CN107504315B - 一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1、对工作井内注水，使得工作井以及管道内部充满水；步骤2、在工作井和管道连接处建立密封气压舱；步骤3、抽出工作井中的回灌水，利用密封气压舱的密闭性，向管道内部打入高压气体，同时抽出管道内部的积水；步骤4、利用高压气体平衡承压水土层水头，置换管道内的水，创造无水作业条件，在气压状态下完成检查、堵漏、修理及错位情况下填充管道。本发明的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，有效地修复越江渗透管道，同时保证了管道维修之后的工程质量，有效的降低了施工风险，保障了施工人员的安全。

Description

一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法

技术领域

本发明涉及地下管道建设领域，尤其涉及一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法。

背景技术

对于大部分深埋管道，往往处于含有地下水的地层中，一旦管道发生泄漏，往往地下水连同地层中的泥沙一起涌入管道内部，极易引发周围地层塌陷，从而造成地表大规模沉降。地下管道建设中，如何对发生渗漏管道进行有效的修复处理，一直以来都是工程界中的一大难题。

传统的方法是设置降水井对渗漏管道周围的地层进行降水，使得管道周围附近形成一个暂时性的低水位区域，然后清理管道，并在管道内部进行止水修复，之后，对周围土体进行注浆加固处理，防止地层进一步下沉。

对于越江管道而言，传统的方法并不适用。对于江底的地层而言，由于管道上方为江面，无法有效安置降水井。而且，江底地层含水量大，而且补给极快。降水井抽出的水会立即被管道上方江水补给，因此管道周围无法形成低水位区域。

同时，江底地层水压高，一旦发生泄漏，管道内在极短的时间内就会有大量水土容易，十分危险，其原因在于越江管道所处的地层地下水压力高，因此采用普通的修补方案无法制止越江管道的漏水趋势。在这种情况下，也无法在管道内部对渗漏点进行修补。因此，需要利用特殊的工艺对发生渗漏的越江管道进行有效的处理。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，有效地修复越江渗透管道，同时保证了管道维修之后的工程质量，有效的降低了施工风险，保障了施工人员的安全。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是开发一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，有效地修复越江渗透管道，同时保证了管道维修之后的工程质量，有效的降低了施工风险，保障了施工人员的安全。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对工作井内注水，使得工作井以及管道内部充满水；

步骤2、在工作井和管道连接处建立密封气压舱；

步骤3、抽出工作井中的回灌水，利用密封气压舱的密闭性，向管道内部打入高压气体，同时抽出管道内部的积水；

步骤4、利用高压气体平衡承压水土层水头，置换管道内的水，创造无水作业条件，在气压状态下完成检查、堵漏、修理及错位情况下填充管道。

进一步地，施工方法包括气压系统，气压系统包括供气系统、密封气压舱及连接管路；气压系统被设置为向工作井及管道内提供高压气体；连接管路包括无缝钢管和阀门，阀门被设置为控制密封气压舱的进气和排气速度。

进一步地，供气系统包括空气压缩机房，空气压缩机房包括空压机组、油水分离器、储气罐、后冷却器、空气过滤器；空压机被设置于空气压缩机房的第一侧面，并与油水分离器连接，储气罐、后冷却器和空气过滤器被设置在空气压缩机房的第二侧面。

进一步地，储气罐的个数为4个。

进一步地，密封气压舱门还包括预留孔洞。

进一步地，预留孔洞被设置为10个。

进一步地，密封气压舱包括前密封气压舱门、后密封气压舱门、密封气压舱室、转接舱和监测仪表设备，后密封气压舱门连接管道，前密封气压舱门被设置为连接外部，转接舱被设置在密封气压舱室的后方。。

进一步地，工作井中的回灌水通过水泵分3次抽出。

进一步地，步骤3还包括待工作井内的回灌水抽完后，通过检测系统测量管道渗透点处的水压力，并通过计算得到管道内相应的气压值。

进一步地，步骤3中的抽出管道内部的积水时，将管道标记为4个水位标高，分4次抽除管道内积水，每次抽除1个水位标高部分的积水。

技术效果

1、本发明的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法利用气压系统不需要进行降水处理，在保持管道周围底层水位、水压不变的前提下，对管道进行修复；

2、利用本发明的施工方法进行维修可以保证施工安全，越江管道在渗漏情况下，对其进行修复极易引发工程安全事故，利用气压方法可以避免管道渗漏的危险；

3、修复后的管道不影响后续的进一步施工和使用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的示意图。

图2是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的气压系统的示意图。

图3是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的空气压缩机房布置示意图。

图4是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的密封气压舱示意图。

图5是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的密封气压舱预留孔洞示意图。

图6是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法的抽除管道内积水第一阶段示意图。

图7是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法的抽除管道内积水第二阶段示意图。

图8是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法的抽除管道内积水第三阶段示意图。

图9是本发明的一个较佳实施例的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法的抽除管道内积水第四阶段示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明的一较佳实施例提供了一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对工作井内1注水，使得工作井1以及管道2内部充满水；利用工作井1内部的高水压力，来平衡管道泄漏点处3的水压力差，从而制止外界的泥水进一步的进入到管道2内部；

步骤2、在工作井1和管道连接处建立密封气压舱；将管道2内部与外界隔绝；

步骤3、抽出工作井1中的回灌水，利用密封气压舱的密闭性，向管道2内部打入高压气体，同时抽出管道2内部的积水；

步骤4、利用高压气体平衡承压水土层水头，置换管道2内的水，创造无水作业条件，在气压状态下完成检查、堵漏、修理及错位情况下填充管道。

步骤1，具体的，当越江管道发生泄漏时，应立即疏散管道内的施工人员，确保人员疏散之后，向工作井1内注水，以平衡管道渗漏点处3的水压力，防止外界泥水进一步进入管道。将气压设备运达施工现场，现场对气压舱的气密性、规格、尺寸等方面进行检验，检验合格后方可使用。

步骤2，具体的，在工作井1周围布设好供气系统，铺设管路，进行调试，确保空气压缩机能够有效地运行。利用行车，水下安装气压舱。进行水下吊装时，需要用专业的潜水员先进入到工作井1内，确定好气压舱安装的位置，保证气压舱准确与管道发射架平行，若不平行，由潜水员指挥，将气压舱起吊10cm后，再次放置在发射架上，潜水员配合安装，直至气压舱与发射架安装平顺，密贴。最后将顶铁吊装致气压舱与油缸之间。将主顶油缸泵站功率调至最低，油缸缓慢推进顶铁插入至气压舱尾部，通过水下摄像头观察油缸顶进状态。顶铁推进至气压舱尾部后，油缸继续推进，当气压舱接头开始插入管节接头时，潜水员探摸上下接口开口量，并根据开口量指挥油泵站作业人员调整油缸伸缩量，调整气压舱插入姿态，确保气压舱与管节同轴，保障接口橡胶带安装、压缩质量。缓慢将气压舱接头插入管节接头，主顶油缸顶力达到400T时停止推进，并锁住油压，关闭泵站。

本发明的一较佳实施例的施工方法包括气压系统，如图2所示，气压系统包括供气系统、密封气压舱4及连接管路；气压系统被设置为向工作井1及管道2内提供高压气体；连接管路包括无缝钢管和阀门，阀门被设置为控制密封气压舱的进气和排气速度。

供气系统包括空气压缩机房，空气压缩机房包括空压机组51、油水分离器52、储气罐53、后冷却器54、空气过滤器55，以保证在施工时可供给足够的新鲜的压缩空气；如图3所示，空压机组51被设置于空气压缩机房的第一侧面，并与油水分离器52连接，储气罐53、后冷却器、空气过滤器被设置在空气压缩机房的第二侧面(供气管道经过储气罐后连接后冷却器和空气过滤器，后冷却器、空气过滤器的体积很小，可以放置在空气压缩机房的任意位置。)。储气罐的个数为4个，每只储气罐设有独立的安全阀和压力表，机房四周搭设临时的围护结构，用以遮阳、挡雨，消除部分噪音，机房周围配备足够的消防器材。空气压缩机的设备配置如下表：

密封气压舱放置在管道结构的尾部，所以气压舱的外径尺寸应符合管道结构的尺寸。气压舱具有密闭性，能够使得管道2内部形成一定的密闭空间，隔绝外界气体。同时气压舱还应设置一个气压门，该气压门能够使维修人员、电气设备以及相应的修补材料的进出。气压门如图4所示。密封气压舱门还包括预留孔洞，预留孔洞主要作用是为了给空气和水的流通管道预留足够的空间。。预留孔洞被设置为10个，具体如下表及图5：

密封气压舱包括前密封气压舱门、后密封气压舱门、密封气压舱室、转接舱和监测仪表设备，转接舱被设置在密封气压舱室的后方，后密封气压舱门连接管道，前密封气压舱门被设置为连接外部，与地面上方的供气系统管道通过外部气压舱门输送到中间密闭气压舱室内。后方转接舱的作用主要是平衡调节中间气压舱与管道内气压差。。

连接管路采用6寸壁厚6mm无缝钢管连接，采用6寸阀门控制。密封气压舱进气、排气安装2寸微调阀，控制气压舱进气、排气速度，密封气压舱安装3公斤压力安全阀(可装在里面一道气闸门上)，气压舱、工作面安装相应的表具，进气、出气口安装消音器。

工作井1中的回灌水通过水泵分3次抽出。本发明的一较佳实施例中，工作井1内水深12m，故每次抽取4m回灌水。抽水速度控制在1m/2h。标高±0.00m～-8.00m两个阶段，每抽到设定标高，停止抽水并观察12小时，若井内水位上升量＜5cm，则继续抽水下阶段抽水；若水位上升＞5cm，将井内回灌水至标高±0.00m，潜水员重新下井，检查气压舱与管道接口是否向外脱开或主顶油缸是否回缩，提高气压舱安装质量后再重新开始抽工作井1内水作业。

本发明的另一较佳实施例中，步骤3还包括待工作井1内的回灌水抽完后，通过检测系统测量管道渗透点处的水压力，并通过计算得到管道内相应的气压值。

步骤3中的抽出管道2内部的积水时，将管道标记为4个水位标高，分4次抽除管道内积水，每次抽除1个水位标高部分的积水。本发明的又一较佳实施例中，管道内积水深度为-9.3m至-17.46m，每次抽水的详细步骤如下：

阶段一：抽除管道内积水(水位标高-9.3m-11.7m)，如图6所示，

先开启进气阀门对管道内进行加压，开启密封气压舱的泄水管阀门使管道内的水自然排放至工作井1内，同时开启井下抽水泵电源将井内水提升至地面，管道内水位降至泄水管上部(标高-11.7m)，排水同时观测排气口压力监测表，若气压小于设定气压，立即关闭泄水管阀门，并检查供气系统是否正常运转，待气压恢复设定气压后，方可继续抽水。

阶段二：抽除管道内积水(水位标高-11.7m–14.65m)，如图7所示，

该阶段内，在管道内设置一台抽水泵，采用浮筒将水泵固定，漂浮在管道水面上方便水泵在管道内移动，管道内的水通过该泵抽到井内，再由井内抽水泵提升至地面；本阶段抽水时，水位每下降20cm，停止抽水30分钟，检查管缝漏气量，若有发现有管缝漏气现象，及时对管缝采用嵌缝密封膏进行封堵。

阶段三：抽除管道内积水(水位标高-14.65m–15.78m)，如图8所示，

该阶段内适当提升管道2内部气压值。当管道前方顶管机的螺旋机闸门上端漏出水面时，派专业的气压工人，通过科学合理的方法进入到高气压的管道2内部进行淤泥清理工作。

阶段四：抽除管道内积水(水位标高-15.78m–17.46m)，如图9所示，

该阶段继续适当提升管道2内部气压值，并进一步派遣专业气压工人进行管道2内部的清理工作，为后续管道2内部止水修补工作做好铺垫。

保持管道2内部的高气压条件，派遣专业的气压工对管道泄漏点处3进行维修和加固，修补完成后对修补区域进行测试，确保管道泄漏处已经修补完善。随后，缓慢地降低管道2内部的气压，当管道2内部气压与外界大气压相等时，移除气压舱。至此，利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法全部完成。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、对工作井内注水，使得工作井以及管道内部充满水；

步骤2、在所述工作井和管道连接处建立密封气压舱；

步骤3、抽出所述工作井中的回灌水，利用所述密封气压舱的密闭性，向所述管道内部打入高压气体，同时抽出所述管道内部的积水；

步骤4、利用所述高压气体平衡承压水土层水头，置换所述管道内的水，创造无水作业条件，在气压状态下完成检查、堵漏、修理及错位情况下填充管道，

其中，所述施工方法包括气压系统，所述气压系统包括供气系统、所述密封气压舱及连接管路；所述气压系统被设置为向工作井及管道内提供高压气体；所述连接管路包括无缝钢管和阀门，所述阀门被设置为控制所述密封气压舱的进气和排气速度；

所述密封气压舱包括前密封气压舱门、后密封气压舱门、密封气压舱室、转接舱和监测仪表设备，所述后密封气压舱门连接管道，所述前密封气压舱门被设置为连接外部，所述转接舱被设置在所述密封气压舱室的后方；

所述工作井中的所述回灌水通过水泵分3次抽出，每次抽出所述工作井中的所述回灌水的深度相等，抽水速度设置为每2小时1米所述回灌水深度，每次抽完水后停止抽水并观察12小时，若所述工作井的井内水位上升量<5cm,则继续下阶段抽水；若所述工作井的井内水位上升量>5cm，则将所述工作井的井内所述回灌水回灌至初始高度,潜水员进入所述工作井内，检查所述密封气压舱，提高所述密封气压舱的安装质量后再重新开始抽取所述工作井中的所述回灌水的作业。

2.如权利要求1所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述供气系统包括空气压缩机房，所述空气压缩机房包括空压机组、油水分离器、储气罐、后冷却器、空气过滤器；所述空压机组被设置于所述空气压缩机房的第一侧面，并与所述油水分离器连接，所述储气罐、所述后冷却器和所述空气过滤器被设置在所述空气压缩机房的第二侧面。

3.如权利要求2所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述储气罐的个数为4个。

4.如权利要求1所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述前密封气压舱门和所述后密封气压舱门还包括预留孔洞。

5.如权利要求4所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述预留孔洞被设置为10个。

6.如权利要求1所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述步骤3还包括待所述工作井内的回灌水抽完后，通过检测系统测量管道渗透点处的水压力，并通过计算得到管道内相应的气压值。

7.如权利要求1所述的一种利用气压系统修复渗漏越江管道的施工方法，其特征在于，所述步骤3中的抽出所述管道内部的积水时，将所述管道标记为4个水位标高，分4次抽除管道内积水，每次抽除1个水位标高部分的积水。

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