CN111271541B - 一种地下管道非开挖修复装置及非开挖修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地下管道非开挖修复装置及非开挖修复方法，属于管道修复技术领域，其包括车体，所述车体套设有扩展钢套，所述扩展钢套外缠绕有浸润有树脂的玻璃纤维毡，所述扩展钢套包括螺旋设置的钢板，每匝所述钢板的两侧侧壁于相邻一匝钢板的侧壁贴合，所述车体连接有对扩展钢套两端施加相互远离拉力的拉伸装置，所述拉伸装置对扩展钢套施加拉力的同时对扩展钢套施加扭力，所述拉伸装置伸张时对钢套施加扭力使钢板螺旋匝数增加。本发明具有提升修复结构的结构强度的效果。

Description

一种地下管道非开挖修复装置及非开挖修复方法

技术领域

本发明涉及管道修复技术领域，更具体地说，它涉及一种地下管道非开挖修复装置及非开挖修复方法。

背景技术

城市管道是支撑社会发展及保证人民生活的重要的基础设施之一，管道维护养护是 保证其正常机理及功能的必要手段。通常情况下，管道的修复工作主要通过开挖修复和非开挖修复两种修复方式进行管道修复。开挖修复即直接将管道挖开，然后对待修复管道进行修复，管道的开挖修复存在的 环境问题以及经济影响比较大，且容易造成其余管道的破坏等可靠导致的安全事故。然 而，非开挖修复对于基础设施低影响、低维护的修复方式逐渐备受重视。

目前，公开号为CN109854859A的中国发明专利公开了一种基于双组份修复树脂的非开挖管道点位修复方法，包括以下步骤：步骤一、将双组份修复树脂混合均匀后均匀地刮抹在玻璃纤维方格布复合毡上，然后将浸润树脂的玻璃纤维方格布复合毡缠绕并固定在修补气囊上；步骤二、将修补气囊送至管道内部，并精确定位在管道破损位置；步骤三、为所述修补气囊充气至所需压力值，使浸润树脂的玻璃纤维方格布复合毡在修补气囊压缩下紧紧贴合在破损管道内壁；步骤四、保持所述修补气囊气压不变，直至树脂固化完全后释放至常压，形成点位修补复合材料。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：道修复过程中主要应用在管道的结构性修复(结构性修复即为新的内衬管具有不依赖原有管道结构而独立承受外部净水压力、土压力和动荷载作用的修复方法)，但是利用复合材料独立承受外部净水压力、土压力和动荷载作用时也容易产生破裂。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的之一是提供一种管道非开挖修复装置，达到提升修复结构的结构强度的目的。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种管道非开挖修复装置，包括车体，所述车体套设有扩展钢套，所述扩展钢套外缠绕有浸润有树脂的玻璃纤维毡，所述扩展钢套包括螺旋设置的钢板，每匝所述钢板的两侧侧壁与相邻一匝钢板的侧壁贴合，所述车体连接有对扩展钢套两端施加相互远离拉力的拉伸装置，所述拉伸装置对扩展钢套施加拉力的同时对扩展钢套施加扭力，所述拉伸装置伸张时对扩展钢套施加扭力使钢板螺旋匝数增加。

通过采用上述技术方案，利用拉伸装置对扩展钢套两端施加拉力和扭力，使钢板螺旋匝数增加，从而导致扩展钢套的直径减小，其轴向长度增加，使扩展钢套可以在待修复的管道内移动。然后拉伸装置收缩，扩展钢套在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡贴紧于管道内壁，利用扩展钢套作为复合材料的支撑，提升了修复结构的结构强度，增加其抵抗外部净水压力、土压力和动荷载作用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钢板宽度方向的一侧侧壁开设有插接槽，所述钢板远离插接槽的侧壁固定连接有与插接槽适配的插接块，每匝所述钢板的插接块插接于相邻一匝钢板的插接槽内。

通过采用上述技术方案，利用插接块与插接槽的插接，增加相邻两匝钢板之间连接结构的强度，并且使相邻两匝钢板侧壁对齐，使扩展钢套内外壁更加平整。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述钢板处于自然状态时所述扩展钢套的直径大于被修复管径的直径。

通过采用上述技术方案，利用扩展钢套的弹力，将浸润有树脂的玻璃纤维毡贴紧于管道内壁，并且扩展钢套始终为管道提高向外的支撑力，使管道产生一个能平衡管道外部净水压力、土压力和动荷载作用的预应力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述拉伸装置包括支撑管和同轴穿设于支撑管内的拉伸轴，所述支撑管一端固定连接有液压缸，所述液压缸的活塞杆与拉伸轴通过圆锥滚子轴承转动连接，所述拉伸轴远离液压缸一端通过万向节连接有勾接结构，所述支撑管靠近液压缸的一端通过万向节连接有另一个勾接结构，两个所述勾接结构分别与扩展钢套的两端勾接。

通过采用上述技术方案，液压缸驱动拉伸轴和支撑管的相对滑移，从而带动两个勾接结构向相背或者相向的方向移动，实现对扩展钢套拉伸和收缩的控制。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述勾接结构包括固定连连接于万向节的支撑盘，两个勾接结构的所述支撑盘相背一侧的中心位置周向铰接有至少三个支撑杆，所述扩展钢套两端轴向开设有至少上个连接孔，所述支撑杆的自由端穿置于连接孔内。

通过采用上述技术方案，伸缩结构伸张时，支撑盘边缘对支撑杆提供支撑，使支撑杆对扩展钢套施加轴向力；当伸缩结构收缩时，支撑杆向远离支撑盘的方向转动，使的支撑杆向管道中心转动，最后支撑杆不在抵触扩展钢套，使扩展钢套脱离车体，便于挖修复装置从管道内取出。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑盘呈漏斗状，两个勾接结构的所述支撑盘的大径端朝向相背的方向。

通过采用上述技术方案，拉伸装置对扩展钢套施加轴向的拉力时，支撑杆与扩展钢套的轴向呈倾斜设置而不是垂直设置，减小支撑杆工作中的受到切应力，降低支撑杆断裂的可能性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述支撑杆包括与支撑盘铰接的倾斜杆，所述倾斜杆远离的一端固定连接有竖直杆，所述竖直杆插接于连接孔内。

通过采用上述技术方案，避免对扩展钢套施加轴向的拉力时，因为支撑杆的倾斜而使两端扩展钢套沿着倾斜的支撑杆儿收缩，使扩展钢套两端保持为相同直径的圆筒状。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述竖直杆套设有聚四氟乙烯滑动套，所述聚四氟乙烯滑动套与竖直杆呈轴向滑移连接。

通过采用上述技术方案，减小扩展钢套的直径扩张或收缩过程支撑杆与扩展钢套的摩擦力。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述拉伸轴外壁同轴开设有螺纹，所述支撑管内同轴固定连接有滚珠滑块，所述滚珠滑块与拉伸轴螺纹连接，所述螺纹螺旋方向与钢板的螺纹方向相同。

通过采用上述技术方案，对扩展钢套施加拉力的同时对其施加扭力，使其扭转，从而减小拉伸过程中相邻两匝钢板之间的间隙。

本发明的另一目的是提供一种管道非开挖修复装置，达到提升修复结构的结构强度的目的。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种管道非开挖修复方法，其特征在于，步骤1：浸润环氧树脂，将玻璃纤维毡浸润于环氧树脂中；步骤2：缠绕，玻璃纤维毡缠绕于处于自然状态下的扩展钢套；步骤3：拉伸，启动液压缸，使扩展钢套的直径收缩，扩展钢套两端通过胶带粘结有导电线；步骤4；进管，将车体放置于带修复的管道内，移动车体，使其移动至管道破损处；步骤5：释压，将液压缸收缩，使扩展钢套在其自身弹力作用下舒张；步骤6：加热，通过导电线对扩展钢套进行加热，使环氧树脂固化。

通过采用上述技术方案，利用拉伸装置对扩展钢套两端施加拉力和扭力，使钢板螺旋匝数增加，从而导致扩展钢套的直径减小，其轴向长度增加，使扩展钢套可以在待修复的管道内移动。然后拉伸装置收缩，扩展钢套在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡贴紧于管道内壁，最后通电加热扩展钢套，使扩展钢套加热环氧树脂，使环氧树脂固化。利用扩展钢套作为复合材料的支撑，提升了修复结构的结构强度，增加其抵抗外部净水压力、土压力和动荷载作用。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

其一，车体套设有扩展钢套，扩展钢套包括螺旋设置的钢板，扩展钢套外缠绕有浸润有树脂的玻璃纤维毡，车体连接有对扩展钢套两端施加相互远离拉力的拉伸装置，利用拉伸装置对扩展钢套两端施加拉力和扭力，使钢板螺旋匝数增加，从而导致扩展钢套的直径减小，其轴向长度增加，使扩展钢套可以在待修复的管道内移动。然后拉伸装置收缩，扩展钢套在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡贴紧于管道内壁，利用扩展钢套作为复合材料的支撑，提升了修复结构的结构强度，增加其抵抗外部净水压力、土压力和动荷载作用。

其二，钢板处于自然状态时所述扩展钢套的直径大于被修复管径的直径，利用扩展钢套的弹力，将浸润有树脂的玻璃纤维毡贴紧于管道内壁，并且扩展钢套始终为管道提高向外的支撑力，使管道产生一个能平衡管道外部净水压力、土压力和动荷载作用的预应力。

其三，拉伸轴外壁同轴开设有螺纹，支撑管内同轴固定连接有滚珠滑块，滚珠滑块与拉伸轴螺纹连接，所述螺纹螺旋方向与钢板的螺纹方向相同，对扩展钢套施加拉力的同时对其施加扭力，使其扭转，从而减小拉伸过程中相邻两匝钢板之间的间隙。

附图说明

图1为实施例1的整体结构图；

图2本实施例1的用于展示内部结构的剖面图，剖面图已逆时针旋转90°；

图3为图2的A部放大图；

图4为图2的B部放大图。

附图标记：100、车体；101、扩展钢套；102、玻璃纤维毡；103、拉伸装置；104、钢板；105、插接槽；106、插接块；107、支撑管；108、拉伸轴；109、液压缸；110、勾接结构；111、万向节；112、滚珠滑块；113、支撑盘；114、支撑杆；115、连接孔；116、倾斜杆；117、竖直杆；118、聚四氟乙烯滑动套；119、聚四氟乙烯板。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

实施例1：如图1所示，为本发明公开的一种管道非开挖修复装置，包括车体100，车体100套设有扩展钢套101，扩展钢套101外缠绕有浸润有树脂的玻璃纤维毡102，车体100连接有对扩展钢套101两端施加相背的拉力以及扭力的拉伸装置103。

如图2所示，扩展钢套101包括螺旋设置的钢板104，每匝钢板104的两侧侧壁与相邻一匝钢板104的侧壁贴合。钢板104处于自然状态时，扩展钢套101的直径大于被修复管径的直径。拉伸装置103对扩展钢套101两端施加相背的拉力，同时施加扭力，扭力的方向与钢板104的螺旋方向相同。钢板104在拉力和扭力的作用下其螺旋匝数增加，从而导致扩展钢套101的直径减小，其轴向长度增加，使扩展钢套101可以在待修复的管道内移动。然后拉伸装置103伸张，扩展钢套101在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡102贴紧于管道内壁，利用扩展钢套101作为复合材料的支撑，提升了修复结构的结构强度，增加其抵抗外部净水压力、土压力和动荷载作用。

如图3所示，为了防止相邻两匝钢板104错位，钢板104宽度方向的一侧侧壁开设有插接槽105，每匝钢板104的插接块106插接于相邻一匝钢板104的插接槽105内。利用插接块106与插接槽105的插接，增加相邻两匝钢板104之间连接结构的强度，并且使相邻两匝钢板104侧壁对齐，使扩展钢套101内外壁更加平整。插接槽105内延其长度方向固定连接有聚四氟乙烯板119。利用聚四氟乙烯板119的低摩擦力系数减小相邻两匝钢板104之间的摩擦力，同时增加相邻两匝钢板104之间的密封性。

如图2所示，拉伸装置103包括转动连接于车体100的支撑管107，支撑管107内同轴穿设有拉伸轴108。支撑管107和拉伸轴108可以相对轴向滑移和转动。支撑管107一端固定连接有液压缸109，液压缸109的活塞杆与拉伸轴108通过圆锥滚子轴承转动连接。拉伸轴108远离液压缸109一端通过万向节111连接有勾接结构110。支撑管107靠近液压缸109的一端通过万向节111连接有另一个勾接结构110。利用两个勾接结构110分别与扩展钢套101的两端勾接，从而当液压缸109伸张时，驱动拉伸轴108和支撑管107的相背方向滑移，两个勾接结构110向相背，实现对扩展钢套101轴向拉伸。

如图2所示，拉伸轴108外壁同轴开设有螺纹，支撑管107内同轴固定连接有滚珠滑块112，滚珠滑块112与拉伸轴108螺纹连接，螺纹螺旋方向与钢板104的螺纹方向相同。拉伸装置103对扩展钢套101施加拉力的同时，支撑管107和拉伸轴108反向转动，从而对扩展钢套101两端施加扭力，使扩展钢套101轴向拉伸过程中扭转，进而减小拉伸过程中相邻两匝钢板104之间的间隙。

如图2所示，勾接结构110包括固定连接于万向节111的支撑盘113，支撑盘113呈漏斗状，两个勾接结构110的支撑盘113的大径端朝向相背的方向。两个勾接结构110的支撑盘113相背一侧的中心位置周向铰接有三个支撑杆114，扩展钢套101两端轴向开设有三个连接孔115，支撑杆114的自由端穿置于连接孔115内。拉伸装置103伸张时，支撑盘113边缘对支撑杆114提供支撑，使支撑杆114对扩展钢套101施加轴向力；当伸缩结构收缩时，支撑杆114向远离支撑盘113的方向转动，使得支撑杆114向管道中心转动，最后支撑杆114不再抵触扩展钢套101，使扩展钢套101与车体100脱离，便于车体100从管道内取出。

如图4所示，支撑杆114包括与支撑盘113铰接的倾斜杆116，倾斜杆116远离的一端固定连接有竖直杆117，竖直杆117套设有聚四氟乙烯滑动套118，聚四氟乙烯滑动套118与竖直杆117呈轴向滑移连接，聚四氟乙烯滑动套118插至于连接孔115内。利用聚四氟乙烯滑动套118减小扩展钢套101的直径扩张或收缩过程支撑杆114与扩展钢套101的摩擦力。

本实施例的具体工作原理：利用拉伸装置103对扩展钢套101两端施加拉力和扭力，使钢板104螺旋匝数增加，从而导致扩展钢套101的直径减小，其轴向长度增加，使扩展钢套101可以在待修复的管道内移动。然后拉伸装置103收缩，扩展钢套101在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡102贴紧于管道内壁。利用扩展钢套101作为复合材料的支撑，提升了修复结构的结构强度，增加其抵抗外部净水压力、土压力和动荷载作用。

实施例2：为本发明公开的一种管道非开挖修复方法，主要包括以下步骤：

步骤1：浸润环氧树脂，将玻璃纤维毡102浸润于环氧树脂中，使环氧树脂充分进入玻璃纤维毡102空隙内。

步骤2：缠绕，玻璃纤维毡102缠绕于处于自然状态下的实施例1中所述的扩展钢套101。

步骤3：拉伸，启动液压缸109，使扩展钢套101的直径收缩，然后扩展钢套101两端通过胶带粘结有导电线。

步骤4：进管，将车体100放置于带修复的管道内，推动车体100，使其移动至管道破损处。

步骤5：释压，将液压缸109收缩，扩展钢套101在其自身弹力作用下舒张，将浸润有树脂的玻璃纤维毡102贴紧于管道内壁。

步骤6：加热，导电线与电源连通，使电流通过扩展钢套101，通过导电线对扩展钢套101进行加热，使环氧树脂固化。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (7)

1.一种管道非开挖修复装置，其特征在于，包括车体（100），所述车体（100）套设有扩展钢套（101），所述扩展钢套（101）外缠绕有浸润有树脂的玻璃纤维毡（102），所述扩展钢套（101）包括螺旋设置的钢板（104），每匝所述钢板（104）的两侧侧壁与相邻一匝钢板（104）的侧壁贴合，所述车体（100）连接有对扩展钢套（101）两端施加相互远离拉力的拉伸装置（103），所述拉伸装置（103）对扩展钢套（101）施加拉力的同时对扩展钢套（101）施加扭力，所述拉伸装置（103）伸张时对扩展钢套（101）施加扭力使钢板（104）螺旋匝数增加；所述钢板（104）宽度方向的一侧侧壁开设有插接槽（105），所述钢板（104）远离插接槽（105）的侧壁固定连接有与插接槽（105）适配的插接块（106），每匝所述钢板（104）的插接块（106）插接于相邻一匝钢板（104）的插接槽（105）内；所述钢板（104）处于自然状态时所述扩展钢套（101）的直径大于被修复管道的直径；所述拉伸装置（103）包括支撑管（107）和同轴穿设于支撑管（107）内的拉伸轴（108），所述支撑管（107）一端固定连接有液压缸（109），所述液压缸（109）的活塞杆与拉伸轴（108）通过圆锥滚子轴承转动连接，所述拉伸轴（108）远离液压缸（109）一端通过万向节（111）连接有勾接结构（110），所述支撑管（107）靠近液压缸（109）的一端通过万向节（111）连接有另一个勾接结构（110），两个所述勾接结构（110）分别与扩展钢套（101）的两端勾接。

2.根据权利要求1所述的一种管道非开挖修复装置，其特征在于：所述勾接结构（110）包括固定连接于万向节（111）的支撑盘（113），两个勾接结构（110）的所述支撑盘（113）相背一侧的中心位置周向铰接有至少三个支撑杆（114），所述扩展钢套（101）两端轴向开设有至少三个连接孔（115），所述支撑杆（114）的自由端穿置于连接孔（115）内。

3.根据权利要求2所述的一种管道非开挖修复装置，其特征在于：所述支撑盘（113）呈漏斗状，两个勾接结构（110）的所述支撑盘（113）的大径端朝向相背的方向。

4.根据权利要求3所述的一种管道非开挖修复装置，其特征在于：所述支撑杆（114）包括与支撑盘（113）铰接的倾斜杆（116），所述倾斜杆（116）远离的一端固定连接有竖直杆（117），所述竖直杆（117）插接于连接孔（115）内。

5.根据权利要求4所述的一种管道非开挖修复装置，其特征在于：所述竖直杆（117）套设有聚四氟乙烯滑动套（118），所述聚四氟乙烯滑动套（118）与竖直杆（117）呈轴向滑移连接。

6.根据权利要求5所述的一种管道非开挖修复装置，其特征在于：所述拉伸轴（108）外壁同轴开设有螺纹，所述支撑管（107）内同轴固定连接有滚珠滑块（112），所述滚珠滑块（112）与拉伸轴（108）螺纹连接，所述螺纹螺旋方向与钢板（104）的螺纹方向相同。

7.一种使用权利要求1所示装置的管道非开挖修复方法，其特征在于，步骤1：浸润环氧树脂，将玻璃纤维毡（102）浸润于环氧树脂中；步骤2：缠绕，玻璃纤维毡（102）缠绕于处于自然状态下的扩展钢套（101）；步骤3：拉伸，启动液压缸（109），使扩展钢套（101）的直径收缩，扩展钢套（101）两端通过胶带粘结有导电线；步骤4；进管，将车体（100）放置于待修复的管道内，移动车体（100），使其移动至管道破损处；步骤5：释压，将液压缸（109）收缩，使扩展钢套（101）在其自身弹力作用下舒张；步骤6：加热，通过导电线对扩展钢套（101）进行加热，使环氧树脂固化。

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