发明提出的一种检查井内衬修复方法，其特征在于，检查井内衬修复所用内衬塑胶材料的结构，对于满足检查井所需要的结构强度和柔韧性等力学指标非常重要，内衬塑胶材料的结构是对材料固有性能的补充，可以通过不同的结构类型大幅度地提高内衬材料的结构强度。

该内衬材料其结构可以是板、带、管、片等；可以是实心、中空的各种类型。

6、本发明提出的一种检查井内衬修复方法，其特征在于，所述内衬检查井的安装工法包括熔融浇筑法、喷涂法、挤出法等。

塑胶熔融浇筑法是在旧检查井内按其固有形状制成一个壳体，这个壳体与旧井壁间隙就是新检查井的壁厚，再将内衬材料加热熔融后，浇筑在这个间隙里，冷却定型后，拆除支模壳体即成高强抗渗的新井。

塑胶熔融喷涂法是在旧检查井内壁上直接喷涂熔融的内衬材料直至达到要求厚度，所成新井无接口，无渗漏，高强度。

塑胶熔融挤出法是在旧检查井内壁上直接挤出熔融的内衬材料，螺旋缠绕直至达到井口高度，所成新井无接口，无渗漏，高强度。

7、这种现场成型的内衬检查井，一般产出的是一个无接缝的密封极好的井壁，但如果需要，可以用同样的操作方法施做井底，与井壁无缝连接成为一体，与工厂里生产的塑料检查井从结构到性能都可以做到完全一致。而且，现场成型时还能跟随旧检查井井底的形变，厚度均一。

8、这种检查井内衬修复方法，应用范围非常广，可以应用于各类检查井的病害维修，包括市政管道检查井、供水、天然气、电线电缆、通信等行业的检查井。

本发明的特点及有益效果：

采用“旧检查井+内衬检查井”的结构现场成型完成检查井内衬修复，“内衬检查井”具有较强的抗剪切、抗压能力，可以独自承载各种荷载；新井壁光滑平整、无接头、不漏水，有效解决了老旧检查井地下水渗漏等日常难题；结构简单，易于加工安装，施工方便、快捷；增强了井室的结构强度，解决检查井的内壁破裂、塌陷等结构性缺陷；这种非开挖维修工艺，避免了重新砌筑检查井位置无法设计、施工成本增大的难题。

更重要的是本发明属国家产业政策支持的新型环保技术，符合国家可持续发展国情。

其他的有益效果还有：

1、在施工方面：

(1)一般情况下无需开挖，只需利用现有人孔井；

(2)所需设备可固定在卡车上，便于移动，施工速度快；

(3)适合于在地理位置复杂的地方施工；占用路面少；

(4)无养护过程，施工后立即通水运行；

(5)不扰动底层，没有新建检查井的地层失稳破坏；

(6)施工过程不产生污物、废水，工艺环保；施工安静、安全，无噪音，对周围环境环境没有污染和损害。

2、修复后的检查井：

(1)形成的井壁结构整体性强，可以完全不依赖原检查井，具有独立承载性；

(2)抗化学腐蚀能力，材料的属性和质量不受环境影响；

(3)新井壁水密性好，彻底隔绝渗漏；

(4)内壁材料现场浇筑成型，内衬层厚度均匀、连续、强度高，井室各位置性能一致，质量保障性好；

(5)新检查井内壁表面硬度高，运行养护时抗破坏性强；

(6)保护环境：减少对地下水及周边土壤的污染并且新井壁材料可100％的回收利用，起到了节约资源等良好效果。

3、经济效益显著：用本发明维修检查井，施工简捷，缩短工期，经久耐用，节约大量的工程管理费用；更进一步地，检查井维修后使用寿命长，不用频繁返修，为企业降低了运行成本。

具体实施方式

下面，结合附图来说明本发明的内衬检查井修复结构及其修复方法的优点、效果。

具体实施例1：U-PVC熔融浇筑法修复检查井

此种方法具备很强的技术性，首先，U-PVC制品具有重量轻和体积小的特点。其次，通过此方法可以对检查井井筒到井锥处的变径弯道位置的破损进行修复，而且不利用任何的大型机械，对于任何环境的适应力都是特别强的，同时在修复之后，检查井的耐磨性和化学稳定性也能得到提升，从而延长了检查井的使用寿命，其修复尺寸也比较宽泛。

1、检查井现状：井深4米；井径2.7米；水位深度2米；井室渗漏、孔洞等。

2、维修材料与结构

(1)本实施例中，内壁材料采用U-PVC塑料，经过计算壁厚25毫米；

(2)为了能够有效安装，在预制厂首先要根据检查井的内径、井深、地下水位计算出U-PVC衬里的配比，具体壁厚。

3、检查井维修前期准备

检查井维修前期准备主要工作：施工前准备→管道堵水、调水→检查井内高压水清洗→井底清淤→漏水点封堵→CCTV内窥检测→气体检测仪检测井内安全。

4、U-PVC现场熔融浇筑安装

(1)安装人员下井前，做好安全防护工作；

(2)取3毫米厚金属板按旧管壁形状围成等距离旧井壁25毫米的支模，然后将熔融后的配方U-PVC混配物浇筑在内壁与支模间隙，浇筑的同时在支模内壁喷淋冷却水，使U-PVC成型，依此类推，直至浇筑到到井颈段。

5、拆除支模。

6、检查，验收。

需要进一步说明的是，因为旧井壁的病害存在，附图中4一新旧检查井的嵌接在施工中是必然会产生的，但不是必须要求的。这类嵌接对新旧检查井的一体化有帮助，虽然新的“内衬检查井”并不需要借助于此，但总是有助益。

具体实施例2：PPR塑料喷涂法内衬修复检查井

1、检查井现状：井深4米；井径2.7米；水位深度2米；井室渗漏、孔洞等。

2、维修材料

本实施例中，内壁主要材料采用PPR塑料，壁厚20毫米；

3、检查井维修前期准备

检查井维修前期准备主要工作：施工前准备→管道堵水、调水→检查井内高压水清洗→井底清淤→漏水点封堵→CCTV内窥检测→气体检测仪检测井内安全。

4、PPR塑料喷涂法内衬安装

该工艺是将PPR配方塑料直接在旧井壁上喷涂，每次喷涂厚度在200-300微米间，并在不流挂时立即复喷，确保层间的胶结，直至达到规定厚度。

5、验收，通水运行。

建设部2004年《218》号文件明确规定禁止使用粘土实心砖建造检查井，推广使用塑料检查井。上述实施例的成果是在旧检查井里得到了一个新的塑料检查井，市政行业目前采用塑料检查井替代砖混检查井已是趋势，无论是环保、质量、密封性能、使用寿命等塑料检查井都比砖砌井优越得多。在旧检查井里现场成型一个新的塑料检查井如果得到推广，会使原来的砖砌检查井不必开挖就换成了符合环保、可持续发展理念的塑料检查井，意义重大。

在上述实施例中，对本发明技术的实施方式做了描述，很显然，在本发明技术的发明构思下，仍可做出很多变化。在此，应该说明，在本发明技术的发明构思下所做出的任何改变都将落入本发明技术的保护范围内。

Claims (8)

1.一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法，其特征在于现场成型一个具有独立结构和功能的新检查井；

2.一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法，其特征在于，该方法包括以下内容：

1)检查井内衬修复结构为“旧检查井+内衬检查井”；

2)内衬检查井所用的材料与结构形式；

3)内衬检查井的安装工法；

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述1)检查井内衬修复结构为“旧检查井+内衬检查井”中的内衬检查井自身就是一个符合标准的常规检查井。

4.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述2)检查井内衬修复所用的内壁材料，属于所述2)检查井内衬修复所用的内壁材料，属于热塑性塑料和热固性塑料。

5.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述2)检查井内衬修复后的内衬材料的结构形式，可以是塑料板、带、管或实心、中空的各种类型。

6.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述3)内衬的安装工法包括各类型材的熔融浇筑法、喷涂法、挤出法等。

7.一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法，其特征在于，如果需要，可以用同样的操作方法施做井底，与井壁成为一体。

8.一种现场成型的内衬检查井结构与修复方法，其特征在于，该方法可以应用于各类检查井的病害维修，包括市政管道检查井、供水、天然气、电线电缆、通信等行业的检查井。