CN110953406B - 一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，所述维修与改造方法至少包括:去除穿墙套管背水面侧的柔性密封组件，并截断背水面侧的介质管道；在穿墙套管背水面侧的介质管道上套装一补偿套管，并将补偿套管与穿墙套管背水面侧的端面密封连接；在补偿套管和穿墙套管的内壁与介质管道之间的间隙内设置具有预紧力的柔性密封结构；采用标准减振伸缩节将截断的介质管道密封连通。本发明该维修与改造方法仅在墙体背水面侧进行施工，不破坏迎水面侧防水结构和保温结构，由于减振波纹补偿器对应力的吸收作用，提高了抗地下渗透压力的能力，适合在地下水位层内渗透压力大的介质管道穿越建筑物、构筑物外围护墙的应用场合。

Description

一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法

技术领域

本发明属于工业建筑、民用建筑、市政建筑中的给排水专业技术领域，涉及介质管道穿越外围护结构墙体时的防水密封技术，具体涉及一种现有穿墙套管防水密封结构失效时的维修与改造方法。

背景技术

目前，工业建筑、民用建筑、市政工程的给排水专业中，介质管道在地下水位层内埋设穿越建筑物、构筑物等外围护结构墙体时，通常采用图1A所示的穿墙套管防水密封结构来实现预定的防水密封效果，对于伴随有建筑物、构筑物沉降变形及介质管道的工作振动、扭曲等现场环境，该穿墙套管防水密封结构的使用存在局限性。如图1A所示，穿越墙体01的介质管道1使用现有穿墙套管防水密封结构进行密封时，穿墙套管02预先预埋在墙体01的对应位置，介质管道1穿套在穿墙套管02内，介质管道1和穿墙套管02之间有间隙(泄漏通道LC)需要密封，现有的防水穿墙套管中的密封组件03包括在穿墙套管02与介质管道1之间的间隙中设置由填缝材料和密封膏形成的刚性密封组件(迎水面侧)，以及由L形法兰压盖与穿墙套管02管体内侧设有的内挡圈挤压密封圈所形成的柔性密封组件(背水面侧)(参见国标图集02S404柔性防水套B型和图1A)。

由于墙体01以及室外介质管道1分别处于独立的基础上，存在不同的变形、沉降和位移，以及介质管道1发生扭曲和频繁的工作振动，使得预埋于墙体01内的穿墙套管02与介质管道1之间的刚性密封组件受到各种应力作用，过早失去防水密封功效，剩下的一道柔性密封组件也仅能够承受较小的地下水位层的渗透压力，同时，介质管道1在穿墙套管02的迎水面刚性支撑点失去平衡，使得背水面的柔性密封组件也容易失去密封作用，造成渗漏现象(参见图1A中的泄漏通道LC)。

现有穿墙套管防水密封结构中，穿墙套管02与介质管道1之间的密封组件03，通常在迎水面侧和背水面侧的两侧内部分别采用不同的密封材质和结构、不同的施工工艺用来保证密封效果。但由于介质管道1与穿墙套管02之间的密封组件03作为连接件，必然会受到二介质管道1与穿墙套管02相对位移、变形产生的干涉作用力，使得介质管道1和穿墙套管02之间的密封组件03产生应力，塑性变形，直至断裂失效。刚性密封组件的适用场合有限，尤其不适用建筑结构体量大，且刚性密封组件的密封面未处于同一基础上，即使墙体01存在微小的沉降、刚性密封组件与密封面之间存在位移现象，刚性密封组件便会失去防水密封效果，更难于抵抗战时冲击波作用力以及建筑房屋的抗震性能要求。当穿墙套管02应迎水面侧的刚性密封组件失效时(例如出现渗漏)，需要进行维修，由于现有的穿墙套管02结构限制，只能从建筑墙体外侧开挖，更换密封材料，耗费大量人力物力，修复过程中不可避免会将外围护墙体外侧的防水结构、保温结构破坏，增加维修难度和加大维修成本。

发明内容

为了解决上述一个或多个问题，本发明在不进行外部土方开挖、不破坏外围护墙体迎水面侧防水结构、保温结构的情况下，提供一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，所述现有穿墙套管防水密封结构用于对穿过墙体的介质管道进行密封，包括套装有介质管道的穿墙套管(02)和设置在穿墙套管与介质管道之间的密封组件(03)，所述密封组件(03)包括设置在穿墙套管(02)迎水面侧的刚性密封组件和设置在穿墙套管(02)背水面侧的柔性密封组件，所述维修与改造方法至少包括：步骤S1，去除穿墙套管(02)背水面侧的所述柔性密封组件，并截断背水面侧的介质管道；步骤S2，在穿墙套管(02)背水面侧的介质管道上套装一补偿套管(2)，并将补偿套管(2)与穿墙套管(02)背水面侧的端面密封连接；在补偿套管(2)和穿墙套管(02)的内壁与介质管道之间的间隙内设置具有预紧力的柔性密封结构(3)，所述柔性密封结构(3)包括预压挡板(32)和穿墙套管背水面侧的内挡圈(024)以及位于二者之间的至少两组具有预紧力的非固定式的预压挡环(33)和密封圈(31)组合，且密封圈(31)由预压挡环(33)隔开；步骤S3，将步骤S1中截断的介质管道密封连通；且在维修过程中，不拆除、更换刚性密封组件。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，步骤S2中的柔性密封结构(3)的安装步骤包括：将至少两组密封圈(31)和非固定式的预压挡环(33)组合依次穿套在介质管道上并推入补偿套管(2)与介质管道之间；再将预压挡板(32)固定在补偿套管(2)端部外周设有的第二限位环板(23)上，将密封圈(31)挤压紧固于预压挡板(32)和穿墙套管(02)背水面侧的内挡圈(024)之间的空腔内形成所述柔性密封结构(3)。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，在步骤S3中，用标准减振伸缩节将步骤S1中截断的介质管道密封连通。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，在步骤S2中，安装柔性密封结构(3)时，所述预压挡板(32)与介质管道之间预留径向间距，该间距为预设的综合变形间隙；所述预压挡环(33)与补偿套管(2)内壁、介质管道的外壁之间均预留径向间隙。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，步骤S2中，柔性密封结构(3)安装完成后，密封圈(31)均处于挤压应力状态，所有密封圈沿介质管道轴向的压缩量为所有密封圈沿介质管道轴向的长度之和的20％。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，步骤S2中，将补偿套管(2)端部外周设有的第一限位环板(22)与穿墙套管(02)背水面侧的端部翼环板(023)的端面紧贴并通过螺栓组(4)密封连接，使得补偿套管(2)与穿墙套管(02)连接为一体；优选的，将一端面密封垫(24)置于第一限位环板(22)和穿墙套管(02)背水面侧的端部翼环板(023)的端面之间，再通过螺栓组(4)将第一限位环板(22)和穿端部翼环板(023)的端面密封连接。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，步骤S3中的标准减振伸缩节的主体为波纹管，该波纹管的两端分别固定有端管，两端的端管分别安装有标准法兰盘；将标准减振伸缩节的标准法兰盘与介质管道端部设有的标准法兰盘通过螺栓组(4)密封连接。

上述现有穿墙套管防密封结构的维修与改造方法还包括以下维修前的准备工作：根据介质管道、现有的穿墙套管(02)的型号、尺寸以及穿墙套管(02)与墙体的位置关系和预定的维修策略，并结合国标图集02S404柔性防水套管B型的参数表，获取补偿套管(2)的管体预定长度S31、标准减振伸缩节的预定长度S1、补偿套管防水密封结构与标准减振伸缩节相邻的端部之间的预定长度S2以及现有穿墙套管(02)背水面侧的内挡圈(024)至背水面端部翼环板(023)的预定长度S32和端面密封垫厚度S33，计算得到补偿套管防水密封结构预定长度S3＝S31+S32+S33。

上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法中，将现有穿墙套管(02)去掉内挡圈(024)之后的套管作为所述补偿套管(2)。

采用以上技术方案，本发明的具有以下特点和有益效果：

(1)本发明通过在外围护墙体背水面侧拆卸现有的柔性密封组件，并改变现有结构的紧固锁紧方式，设置具有预紧力的柔性密封结构，该维修与改造方法不进行外部土方开挖以及不破坏迎水面侧防水结构和保温结构的前提下，将泄漏失效后的穿墙套管防水密封结构进行有效修补、改造；

(2)采用标准减振伸缩节将截断的介质管道密封连通，由于标准减振伸缩节对应力的吸收作用，减少了介质管道产生的扭曲、振动对柔性密封结构及建筑结构的影响，提高了抗地下渗透压力的能力。

该维修与改造方法施工方便，成本低，工期短，维修、更换时不破坏建筑外围护墙体的防水层、保温层，适合在地下水位层内渗透压力大的介质管道穿越建筑物、构筑物外围护墙的应用场合。

附图说明

图1A是现有的穿墙套管防水密封结构的整体结构示意图；

图1B是现有的穿墙套管内部焊接挡圈的结构示意图；

图1C是现有的穿墙套管防水密封结构中法兰压盖与螺栓组连接结构示意图；

图2是采用本发明方法对现有穿墙套管防水密封结构维修后的结构示意图。

图中附图标记表示为：

01-墙体；

02-穿墙套管，022-中部翼环板，023-端部翼环板，024-内挡圈；

03-密封组件，031-L形法兰压盖，032-密封膏；

LC-泄漏通道；

1-介质管道；

2-补偿套管，21-管体，22-第一限位环板，23-第二限位环板，24-端面密封垫；

3-柔性密封结构，31-密封圈，311-内侧密封圈，312-外侧密封圈；32-预压挡板，33-预压挡环，331-内侧预压挡环，332-外侧预压挡环；

4-螺栓组；

5-减振波纹补偿器；

H-现有结构中L形法兰压盖的装配预紧量定位值；

S1-减振波纹补偿器(标准减振伸缩节)的预设长度；

S2-补偿套管防水密封结构与减振波纹补偿器(标准减振伸缩节)相邻的端部之间的预定长度；

S3-补偿套管防水密封结构预定长度；

S31-补偿套管管体预定长度；

S32-现有穿墙套管背水面侧的内挡圈至背水面端部翼环板的预定长度；

S33-端面密封垫的厚度。

具体实施方式

本发明提供一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，该维修与改造方法不再需要在建筑结构外围护墙的墙体迎水面进行土方开挖，不再破坏建筑结构外墙的防水结构、保温结构，仅在墙体(建筑结构外围护墙)的背水面侧(通常为建筑物的内部)拆卸现有柔性密封组件，截断背水面侧的介质管道后，在现有的穿墙套管背水面侧设置本发明补偿套管防水密封结构，并密封连接截断的介质管道，该方法至少包括：

步骤S1，去除穿墙套管背水面侧的柔性密封组件，并截断背水面侧的介质管道；

步骤S2，在穿墙套管背水面侧的介质管道上套装一补偿套管，并将补偿套管与穿墙套管背水面侧的端面密封连接；在补偿套管、穿墙套管的内壁与介质管道之间的间隙内设置具有预紧力的柔性密封结构；

步骤S3，将步骤S1中截断的介质管道密封连通。

步骤S2中的密封组件的安装步骤包括：

将密封圈和非固定式的预压挡环组合依次穿套在介质管道上并挤压推入补偿套管与介质管道之间；再将预压挡板固定在补偿套管端部外周设有的第二限位环板上，并将密封圈挤压紧固于预压挡板和穿墙套管背水面侧的内挡圈之间的空腔内，形成所述柔性密封结构；所述密封圈和非固定式的预压挡环组合至少设有两组。

所述预压挡板与介质管道之间有径向间距，该间距为预设的综合变形间隙；预压挡环与补偿套管内壁、介质管道的外壁之间均具有径向间距。其中，所述综合变形间隙是一种多因素综合累加值，包括穿墙套管沉降、变形、扭曲产生的间隙以及介质管道工作振动、压力振摆、水锤现象等产生在径向的间隙叠加值，该叠加值可通过综合分析计算预估。

优选的，步骤S3中，用标准减振伸缩节将截断的介质管道密封连通。

具体的，步骤S2中，将现有穿墙套管去掉内挡圈之后的套管作为所述补偿套管。

具体的，步骤S2中，将补偿套管端部外周设有的第一限位环板与穿墙套管背水面侧的端部翼环板的端面紧贴并通过螺栓组密封连接，使得补偿套管与穿墙套管连接为一体；优选的，将端面密封垫置于第一限位环板和穿墙套管背水面侧的端部翼环板的端面之间，再通过螺栓组将第一限位环板和穿端部翼环板的端面密封连接。

步骤S2中，密封组件安装完成后，密封圈均处于挤压应力状态，所有密封圈沿介质管道轴向的压缩量为所有密封圈沿介质管道轴向的长度之和的20％。

所述标准减振伸缩节的主体为波纹管，该波纹管的两端分别固定有端管，两端的端管分别安装有标准法兰盘；将标准减振伸缩节的标准法兰盘与介质管道端部设有的标准法兰盘通过螺栓组密封连接。显然，减振波纹补偿器可以选用其他结构的补偿元件。

该维修与改造方法还包括以下维修前的准备工作：

根据介质管道、现有的穿墙套管的型号、尺寸以及穿墙套管与墙体的位置关系和预定的维修策略，并参见国标图集02S404柔性防水套管B型的参数表，获取补偿套管的管体预定长度S31、标准减振伸缩节的预定长度S1、补偿套管防水密封结构与标准减振伸缩节相邻的端部之间的预定长度S2以及现有穿墙套管背水面侧的内挡圈至背水面端部翼环板的预定长度S32和端面密封垫的厚度S33,计算得到补偿套管防水密封结构预定长度S3＝S31+S32+S33。

以下结合实施例及附图，对本发明现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法进行详细说明。

图1A所示的现有穿墙套管防水密封结构中，穿墙套管02和介质管道1之间存在泄漏通道LC，通常由以下几种情况，会使穿墙套管02和介质管道1之间的密封组件03出现问题，进而产生泄漏：

一，迎水面侧的介质管道与背水面侧的介质管道分别处在不同的地基基础上。

二，迎水面侧和背水面侧的介质管道与穿墙套管分别处在不同的地基基础上。

三，在建筑物、构筑物地下水位渗透压力大的场合；

四，在建筑物、构筑物产生较大沉降、扭曲变形，或者介质管道1工作时产生振动、水平位移致使密封组件03的刚性密封组件损坏或密封组件03的柔性密封组件和刚性密封组件均损坏；

五，在人防地下室及建筑结构中，战争时产生的大冲击力作用于建筑结构外墙、防护单元隔断墙，使得原有密封组件03中的刚性密封材料或/和柔性密封材料的破坏；

六，在石油、化工、卫生防疫等对防水、密封性能有严格要求的建筑物场合，在极端情况下，使用现有穿墙套管防水密封结构会产生泄漏，不能满足要求的性能条件下，可以采用该维修与改造方法作为补救措施。

针对上述情况下的现有穿墙套管防水密封结构，常规的维修方法是，将建筑物、构筑物的围护结构的外侧土方开挖(墙体01的迎水面侧)，更换刚性密封组件中原有填缝材料和密封膏032，使用现有国标图集的做法，这种维修方法不但要进行大量的土方开挖，还要破坏迎水面侧的外围护结构的外防水层及保温层，在修复密封材料的同时，还破坏了墙体01迎水面侧的防水层和保温层。因此该维修方法，施工成本高，工期长，后期不可避免再次损坏，还要重复上述维修工作，耗费大量人力物力。

为了解决上述现有维修方法中存在的一个或多个问题，本发明提供一种快速且具有更好密封效果的维修与改造方法。参见图2，本发明采用的维修策略是仅在现有穿墙套管02背水面侧施工，不再开挖现有穿墙套管02迎水面侧的土方，去除现有穿墙套管02背水面侧的柔性密封组件，并截断背水面侧的介质管道1，加装与原有穿墙套管02一体连接的补偿套管防水密封结构，并用减振波纹补偿器5密封连接截断的介质管道1。

如图2所示的实施例中，本发明补偿套管防水密封结构包括补偿套管2和柔性密封结构3，补偿套管2套装在介质管道1上且与原有穿墙套管02一体连接，优选的，补偿套管2与穿墙套管02的端面通过端面密封垫24、螺栓组4密封连接；柔性密封结构3设置在补偿套管2与介质管道1之间，并从补偿套管延伸至现有穿墙套管02背水面侧的内挡圈024处。

参见图1A和图1B，已有的穿墙套管02的外壁焊接有一个中部翼环板022和位于端部的两个端部翼环板023，中部翼环板022内嵌于墙体01中，端部翼环板023与墙体01之间有间距或突出墙体01，穿墙套管02的内壁焊接有内挡圈024，密封组件03设置在穿墙套管02与介质管道1之间，包括位于迎水面侧的刚性密封组件和背水面的柔性密封组件。该实施例中，将背水面侧的密封圈和L形法兰压盖去除，补偿套管2从介质管道1截断后的空间穿套在穿墙的介质管道1上，补偿套管2的管体21端部外周分别设置有第一限位环板22和第二限位环板23，补偿套管2的第一限位环板22与穿墙套管02背水面侧的端部翼环板023端面密封连接，优选的，该第一限位环板22与端部翼环板023通过法兰盘、端面密封垫24和螺栓组4密封连接，使得补偿套管2与穿墙套管02连接为一体。

一个实施例中，现有穿墙套管02经过改造可以作为补偿套管2使用，即现有穿墙套管02去除其内壁上的内挡圈024即可。

柔性密封结构3为具有预紧力的柔性密封组件，设置在穿墙套管02、补偿套管2和介质管道1之间，包括至少包括两道密封组件，即内侧密封组件和外侧密封组件，且两道密封组件是由套装在介质管道1上的非固定式的预压挡环33隔开的两组具有预紧力的密封圈31形成，优选的，预压挡环33与补偿套管2内壁、介质管道1的外壁之间均留有径向余量(即综合变形间隙)，同样也便于预压挡环33能够在沿介质管道自由移动，实现密封圈31的挤压变形。该实施例中，内侧密封组件包括内侧密封圈311、穿墙套管02背水面侧的内挡圈024和非固定式的内侧预压挡环331，外侧密封组件包括外侧密封圈312、非固定式的外侧预压挡环332和预压挡板32，预压挡板32固定在补偿套管2的第二限位环板23上，并依次将外侧预压挡环332、外侧密封圈312、内侧预压挡环331、内侧密封圈311挤压紧固在补偿套管2、穿墙套管02和介质管道1之间，其中，外侧预压挡环332和内侧预压挡环331可以自由移动，可将预压挡板32施加的挤压力依次传递给外侧密封圈312、内侧密封圈311，最终在穿墙套管02背水面侧的内挡圈024的反作用推力下形成密封圈31的内部应力，密封圈31在预压挡板32和内挡圈024之间的空腔内，按照设计的密封圈预压缩值将介质管道1和补偿套管2之间的间隙封堵形成多道防水密封组件。密封圈31在预压挡板32和预压挡环33及穿墙套管02背水面侧的内挡圈024的挤压作用下产生纵向作用力，优选的，所有密封圈沿介质管道轴向的压缩量为所有密封圈沿介质管道轴向的长度之和的20％，密封圈31在空腔内部产生密封应力，使得密封圈31与介质管道1、补偿套管2或穿墙套管02紧密接触，满足防水密封的要求。

参见图1C，现有的L形法兰压盖031为焊接组合件，即在常规的法兰压盖基础上垂向焊接短管，在焊接过程中，由于焊接应力产生的变形，无法保证焊接在法兰压盖上的短管内孔轴线与螺栓组4轴线同轴度的误差以及法兰压盖作用面与短管轴线的垂直度误差，该二项误差均直接或间接影响密封结构的综合位移值的大小，若短管内径按照装配间隙设计，则难以保证密封间隙的尺寸精度；如按照密封间隙设计，则难以保证装配施工要求，更重要的是由于现有内挡圈024的加工难度产生的轴向长度尺寸误差，装配预紧量定位值H(即穿墙套管02中，L形法兰压盖031的短管与密封圈的接触面与背水面端部翼环板232前端之间的长度值)难以确定和保持，从密封学原理上该装配预紧量定位值H可以通过计算密封材料的预压缩值获得,但在实际施工上由于各种误差的积累，控制难度较大，即使通过相关工艺得到保证，但由于目前错误的紧固方式是达不到紧固锁紧的作用，仅能起到预紧压缩量的定位作用，原因是作用在螺栓的方向反作用力来自柔性密封材料，而不是刚性物体，无法实现螺栓紧固扭矩，达到螺纹副的自锁状态，螺母处于浮游状态，在介质管道1的工作振动和墙体01的沉降变形下，螺母与螺栓产生松动位移，已设定预紧压缩量量值也无法长久保证，防水密封效果也随之失去。在该维修与改造方法中，补偿套管2的外端不再使用现有的L型法兰压盖031，而采用预压挡板32和预压挡环33组合代替焊接组合件(即L型法兰压盖031)，该密封结构具备以下特点：

1)简化了加工工艺，可利用标准的法兰盘进行改制加工工艺，产品质量得以保证，更有利于标准化，市场化。

2)利用可现场切制预压挡环33尺寸，能够将现场各种加工误差及各种产品误差累计，准确的在施工现场修订设计预压挡环的长度，保证密封材料预压缩量，进而保证密封防水密封效果。

3)由于预压挡环33的精确配置，使得预压挡板32能够作用刚性材质补偿套管2的第二限位环板23上，螺栓组4紧固到位，紧固扭矩可以满足螺纹副的自锁要求，无须控制原有无法可控的装配预紧量定位值H，使得现场装配施工极为简单。

4)运用机械学紧固原理，将原有螺母的浮游紧固方式，改为刚性接触螺栓紧固状态，从而保证螺栓组长期处于自锁状态，真正做到紧固到位不易松动，避免了使用过程中的松动现象。

5)采用改进后的法兰盘(预压挡板32)和非固定式的预压挡环33配合使用，降低了产品加工难度及加工精度，原有短管的各种加工误差不再影响综合变形间隙值，预压挡板32与介质管道1之间值可按照综合变形间隙设计，便于装配施工。

本发明的维修策略的实现，即在墙体01的背水面侧的介质管道1上加设上述补偿套管防水密封结构，需要截断背水面侧的介质管道1用来穿设补偿套管防水密封结构，并将截断后的介质管道1密封连接。针对原有密封结构失效的特点，截断后的介质管道1通过减振波纹补偿器5密封连接为一体，该维修与改造方法采用减振波纹补偿器5来连接被截断的两段介质管道1，该补偿器为具有柔性变形功能的刚性材质制成，作为应力释放环节，即其能够将作用到穿墙套管02和补偿套管2的沉降变形、扭曲变形和介质管道工作振动、压力振摆、水锤效应及各种变形应力释放给减振波纹补偿器5，实现复杂变形下，缓解介质管道1与穿墙管之间应力破坏，达到了密封连接介质管道1的同时释放变形应力的双重作用。

具体的，背水面侧的介质管道1截断过程如下：去除现有穿墙套管02背水面侧的柔性密封组件和L形法兰压盖031，并将背水面侧的介质管道1截取一段，其中：

补偿套管管体预定长度S31的数值，应通过查表获取(参见国标图集02S404)；

现有穿墙套管02背水面侧的内挡圈024至背水面侧的端部翼环板023的预定长度S32，该数值可通过查表获取(参见国标图集02S404中表02S404P7)；

补偿套管防水密封结构长度S3＝S31+S32+S33，此处的S33为端面密封垫24的厚度，可忽略不计，S33数值可作为减振波纹补偿器的调整误差，简化后为S3＝S31+S32。

截取段的介质管道1长度(减振波纹补偿器5的长度)为预定长度S1，减振波纹补偿器5可根据介质管道1的规格选择长度大于补偿套管2的管体长度S31的标准减振波纹补偿器。

优选的，减振波纹补偿器5为标准减振伸缩节，其主体为波纹管(一种由刚性材料制成的弹性元件)，该波纹管的两端分别固定有端管，两端的端管分别安装有标准法兰盘，波纹管沿轴向呈间距设置有支架，支架两端分别固定在标准法兰盘上。该标准减振伸缩节利用工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收介质管道的热胀冷缩、管道的工作振动和压力振摆、水锤效应产生应力变形以及建筑结构的沉降、伸缩以及地震、战时冲击波产生的轴向、径向和角位移，同时也具有降噪的作用。因此，该减振波纹补偿器3利用波纹管的弹性特性吸收介质管道1产生的各向应力，由于建筑物产生的沉降，伸缩变形以及介质管道热胀冷缩产生的应力、变形、尺寸变化，可对轴向、径向和角位移的吸收以及振动能量进行隔离，同时也会减少介质管道1因地震、战时的冲击波而产生的变形影响。相应的，介质管道1的端部安装有法兰盘，减振波纹补偿器5与介质管道1之间通过法兰盘、螺栓组4刚性连接。

补偿套管防水密封结构与减振波纹补偿器5相邻的端部之间的距离为预定长度S2，S2数值的确定应考虑标准减振伸缩节(减振波纹补偿器5)的安装维修空间和补偿套管防水密封结构在此介质管道1上的后退滑动距离，介质管道1端部法兰盘应尽量使用无焊接法兰盘(如丝接法兰盘)，便于再次维修时将该法兰盘及标准减振伸缩节拆除，将补偿套管防水密封结构在此空间拆除，安装完整密封圈。当使用焊接法兰盘时，可将补偿套管防水密封结构滑移到S2的位置，这样便于更换密封装置，此时维修可采用橡胶绳现场制作橡胶圈的方法进行更换的方式，无须拆除此装置。

优选的，补偿套管2的预压挡板32、介质管道1的端部法兰盘和减振波纹补偿器5端部的法兰盘均为标准法兰盘，减振波纹补偿器5为标准化的减振伸缩节，各法兰盘之间通过螺栓组四周向固定连接，采用刚性接触的螺栓紧固方式，保证螺栓长期处于自锁状态，不易松动。优选的，相互紧贴连接的法兰盘之间设有弹性密封垫。一个实施例中，弹性密封垫可嵌入设置在法兰盘端面设有的密封槽内。

根据上述针对现有穿墙套管防水密封结构的维修策略，对本发明现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法进行示例性介绍。一个实施例中，维修与改造方法包括以下步骤：

步骤S1，进行维修准备工作。

具体包括：

1)根据介质管道1、现有的穿墙套管02的型号、尺寸以及穿墙套管02与墙体01的位置关系和预定的维修策略，并结合国标图集02S404柔性防水套管B型的参数表，获取补偿套管2的管体预定长度S31、截取段的介质管道1(减振纹补偿器5)的预定长度S1、补偿套管防水密封结构与减振波纹补偿器5相邻的端部之间的预定长度S2以及现有穿墙套管02背水面侧的内挡圈024至背水面端部翼环板023的长度S32和端面密封垫24的厚度S33，计算得到补偿套管防水密封结构预定长度S3＝S31+S32+S33(一般端面密封垫24的厚度S33可忽略不计)；

2)在墙体01的背水面侧拆掉现有的L形法兰压盖031、去除背水面侧现有的密封圈，并按照获取的参数，将背水面侧的介质管道1上截掉预定长度S1的一段，使得介质管道1分为两段，其中，穿墙的介质管道1伸出穿墙套管02背水面侧的内挡圈024的长度为预定长度S2+S3。

步骤S2，安装补偿套管防水密封结构。

具体包括：首先将预定长度S31的补偿套管2套装在靠近墙体01的介质管道1上，并将补偿套管2端部的第一限位环板22与穿墙套管02背水面侧的端部翼环板023紧贴，之间加设端部密封垫圈24密封固定。

然后将靠近墙体01的介质管道1依次穿套内侧密封圈311、内侧预压挡环331、外侧密封圈312、外侧预压挡环332和预压挡板32，将介质管道1调整为与补偿套管2同轴并固定介质管道1；将穿入介质管道1上的部件依次挤压推入补偿套管2内，最终外侧预压挡环332露出补偿套管2的长度为所有密封圈沿介质管道轴向预压缩量之和，通过螺栓组34将补偿套管2的第二限位环板23与预压挡板32紧固到位，并满足预压紧固螺栓组34的紧固扭矩。

步骤S3，将截断的介质管道1柔性密封连接。

具体包括：将减振波纹补偿器5与两段介质管道1之间通过法兰片、螺栓组4密封连接。

将背水面侧的减振波纹补偿器5的标准法兰盘与背水面侧的介质管道1端部安装的标准法兰盘通过螺栓组4密封连接，使得减振波纹补偿器5和介质管道1同轴；优选的，连接时，连接的标准法兰盘之间加设密封垫(密封垫的种类应根据介质管道1的种类进行选择)，螺栓组4的螺栓分别穿入标准法兰盘对应的螺栓孔内，并用螺母进行锁紧密封连接。

对于上述现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法的工程应用，以处于东亚地带的某水泥厂为例进行说明。

该水泥厂处东亚地带，地质状况复杂，地下水位高，渗透压力大，并时常伴有地涌现象，现有一个工业办公楼的给水系统，介质管道1的直径DN＝150mm。该系统在地下2米的位置的管道沟内进入办公楼的地下室的外围护墙，该楼紧邻破碎车间、窑头车间，车间布置多台篦冷机设备，墙体01的厚度500mm，外墙为钢筋混凝土结构。

该介质管道具有以下特点：具有明显温度变化，管道存在较大径向、纵向扭曲变形，并伴随泵产生的工作振动、压力振摆、水锤敲击现象。管道沟内的介质管道1穿越重型工业厂房的外围护墙体，并紧邻矿石破碎车间，周围环境恶劣，地质状况复杂，伴有建筑物严重的沉降、振动变形现象，该工程使用国标图集02S404柔性防水套管(B型)进行施工，进行一段时间的使用，现有穿墙套管防水密封结构中刚性密封组件(密封膏032)裂缝失效，外部地下水通过外围护墙的柔性穿墙套管流入办公楼地下室内。

通过在背水面的地下室内入户处，拆掉现有的L形法兰压盖031、去除背水面侧现有的密封圈，加装本发明的补偿套管防水密封结构和减振波纹补偿器5的维修与改造方法，收到了良好的效果。

设计步骤如下；

根据国标图集02S404查表得到：

镀锌DN150钢管外径为159mm，套管镀锌DN200钢管外径为219mm，壁厚6.0mm。根据以上参数计算得到：

补偿套管2的内径＝钢管外径-2×壁厚＝219–2×6.0＝207(mm)；

补偿套管装配间隙＝补偿套管内径-介质管道外径＝207-159＝48(mm)；

单边密封间隙＝装配间隙/2＝48/2＝24(mm)；

综合变形间隙的最小值＝(套管内径-预压挡环外径)/2+(预压挡环内径-介质管道外径)/2＝(207-200)/2+(165-159)/2＝6.5(mm)

根据国标图集02S404查表得到：

补偿套管2的管体长度S31≥300mm，取300mm

现有穿墙套管02背水面侧的端部翼环板023端部至密封挡圈024的长度S32＝65mm，端面密封垫24的厚度S33忽略不计。

S3＝S31+S32＝300+65＝365(mm)

预压挡环33的长度按照补偿套管2及有穿墙套管的有效长度、密封圈31安装组数以及密封圈31的预设压缩值来确定，现场进行长度切割。

本案例采用二组O型柔性密封圈，每组柔性密封圈长度为28mm，二组柔性密封圈理论长度合计＝28×2＝56(mm)(国标图集02S404查表得到)。

柔性密封圈预压缩量＝二组柔性密封圈理论长度合计56×0.2＝56×0.2＝11.2(mm)；

预压挡环33的总长度＝(补偿套管防水密封结构长度-柔性密封圈理论长度)+密封圈预压缩量＝(365-56)+11.2＝320.2(mm)；

外侧预压挡环332、内侧预压挡环331的长度比例分配原则为1:2，即：

外侧预压挡环332、内侧预压挡环331的长度比例为＝320.2/3:320.2×2/3＝107:214(mm)。

外侧预压挡环长度为107mm，内侧预压挡环长度为214mm。

由于现场使用数量较少，施工现场周边不具备外加工能力，采用了现场制作的方法，补偿套管2的管体21采用标准的DN200的普通钢管，限位环板使用标准的DN200法兰盘与补偿套管2的管体21焊接而成，预压挡板32采用DN200法兰盘及钢板进行现场拼制，调整内孔径。密封圈31为密封橡胶圈，其规格按国标图集02S404选用，采用外购的方式，预压挡环33采用外购标准尼龙管利用切割锯现场加工而成。

减振波纹补偿器5采用外购方式，选购型号为1.6ZMS150×6的减振伸缩节，性能参数为：

工作压力为1.6MPa，公称直径DN150，波纹管数量设有六波(六波指的是在减振伸缩节有效的规定长度范围内有六圈螺纹体，相当六圈弹簧，其长度大于补偿套管2的管体21的长度)，连接方式采用螺纹法兰片。

本领域技术人员应当理解，这些实施例仅用于说明本发明而不限制本发明的范围，对本发明所做的各种等价变型和修改均属于本发明公开内容。

Claims (10)

1.一种现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，所述现有穿墙套管防水密封结构用于对穿过墙体的介质管道进行密封，包括套装有介质管道的穿墙套管(02)和设置在穿墙套管与介质管道之间的密封组件(03)，所述密封组件(03)包括设置在穿墙套管(02)迎水面侧的刚性密封组件和设置在穿墙套管(02)背水面侧的柔性密封组件，其特征在于，所述维修与改造方法至少包括：

步骤S1，去除穿墙套管(02)背水面侧的所述柔性密封组件，并截断背水面侧的介质管道；

步骤S2，在穿墙套管(02)背水面侧的介质管道上套装一补偿套管(2)，并将补偿套管(2)与穿墙套管(02)背水面侧的端面密封连接；在补偿套管(2)和穿墙套管(02)的内壁与介质管道之间的间隙内设置具有预紧力的柔性密封结构(3)；所述柔性密封结构(3)包括固定于补偿套管(2)的端部的预压挡板(32)和穿墙套管背水面侧的内挡圈(024)以及位于该预压挡板(32)与内挡圈(024)二者之间的至少两组具有预紧力的非固定式的预压挡环(33)和密封圈(31)组合，且密封圈(31)由预压挡环(33)隔开；

步骤S3，将步骤S1中截断的介质管道密封连通。

2.根据权利要求1所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S2中的柔性密封结构(3)的安装步骤包括：

将至少两组密封圈(31)和非固定式的预压挡环(33)组合依次穿套在介质管道上并推入补偿套管(2)与介质管道之间；再将预压挡板(32)固定在补偿套管(2)端部外周设有的第二限位环板(23)上，将密封圈(31)挤压紧固于预压挡板(32)和穿墙套管背水面侧的内挡圈(024)之间的空腔内形成所述柔性密封结构(3)。

3.根据权利要求2所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S3中，用标准减振伸缩节将步骤S1中截断的介质管道密封连通。

4.根据权利要求2所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，在步骤S2中，安装柔性密封结构(3)时，所述预压挡板(32)与介质管道之间预留径向间距，该间距为预设的综合变形间隙；所述预压挡环(33)与补偿套管(2)内壁、介质管道的外壁之间均预留径向间隙。

5.根据权利要求2所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S2中，柔性密封结构(3)安装完成后，密封圈(31)均处于挤压应力状态，所有密封圈沿介质管道轴向的压缩量为所有密封圈沿介质管道轴向的长度之和的20％。

6.根据权利要求1所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S2中，将补偿套管(2)端部外周设有的第一限位环板(22)与穿墙套管(02)背水面侧的端部翼环板(023)的端面紧贴并通过螺栓组(4)密封连接，使得补偿套管(2)与穿墙套管(02)连接为一体。

7.根据权利要求6所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S2中，将一端面密封垫(24)置于第一限位环板(22)和穿墙套管(02)背水面侧的端部翼环板(023)的端面之间，再通过螺栓组(4)将第一限位环板(22)和端部翼环板(023)的端面密封连接。

8.根据权利要求3所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，步骤S3中的标准减振伸缩节的主体为波纹管，该波纹管的两端分别固定有端管，两端的端管分别安装有标准法兰盘；将标准减振伸缩节的标准法兰盘与介质管道端部设有的标准法兰盘通过螺栓组(4)密封连接。

9.根据权利要求3或7所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，还包括以下维修前的准备工作：

根据介质管道、现有的穿墙套管(02)的型号、尺寸以及穿墙套管(02)与墙体的位置关系和预定的维修策略，并结合国标图集02S404柔性防水套管B型的参数表，获取补偿套管(2)的管体预定长度S31、标准减振伸缩节的预定长度S1、补偿套管防水密封结构与标准减振伸缩节相邻的端部之间的预定长度S2以及现有穿墙套管(02)背水面侧的内挡圈(024)至背水面端部翼环板(023)的预定长度S32和端面密封垫厚度S33，计算得到补偿套管防水密封结构预定长度S3＝S31+S32+S33。

10.根据权利要求1所述的现有穿墙套管防水密封结构的维修与改造方法，其特征在于，将现有穿墙套管(02)去掉内挡圈(024)之后的套管作为所述补偿套管(2)。

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