CN114323969A - 一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，利用刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置，测试装置包括刚性管道、注水管、内衬修复结构、注水机构和水压监测仪；注水管上环形翻边的设置可将注水管限位于注水孔内，向刚性管道和内衬修复结构之间注入高压水时，可避免注水管在高压水的作用下被挤压出注水孔；利用注水机构将水压入内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间；注水机构持续加压，监测内衬修复结构的形状变化、内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间的漏水情况，利用水压监测仪监测注水压力；当内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间出现漏水时，停止注水，并记录漏水时的注水压力，可得到刚性管道局部内衬外压承载性能。
Description
技术领域
本发明涉及地下管道修复加固技术领域，尤其涉及一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法。
背景技术
混凝土类管道是城镇排水管道常用的管材，然后随着混凝土管道埋设年代的增加，部分混凝土管道出现裂缝、渗漏等病害，为减小灾害的发生，急需对现有管道进行修复。对于局部破裂渗漏的混凝土管道，采用不锈钢圈扩张局部内衬修复是方便、快捷、造价低的非开挖修复技术，因此得到广泛应用，并被例入到国家行业标准中。然而对于混凝土管采用扩张圈局部内衬所能承受的外部水压的研究资料比较匮乏。
因此，合理确定不锈钢圈扩张局部内衬修复的设计壁厚是亟待解决的问题，有必要提出一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，解决上述现有技术中存在的问题。
发明内容
有鉴于此，为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法。
本发明的实施例提供一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，利用刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置，所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置包括：
刚性管道，顶壁贯穿设有注水孔；
注水管，包括连接管及自所述连接管下端向外凸伸形成的环形翻边，所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁相适配，所述注水管上端从所述注水孔穿出以使所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁相贴合，所述连接管密封安装于所述注水孔内；
内衬修复结构，安装于所述刚性管道内，与所述环形翻边相对，且与所述刚性管道内侧壁密封贴合；
注水机构，向所述连接管内注入高压水；以及，
水压监测仪，用于监测所述高压水的压力；
所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法包括以下步骤：
S1利用所述注水机构向所述连接管内注水，将水压入所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间；
S2所述注水机构持续加压，监测所述内衬修复结构的形状变化、所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间的漏水情况，利用水压监测仪监测注水压力；
S3当所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间出现漏水时，停止注水，并记录漏水时的注水压力，可得到刚性管道局部内衬外压承载性能。
进一步地，设有多个不同参数的所述刚性管道和多个不同参数的所述内衬修复结构，步骤S3之后，还包括：
S4通过改变所述刚性管道和所述内衬修复结构的参数按步骤S1-S3进行测试，并分析不同参数的刚性管道、不同参数的内衬修复结构所能承受的外部水压力，得到最佳性能指标。
进一步地，所述刚性管道为混凝土管道，所述内衬修复结构包括扩张圈及所述扩张圈外围套设的环形密封套，所述扩张圈内径扩张以使所述环形密封套外侧面与所述刚性管道内侧壁、所述环形翻边相抵，以密封所述扩张圈和所述刚性管道；和/或，
所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁之间设有管内环形橡胶垫；和/或，
所述注水机构包括水箱、加压泵和高压水管，所述高压水管一端与所述连接管上端连接，另一端依次与所述加压泵、水箱连接，所述高压水管上设有阀门，所述水压监测仪用于监测所述高压水管内的水压。
进一步地，所述注水孔内侧壁与所述连接管外侧壁之间填充有密封填充物。
进一步地，所述密封填充物为微膨胀水泥；和/或，
所述注水孔呈漏斗形设置。
进一步地，所述连接管上端穿出所述注水孔的部分设有外螺纹，所述外螺纹与螺母配合以使所述连接管固定于所述注水孔内。
进一步地，所述螺母与所述刚性管道之间设有弧形压板，所述弧形压板与所述刚性管道外侧壁相适配，且贯穿设有供所述连接管穿过的让位孔。
进一步地，所述弧形压板与所述刚性管道之间设有管外环形橡胶垫。
进一步地，还包括监测机构，所述监测机构用于监测所述内衬修复结构的形状变化。
进一步地，所述监测机构包括应变片，所述应变片安装于所述内衬修复结构上；和/或，
所述监测机构包括图像采集设备，所述图像采集设备与所述内衬修复结构相对。
本发明的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：利用注水机构向连接管内注水，将水压入内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间；注水机构持续加压，监测内衬修复结构的形状变化、内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间的漏水情况，利用水压监测仪监测注水压力；当内衬修复结构和刚性管道内侧壁之间出现漏水时，停止注水，并记录漏水时的注水压力，可得到该刚性管道内衬修复结构外压承载性能。
注水管上环形翻边的设置，可将注水管限位于注水孔内，向刚性管道和内衬修复结构之间注入高压水时，可避免注水管在高压水的作用下被挤压出注水孔。
通过设有多个不同参数的刚性管道和多个不同参数的内衬修复结构，根据试验数据可分析不同参数的刚性管道、不同参数的内衬修复结构所能承受的外部水压力，得到最佳性能指标，为施工设计提供指导。
附图说明
图1是本发明提供的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置一实施例的结构示意图；
图2是图1中A处的局部放大示意图；
图3是图1中注水管的结构示意图。
图中：刚性管道1、注水孔1a、注水管2、连接管2a、环形翻边2b、管内环形橡胶垫2c、内衬修复结构3、扩张圈3a、环形密封套3b、注水机构4、水箱4a、加压泵4b、高压水管4c、阀门4d、水压监测仪5、螺母6、弧形压板7、管外环形橡胶垫8、密封填充物9。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
请参见图1至图3，本发明的实施例提供一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，利用刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置，所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置包括刚性管道1、注水管2、内衬修复结构3、注水机构4、水压监测仪5和监测机构。
刚性管道1顶壁贯穿设有注水孔1a，注水管2包括连接管2a及自所述连接管2a下端向外凸伸形成的环形翻边2b，所述环形翻边2b与所述刚性管道1内侧壁相适配，所述注水管2上端从所述注水孔1a穿出以使所述环形翻边2b与所述刚性管道1内侧壁相贴合，所述连接管2a密封安装于所述注水孔1a内。
注水管2上环形翻边2b的设置，可将注水管2限位于注水孔1a内，通过注水管2向刚性管道1和内衬修复结构3之间注入高压水时，可避免注水管2在高压水的作用下被挤压出注水孔1a。
所述环形翻边2b与所述刚性管道1内侧壁之间设有管内环形橡胶垫2c，管内环形橡胶垫2c具有弹性，对环形翻边2b施加向上的压力，可保证环形翻边2b与刚性管道1内侧壁之间没有缝隙，从而保证其密封性。
具体地，所述连接管2a上端穿出所述注水孔1a的部分设有外螺纹，所述外螺纹与螺母6配合以使所述连接管2a固定于所述注水孔1a内，通过螺纹连接的方式使连接管2a安装简便。
所述螺母6与所述刚性管道1之间设有弧形压板7，所述弧形压板7与所述刚性管道1外侧壁相适配，且贯穿设有供所述连接管2a穿过的让位孔，增大与刚性管道1之间的接触面积，从而增大连接管2a安装于注水孔1a内的稳定性。弧形压板7顶部呈平直设置，使螺母6底面与弧形压板7顶面更好地相贴合，使螺母6与连接管2a连接强度更大。
所述弧形压板7与所述刚性管道1之间设有管外环形橡胶垫8，可增大弧形压板7与刚性管道1之间的摩擦力，同时在螺母6旋转对弧形压板7施加向下的压力时，可对刚性管道1起到缓冲作用，避免对刚性管道1造成破坏。
所述注水孔1a内侧壁与所述连接管2a外侧壁之间填充有密封填充物9，密封填充物9可以为密封胶，本实施例中，所述密封填充物9为微膨胀水泥，利用微膨胀水泥，便于将密封填充物9注入至连接管2a和注水孔1a内侧壁之间，微膨胀水泥在硬化过程中体积不会发生收缩，略有膨胀，可保证注水孔1a内侧壁与连接管2a之间的密封性。
进一步的，所述注水孔1a呈漏斗形设置，使得注水孔1a上端与连接管2a外侧壁之间的间距较大，以便更容易地向注水孔1a内注入微膨胀水泥，优选地，注水孔1a内侧壁的倾斜角度为5°-10°。
其他实施例中，连接管2a与注水孔1a之间可设有密封圈，通过与密封圈的摩擦作用，将连接管2a固定于注水孔1a内。
本实施例中，所述刚性管道1为混凝土管道，所述内衬修复结构3包括扩张圈3a及所述扩张圈3a外围套设的环形密封套3b，所述扩张圈3a内径扩张以使所述环形密封套3b外侧面与所述刚性管道1内侧壁、所述环形翻边2b相抵，以密封所述扩张圈3a和所述刚性管道1。
环形密封套3b可以为橡胶密封套或硅胶密封套等，密封套具有较好的密封性。扩张圈3a为不锈钢材质，其内径为可变化的，扩张圈3a上设有锁止结构，扩张机构将其内径扩大后，利用锁止结构可将扩张圈3a的内径固定，扩张圈3a为现有技术，在此不做具体描述。
其他实施例中，刚性管道1也可以为陶土管、钢管、玻璃钢管以及塑料类刚性管道1等，内衬修复结构3也可以为CIPP内衬修复、热塑成型内衬修复等。
注水机构4向所述连接管2a内注入高压水，高压水持续被注入至内衬修复结构3和刚性管道1之间，水压监测仪5用于监测所述高压水的压力。
具体地，所述注水机构4包括水箱4a、加压泵4b和高压水管4c，所述高压水管4c一端与所述连接管2a上端连接，另一端依次与所述加压泵4b、水箱4a连接，所述高压水管4c上设有阀门4d，所述水压监测仪5用于监测所述高压水管4c内的水压。
所述监测机构用于监测所述内衬修复结构3的形状变化，具体地，监测机构包括应变片和图像采集设备，所述应变片安装于所述内衬修复结构3上，图像采集设备为工业相机或摄像机等，所述图像采集设备与所述内衬修复结构3相对。
所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法包括以下步骤：
S1利用所述注水机构4向所述连接管2a内注水，将水压入所述内衬修复结构3和所述刚性管道1内侧壁之间；
S2所述注水机构4持续加压，监测所述内衬修复结构3的形状变化、所述内衬修复结构3和所述刚性管道1内侧壁之间的漏水情况，利用水压监测仪5监测注水压力；
S3当所述内衬修复结构3和所述刚性管道1内侧壁之间出现漏水时，停止注水，并记录漏水时的注水压力，以得到该刚性管道1内衬修复结构3外压承载性能。
S4设有多个不同参数的所述刚性管道1和多个不同参数的所述内衬修复结构3，例如刚性管道1的壁厚、内径、外径等参数不同，内衬修复结构3为扩张圈3a和环形密封套3b时，扩张圈3a的厚度等参数不同，环形密封套3b的材质、硬度等不同。通过改变所述刚性管道1和所述内衬修复结构3的参数按步骤S1-S3进行测试，并进行数据分析。
通过设有多个不同参数的刚性管道1和多个不同参数的内衬修复结构3，根据试验数据可分析不同参数的刚性管道1、不同参数的内衬修复结构3所能承受的外部水压力，得到最佳性能指标，为施工设计提供指导。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，利用刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置，所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试装置包括：
刚性管道，顶壁贯穿设有注水孔；
注水管，包括连接管及自所述连接管下端向外凸伸形成的环形翻边，所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁相适配，所述注水管上端从所述注水孔穿出以使所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁相贴合，所述连接管密封安装于所述注水孔内；
内衬修复结构，安装于所述刚性管道内，与所述环形翻边相对，且与所述刚性管道内侧壁密封贴合；
注水机构，向所述连接管内注入高压水；以及，
水压监测仪，用于监测所述高压水的压力；
所述刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法包括以下步骤：
S1利用所述注水机构向所述连接管内注水，将水压入所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间；
S2所述注水机构持续加压，监测所述内衬修复结构的形状变化、所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间的漏水情况，利用水压监测仪监测注水压力；
S3当所述内衬修复结构和所述刚性管道内侧壁之间出现漏水时，停止注水，并记录漏水时的注水压力，可得到刚性管道局部内衬外压承载性能。
2.如权利要求1所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，设有多个不同参数的所述刚性管道和多个不同参数的所述内衬修复结构，步骤S3之后，还包括：
S4通过改变所述刚性管道和所述内衬修复结构的参数按步骤S1-S3进行测试，并分析不同参数的刚性管道、不同参数的内衬修复结构所能承受的外部水压力，得到最佳性能指标。
3.如权利要求1或2所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述刚性管道为混凝土管道，所述内衬修复结构包括扩张圈及所述扩张圈外围套设的环形密封套，所述扩张圈内径扩张以使所述环形密封套外侧面与所述刚性管道内侧壁、所述环形翻边相抵，以密封所述扩张圈和所述刚性管道；和/或，
所述环形翻边与所述刚性管道内侧壁之间设有管内环形橡胶垫；和/或，
所述注水机构包括水箱、加压泵和高压水管，所述高压水管一端与所述连接管上端连接，另一端依次与所述加压泵、水箱连接，所述高压水管上设有阀门，所述水压监测仪用于监测所述高压水管内的水压。
4.如权利要求1或2所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述注水孔内侧壁与所述连接管外侧壁之间填充有密封填充物。
5.如权利要求4所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述密封填充物为微膨胀水泥；和/或，
所述注水孔呈漏斗形设置。
6.如权利要求1或2所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述连接管上端穿出所述注水孔的部分设有外螺纹，所述外螺纹与螺母配合以使所述连接管固定于所述注水孔内。
7.如权利要求6所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述螺母与所述刚性管道之间设有弧形压板，所述弧形压板与所述刚性管道外侧壁相适配，且贯穿设有供所述连接管穿过的让位孔。
8.如权利要求7所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述弧形压板与所述刚性管道之间设有管外环形橡胶垫。
9.如权利要求1或2所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，还包括监测机构，所述监测机构用于监测所述内衬修复结构的形状变化。
10.如权利要求9所述的刚性管道内衬修复结构外压承载性能测试方法，其特征在于，所述监测机构包括应变片，所述应变片安装于所述内衬修复结构上；和/或，
所述监测机构包括图像采集设备，所述图像采集设备与所述内衬修复结构相对。
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