专利名称：地下管道和检查井的非开挖整体修复方法
技术领域：
本发明涉及一种对损坏的市政排水管道、农业用水、工业用水及自来水管道、煤气管道等地下管道以及检查井进行整体修复的整体修复技术的改良发明；更具体地，本发明涉及一种对上述损坏的地下管道和检查井进行整体修复的非开挖整体修复方法及其修复用增强材料。
背景技术：
以往，如市政排水管道、农业用水、工业用水及自来水管道、煤气管道等地下管道以及检查井(阴宑)遭到损坏时，为对其遭到损坏段进行修复，通常必须将上述管道损坏段地面进行开挖，对所述损坏段管道进行替换。显然，上述对损坏的地下管道和检查井地段开挖后进行整体修复的方法费工、费时、且效率低、成本大。
近年来，已有人已开发、并在实际应用中使用了对上述损坏的地下管道和检查井段进行整体修复的非开挖整体修复方法，所述地下管道或检查井的整体修复施工方法系在对已经陈旧损坏的市政排水管道、农业用水、工业用水及自来水管道、煤气管道等地下管道以及检查井进行修复时，在已损坏的旧有地下管道或既有检查井的内部，插入其外径小于旧有地下管道或既有检查井内径的管道内衬材料或检查井内衬材料之后，在已损坏的旧有地下管道和管道内衬材料之间，或在已损坏的既有检查井和检查井内衬材料之间注入粘结、固化用填充浆料，以使硬化的管道内衬材料和管道由凝固、硬化的粘结、固化用填充浆料被坚固地结合在一起。
例如，在整体修复已经陈旧和损坏的管道时，把浸渍有硬化性树脂的管状树脂吸收材料制作的修复用管道内衬材料，利用液体压力将该材料翻转插入管道的内部，利用液体压力使内衬材料膨胀并使之紧贴于管道内侧，然后利用热水加热内衬材料，以使所述内衬材料在管道内硬化形成刚性管。在这个刚性管和既有陈旧管之间的缝隙中填充水泥浆料或树脂灰浆等。以使硬化的内衬材料和管道或检查井由凝固、硬化的粘结、固化用填充浆料坚固地结合。
然而，根据上述修复施工方法，由于已经硬化成刚性管的管道内衬材料和管道由凝固、硬化的粘结、固化用填充浆料坚固地结合在一起，作用在旧有地下管道的外压和活负荷等的载荷会在管道内衬材料上作用为拉伸应力。为此，管道内衬材料需要较大的抗拉伸强度的要求。
再者，管道内部的压力也会在内衬材料上作用拉伸应力，这种情况也同样要求管道内衬材料具要较高的抗拉伸应力的强度要求。
为此，当管道上有很大的负载作用，以及在管道的直径较大的情况下，需要将管道内衬材料的厚度作得很厚。
另一方面，管道内衬材料如果很厚的话，在施工时对该管道内衬材料的操作变的十分困难，会导致施工性能的恶化和施工成本的增高。
本发明是针对上述问题而作。本发明的主要目的在于提供一种地下管道和检查井的非开挖整体修复方法及其修复用增强材料。通过在旧有地下管道内部设置增强材料，分担作用在管道内衬材料上的拉伸应力，由此，可把整体管道内衬材料的厚度控制在最小限度，以改善施工性能和降低施工成本。
发明内容
为达到上述目的，本发明的第一技术方案是这样一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法所述非开挖整体修复方法在旧有地下管道或者既有检查井的内部，插入其外径比旧有地下管道或者既有检查井的内径要小的管道内衬材料或者检查井内衬材料之后，在旧有地下管道和管道内衬材料之间，或者在既有检查井和检查井内衬材料之间注入粘结、固化用填充浆料，以使硬化的管道内衬材料和管道由凝固、硬化的粘结、固化用填充浆料被坚固地结合在一起，其特征在于，在旧有地下管道或者既有检查井的内部插入上述的管道内衬材料或者检查井内衬材料之前，在旧有地下管道的内壁面或者检查井的内壁面上设置增强材料，然后，在旧有地下管道和管道内衬材料之间或者在既有检查井和内衬材料之间注入所述粘结、固化用填充浆料。
本发明的第二技术方案是这样一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法其中，将所述的增强材料支撑，并固定在旧有地下管道或者既有检查井的内壁上。
本发明的第三技术方案是这样一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法其中，所述的增强材料由钢丝网或钢筋构成。
本发明的第四技术方案是这样一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法其中，所述的粘结、固化用填充浆料采用水泥浆。
本发明的第五技术方案是这样一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法其中，所述的粘结、固化用填充浆料采用水泥浆和树脂灰浆。
较好的是，本发明的水泥浆为无收缩水泥，膨胀水泥。
又，较好的是，本发明的树脂灰浆使用不饱和聚酯，环氧树脂，聚氨基甲酸酯。
较好的是，在本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法中，在所述的粘结、固化用填充浆料中掺入0-30％的树脂灰浆。
又，较好的是，在本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法中，所述的粘结、固化用填充浆料中掺入0-3％的混溶剂和0-8％的乳胶液。
更好的是，在本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法中，在所述的粘结、固化用填充浆料中掺入5-10％的树脂灰浆。
又，更好的是，在本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法中，在所述的粘结、固化用填充浆料中掺入1-2％的混溶剂和2-4％的乳胶液。
根据本发明，由于在旧有地下管道和管道内衬材料或者既有检查井和检查井内衬材料之间设置了增强材料，其结果，可以抑制直接作用在管道内衬材料以及检查井内衬材料上的拉伸应力，把这些内衬材料的厚度控制在最小限度，在对管道和检查井整体进行施工时对内衬材料的操作变的容易的同时，降低了内衬材料的成本。
根据本发明，可对数十-数百米，如10-500米的地下管道进行非开挖整体修复。较好的是，对数十-二、三百米的地下管道进行非开挖整体修复。
图1为本发明的实施形态1中设置了增强材料后的管道的剖视图。
图2所示为图1的A-A线剖视图。
图3所示为本发明的实施形态1中表示的管道内衬材料翻转插入管道内的作业状况示意图。
图4所示为本发明的实施形态1中表现管道内衬材料硬化工序的管道剖视图。
图5所示为本发明的实施形态1中表示粘结、固化用填充浆料工序的管道剖视图。
图6所示为本发明的实施形态1中修复后的管道剖视图。
图7为图6的B-B线剖视图。
图8所示为本发明的增强材料的各种形态图。
图9所示为本发明的实施形态1中表示变形例的剖视图。
图10所述为本发明的实施形态2中设置了增强材料后的检查井的剖视示意图。
图11为图10的C-C线剖视图。
图12为本发明的实施形态2中表示管道内衬材料翻转插入管道内作业的检查井剖视示意图。
图13为本发明的实施形态2中表现管道内衬材料硬化工序的检查井剖视示意图。
图14为本发明的实施形态2中表示粘结、固化用填充浆料工序的检查井示意图。
图15为本发明的实施形态2中修复后的检查井剖视示意图。
图16为图15的D-D线剖视图。
图中，1为管道(液体输送设施)，2，12为增强材料，3，13为螺钉，4为管道内衬材料，5，15为热水管，6，16粘结、固化用填充浆料，7，17为注浆孔，8，18注浆管，11为检查井(液体输送设施)，14为检查井内衬材料，19为排水管。
具体实施例方式
以下，参照附图，就本发明的实施形态进行说明。
实施形态1对100米长的地下管道进行非开挖整体修复图1～图7是本发明的按施工顺序表示的断面图，图1是设置了增强材料后的管道横向剖视图。图2是图1的A-A线剖视图。图3是表示管道内衬材料反转插入管道内时作业的管道横向剖视图。图4是表现管道内衬材料硬化工序的管道横向剖视图。图5是表示粘结、固化用填充浆料工序的管道横向剖视图，图6是修复后的管道横向剖视图，图7是图6的B-B线剖视图。
在图中，1是埋设在地下的下水道管，煤气管等管道。在对管道1进行整体修复时，如图1及图2中所示，把比管道1的内径稍小的外形为圆筒形的增强材料2，用多个螺钉3固定在管道1的内壁上，同时，在该增强材料2和管道1的内壁间形成有5.0mm～200mm的间隙。
在这里，上述增强材料2可以是如图8(a)所表示的钢丝网2A、如图8(b)所示的板条2B，如图8(c)所示的钢筋2C，或如图8(d)所示的金属丝网2D等。此外，也可以使用未图示的PC线钢、H型钢、玻璃纤维等，但是，最适合的是如图8(a)所示的钢丝网。
图9是采用钢筋2E作为增强材料2时的剖视图。在此情况下，沿着管道1的内壁，按其内壁形状把直线钢筋弯曲成圆形，根据其对弯曲变形抗衡的复原力，钢筋2E会紧贴在管道1的内壁上，并被固定。
如前所述，在管道1的内部设置增强材料2后，如图3所示，采用空气压或水压等的流体压，将管道内衬材料4反转插入设置于管道1内的上述增强材料2的内部。此时，管道内衬材料4是由浸渍有未硬化的热硬化性树脂的聚氨基甲酸酯纤维，维尼纶等形成的管状无纺布，其表面由聚乙烯等的密封性高的塑料胶膜覆盖而成。在管状无纺布内浸渍的热硬化性树脂采用不饱和聚酯树脂，乙烯基酯树脂，环氧树脂等。
将管道内衬材料4翻转插入在设置有增强材料的管道1内后，在管道内衬材料4的内部作用流体压力，使该管道内衬材料4膨胀，如图4所示，把管道内衬材料4紧压在增强材料的内表面上，在内衬材料4内灌入热水进行加热。这样，在增强材料的内部形成由具有刚性的内衬材料4形成的塑料内衬管。
另外，根据本实施形态，在管道内衬材料4翻转入管道1里面后，在管道1内形成了刚性的塑料管。
又，也可以使用塑料制的块体在管道内组装的方式在管道内形成整体塑料管。
在增强材料2的内部形成作为刚性的整体塑料管子后，如图5所示，在整体管道1和增强材料2之间所形成的间隙内注入粘结、固化用填充浆料6。粘结、固化用填充浆料6主要采用水泥浆，水泥浆有普通高炉水泥、无收缩水泥及膨胀水泥等。
这里，在本实施形态中注入粘结、固化用填充浆料6时，采用了在管道内衬材料4和增强材料2上形成一个注浆用孔7，并连接上注浆管8，从这个注浆管8把浆料6注入到旧有地下管道1和增强材料2之间的间隙内的注入粘结、固化用填充浆料的方法。但也可以采用从管道端部直接注入浆料6的注入粘结、固化用填充浆料的方法。
如果把粘结、固化用填充浆料6一次性注满时，会对管道内衬材料4产生浮力和外压等的负荷，所以最好是分2～5次把粘结、固化用填充浆料注完。在这个情况下，较好的是，在确认第一次填充的浆料6完全固化之后，再实施第2次以后的填充注浆。同时，为了防止因为浮力而使管道内衬材料4浮起，也可以在管道内衬材料4的内部积水的状态下进行浆料6的填充。
注入到管道1和增强材料2之间的间隙内的浆料6硬化后，如图6及图7所示，籍由浆料6使管道内衬材料4和增强材料2与管道1坚固地结合在一起。
以往，虽然对管道1的一连串整体修复工作已结束，但是，作用在管道1上的外压中的土压和活负荷等会在管道内衬材料4引起拉伸应力。但是在本实施形态中，由于在管道1和内衬材料4之间设置了增强材料2，作用在管道内衬材料4上的拉伸应力会被增强材料2分担。其结果，作用在管道内衬材料4上面的拉伸应力会被减小，由此，可以达到把内衬材料的厚度控制在最小限度，在对管道进行施工时易于对内衬材料进行操作，并进一步降低内衬材料成本的目的。
实施形态2对300米长的地下管道进行非开挖整体修复图10～图16是本发明的按施工顺序表示的断面图。图10是设置了增强材料后的检查井的剖视图。图11是图10的C-C线剖视图。图12是表示管道内衬材料插入检查井内作业的检查井剖视图。图13是表现管道内衬材料硬化工序的检查井剖视图。图14是表示粘结、固化用填充浆料工序的检查井剖视图，图15是修复后的检查井剖视图，图16是图15的D-D线剖视图。
在图中，11是被埋设在地下的检查井。在对检查井11整体进行修复时，如图10及图11中所示，把其直径比检查井11的内径稍小的圆筒形增强材料12，用多个螺钉13固定在检查井11的内壁上，在该增强材料12和检查井11的内壁间形成5.0mm～200mm的间隙。
上述的增强材料12，系采用与如前所述的形态1中相同的材料(参考图8)。或者作为增强材料在采用钢筋2E的情况下，和图9所示相同，根据其抗衡弯曲变形的复原力，钢筋2E紧贴在检查井11的内壁上，并被固定。
如前所述，在将增强材料12设置于检查井11整体内壁上后，如图12所示，将检查井内衬材料14从检查井的上方插入井内，并固定在设置于检查井11内的所述增强材料12的内壁。在这里，检查井内衬材料14由在管状无纺布内浸渍有热硬化性树脂等构成，和实施形态1中管道内衬材料4相同。
在将检查井内衬材料14插入设置有增强材料12的检查井11内后，在检查井内衬材料14的内部作用流体压力，使该检查井内衬材料14膨胀。此时，如图13所示，检查井内衬材料14被紧压在增强材料12的内表面。在内衬材料14内灌入热水进行加热，在增强材料的内部形成具有刚性的塑料内衬管。这时，为加热检查井内衬材料14而在其内部残留的热水通过配水管19排出，经再加热后用配水管再次送入用以加热检查井内衬材料。
根据本实施形态，在将检查井内衬材料14翻转入检查井11里面后，在检查井整体11内形成了刚性的整体塑料管。但是，也可以使用塑料制的块体在检查井内组装的方式在检查井内形成整体塑料管。
如前所述，内衬材料14在增强材料12的内部形成刚性管的整体塑料管后，如图14所示，在检查井11和增强材料12之间所形成的间隙内注入粘结、固化用填充浆料16。在本实施形态中，在注入粘结、固化用填充浆料16时，采用了在检查井内衬材料14和增强材料12上打一个注浆用孔17，连接上注浆管18，从这个注浆管18把浆料16注入到既有检查井11和增强材料12的之间的间隙内的注浆方法。
粘结、固化用填充浆料16采用水泥浆和树脂灰浆的混合浆料。所述树脂灰浆对水泥浆的混合比例在30％以下，较好的是5-8％。所述水泥浆和水泥浆有普通高炉水泥、无收缩水泥及膨胀水泥。所述树脂灰浆使用不饱和聚酯，环氧树脂，聚氨基甲酸酯等树脂材料。
注入到检查井11和增强材料12之间的间隙内的浆料16硬化后，通过浆料16使检查井内衬材料14，增强材料12与检查井11坚固地结合在一起，作用在检查井11上的外压中的土压和活负荷等对检查井内衬材料14形成的拉伸应力会被检查井11和检查井内衬材料14之间设置的增强材料12分担。这样，作用在检查井内衬材料14上面的拉伸应力会被减小，由此，可达到把内衬材料的厚度控制在最小限度，在对检查井进行整体修复施工时易于对内衬材料操作，降低内衬材料成本的目的。
实施形态3除了粘结、固化用填充浆料6采用对总重100％的水泥浆混合有0-3％，较好的是1-2％的混溶剂和0-8％，较好的是2-4％的乳胶液的混合浆料，地下管道长150米之外，其他如同实施形态1，进行本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法。
实施形态4除了粘结、固化用填充浆料16采用对总重100％的水泥浆和树脂灰浆的混合浆料混合有0-3％，较好的是1-2％的混溶剂和0-8％，较好的是2-4％的乳胶液的混合浆料，地下管道长200米之外，其他如同实施形态2，进行本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法。
实施形态5除了粘结、固化用填充浆料16采用对总重100％的水泥浆和树脂灰浆的混合浆料混合有0-3％，较好的是1-2％的混溶剂和0-8％，较好的是2-4％的乳胶液的混合浆料，对直径约1米的检查井进行修复之外，其他如同实施形态2，进行本发明的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法。
发明的效果从上述说明可以明确地得知，根据本发明，在对损坏的市政排水管道、农业用水、工业用水及自来水管道、煤气管道等地下管道以及检查井进行整体修复时，无须度上述管道损坏段地面进行开挖，所述整体修复方法省工、省时、且效率高、成本低。另外，由于在损坏的旧有地下管道和管道内衬材料或者既有检查井和检查井内衬材料之间设置了增强材料，抑制了直接作用在管道内衬材料以及检查井内衬材料上的拉伸应力，使得作用在管道内衬材料或者检查井内衬材料上面的拉伸应力减小，由此，可获得把这些内衬材料的厚度控制在最小限度，在对管道和检查井整体进行施工时易于对内衬材料操作，降低内衬材料成本的效果。
另外，由上可知，所述粘结、固化用填充浆料采用混合有树脂浆的水泥浆混合浆料时，其牢度、凝固力、耐久性更好，但其成本虽树脂使用量的增加而增大。所述粘结、固化用填充浆料采用混合有0-3％，较好的是1-2％的混溶剂和0-8％，较好的是2-4％的乳胶液的混合浆料的水泥浆时，其牢度、凝固力、耐久性、加工性也得到较大的提高，且可维持较低的使用成本。
权利要求
1.一种地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，所述非开挖整体修复方法系在旧有地下管道或者既有检查井的内部，插入其外径比旧有地下管道或者既有检查井的内径要小的管道内衬材料或者检查井内衬材料，然后，在旧有地下管道和管道内衬材料之间，或者在既有检查井和检查井内衬材料之间注入粘结、固化用填充浆料，以使硬化的管道内衬材料和管道由粘结、固化用填充浆料被坚固地结合在一起，其特征在于，在旧有地下管道或者既有检查井的内部插入上述管道内衬材料或者检查井内衬材料之前，在旧有地下管道的内壁面或者检查井的内壁面上设置增强材料，然后，在旧有地下管道和管道内衬材料之间或者在既有检查井和内衬材料之间注入所述粘结、固化用填充浆料。
2.如权利要求1所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，将所述的增强材料支撑、并固定在旧有地下管道或者既有检查井的内壁。
3.如权利要求1所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述的增强材料由钢丝网或钢筋构成。
4.如权利要求1所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述的粘结、固化用填充浆料采用水泥浆。
5.如权利要求1或4所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述的粘结、固化用填充浆料中掺入0-30％的树脂灰浆。
6.如权利要求1或4所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述的粘结、固化用填充浆料中掺入0-3％的混溶剂，0-8％的乳胶液。
7.如权利要求4所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述水泥浆为无收缩水泥，膨胀水泥浆。
8.如权利要求5所述的地下管道或检查井的非开挖整体修复方法，其特征在于，所述树脂灰浆使用不饱和聚酯，环氧树脂，聚氨基甲酸酯。
全文摘要
一种地下管道或检查井(窨井)的非开挖整体修复方法，所述方法系在损坏的旧有地下管道或者既有检查井内部，插入其外径小于所述管道或既有检查井内径的管道内衬材料或检查井内衬材料，然后，在所述管道和管道内衬材料之间，或在既有检查井和检查井内衬材料之间注入粘结、固化用填充浆料，以使硬化的内衬材料和管道或检查井由凝固的粘结、固化用填充浆料坚固地结合。其特征在于，在旧有地下管道或既有检查井内部插入上述内衬材料之前，在所述管道内壁面或检查井内壁面上设置增强材料，然后，在所述管道和管道内衬材料之间或既有检查井和内衬材料之间注入所述粘结、固化用填充浆料。由于在所述管道和管道内衬材料或既有检查井和检查井内衬材料之间设置了增强材料，使得作用在所述内衬材料上的拉伸应力减小，由此，可将所述内衬材料厚度控制在最小限度，易于对其进行操作并降低内衬材料成本。
文档编号F16L55/162GK1755184SQ20041006684
公开日2006年4月5日 申请日期2004年9月29日 优先权日2004年9月29日
发明者孙跃平 申请人:孙跃平