管道检修装置及检修方法、下水管道检修车与流程

本发明涉及环卫机械技术领域，尤其涉及一种管道检修装置及检修方法、下水管道检修车。

背景技术：

近年来城市街道出现地陷、沉洞的现象日益增长，很多时候是由于地下的污水管道和雨水管道的泄露造成的地陷。目前国内进行修复管道的方法主要有换管修复、U型HDPE管内衬修复法和原位固化法等几种。

其中，换管修复施工作业时管道公司必须停产，必将对下游用户产生一定的影响。同时，换管作业存在一定的安全和环境风险，需要大量的人力和物力，耗时长，成本较高。

U型HDPE管内衬修复法目前在国内应用较多，但是在较大弯头、管道变形、非圆形断面下无法施工，必须开挖，存在一定的局限性。

原位固化法(CIPP)适用的管径介于100-1500mm之间，管径范围较小，且该技术施工工艺相对复杂，需要特殊的施工设备，对工人的技术水平和施工经验要求较高，材料固化时间约8小时左右，时间较长，而且管道内衬不能阻止管道渗透；同时，可能相伴与聚酯树脂而存在苯乙烯，影响施工环境和施工人员的安全健康。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种管道检修装置及检修方法、下水管道检修车，能够对管道的破损位置进行快速修复。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种管道检修装置，包括：

移动部件，用于在管道内运动至管道的待修复位置；

阻隔部件，设在移动部件上，用于通过状态变化使待修复位置所处的管道内部区域形成封闭区域；

灌浆部件，设在移动部件上，用于向封闭区域内通入灌浆液，以使灌浆液流动至待修复位置实现管道修复。

进一步地，灌浆部件包括第一灌浆管和第二灌浆管，第一灌浆管和第二灌浆管分别用于将两种不同的液体制剂输送到封闭区域内，以使两种液体制剂在密封条件下发生化学反应产生灌浆液。

进一步地，移动部件为筒状结构，筒状结构的外壁与管道的内壁间隔预设距离设置。

进一步地，灌浆部件位于筒状结构的中空腔体内，筒状结构上设有连通孔，灌浆部件通过连通孔将灌浆液通入到封闭区域。

进一步地，阻隔部件包括两个气囊，两个气囊分别设在筒状结构沿长度方向位于灌浆部件输出端的两侧，能够在充气状态下在两个气囊之间形成封闭区域。

进一步地，每个气囊均环绕筒状结构的整个外周设置。

进一步地，管道检修装置还包括第一气管，第一气管设在筒状结构内，用于向两个气囊中通入气体。

进一步地，两个气囊连通，以通过一根第一气管供气。

进一步地，管道检修装置还包括驱动部件和控制部件，控制部件能够控制驱动部件带动移动部件在管道内运动，以通过对封闭区域内进行气压检测确定出管道上的各个待修复位置。

进一步地，管道检修装置还包括：

第二气管，用于向封闭区域内通入气体；

压力检测元件，设在移动部件上，用于检测封闭区域内的气压；和

控制部件，用于根据压力检测元件的检测的信号判断封闭区域内的气压变化情况，并在气压降低的情况下确定出管道在当前位置有损坏。

进一步地，管道检修装置还包括清洗部件，用于将高压液体喷入到管道中进行预清洗。

进一步地，管道检修装置还包括：

摄像头，设在移动部件上，用于拍摄管道的内壁；和

显示部件，用于显示摄像头拍摄的管道内壁图像和/或视频，以初步确定出管道上肉眼能够识别的损坏区域。

为实现上述目的，本发明另一方面提供了一种下水管道检修车，包括上述实施例的管道检修装置。

进一步地，管道检修装置设置于车厢内的后部区域，能够在需要对下水管道检修时使移动部件带动阻隔部件和灌浆部件进入到下水管道内。

为实现上述目的，本发明再一方面提供了一种基于上述实施例管道检修装置的检修方法，包括：

使移动部件在管道内运动至管道的待修复位置；

使阻隔部件通过状态变化使待修复位置所处的管道内部区域形成封闭区域；和

通过灌浆部件向封闭区域内填充灌浆液，以使灌浆液流动至待修复位置实现管道修复。

进一步地，通过灌浆部件向封闭区域内填充灌浆液的步骤具体包括：

通过第一灌浆管和第一灌浆管分别将两种不同的液体制剂输送到封闭区域内，以使两种液体制剂在密封条件下发生化学反应产生灌浆液。

进一步地，在对管道进行修复之前，管道检修方法还包括：

控制部件控制驱动部件带动移动部件在管道内运动，以通过进行气压检测确定出管道上的各个待修复位置。

进一步地，在对管道进行修复之前，管道检修方法还包括：

通过移动部件上设置的摄像头拍摄管道的内壁；

通过摄像头拍摄的管道内壁图像和/或视频，确定出管道上肉眼能够识别的损坏区域。

进一步地，在对管道进行修复之后，管道检修方法还包括：

对管道上修复后的区域进行气压检测，以判断管道上修复后的位置是否满足密封性要求，如果满足则修复完毕，否则重新进行修复。

进一步地，进行气压检测的步骤具体包括：

通过第二气管向封闭区域内通入气体；

压力检测元件检测封闭区域内的气压；

控制部件根据压力检测元件的检测信号，判断封闭区域内的气压是否保持不变，如果保持不变则确定出管道在当前位置无损坏，如果气压降低则确定出管道在当前位置有损坏。

进一步地，管道检修方法还包括预处理步骤，预处理步骤至少包括以下步骤之一：

通过清洗部件将高压液体喷入到管道中进行清洗；

测量管道的内径。

基于上述技术方案，在本发明管道检修装置的实施例中，能够通过移动部件在管道内运动将阻隔部件和灌浆部件带动至待修复位置，并使阻隔部件通过状态变化使待修复位置所处的管道内部区域形成封闭区域，再通过灌浆部件将灌浆液输送到封闭区域内实现管道修复。此种管道检修装置能够通过化学灌浆的方法对破损的管道进行快速修复，可大幅提升下水管道修复效率，有效地解决因管道破损引起的泥土流失、地表塌陷、渗透、流入等问题；而且还能实现远距离操作，更加安全便捷，实现了管道修复的机械化。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明下水管道检修车的一个实施例的结构示意图。

图2为本发明下水管道检修车的一个实施例对管道进行检修的状态示意图。

图3为本发明管道检修装置的一个实施例的结构示意图。

图4为本发明管道检修装置进行气压检测的原理示意图；

图5为通过本发明的管道检修装置对管道修复完毕后的示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“纵向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

参考图1～图5所示，在本发明所提供的管道检修装置的一个示意性实施例中，管道检修装置包括移动部件7、阻隔部件和灌浆部件，阻隔部件和灌浆部件均设在移动部件7上。其中，移动部件7，用于在管道内运动至管道的待修复位置；阻隔部件，设在移动部件7上，用于通过状态变化使待修复位置所处的管道内部区域形成封闭区域O；灌浆部件，设在移动部件7上，用于向封闭区域O内填充灌浆液，以使灌浆液流动至待修复位置实现管道修复。

待修复位置可以是管道壁上的裂痕或凹坑等，包括已经产生流体渗漏和由于管道局部强度不足而即将发生渗漏的情况。

该实施例的管道检修装置工作时，使移动部件7进入管道内，通过移动部件7在管道内运动将阻隔部件和灌浆部件带动至待修复位置；接着使阻隔部件通过自身状态变化使管道内部包含待修复位置的区域形成封闭区域O；然后再通过灌浆部件将灌浆液输送到封闭区域O内，灌浆液自然填充至管道上需要修复的位置，以实现管道修复。形成密封区域O的目的是能够使灌浆液汇聚在封闭的空间内，这样灌浆也能够充分地渗透或填充到待修复位置，防止灌浆液四处流动而影响修复的可靠性，还能减少材料浪费。

本发明该实施例的管道检修装置至少具备如下优点之一：

(1)在对管道进行修复时无需管道公司停产，不会对下游用户产生影响，也不需要对管道进行更换，修复成本和影响范围较小。

(2)通过化学灌浆的方法对破损的管道进行快速修复，施工工艺简单，可大幅提升下水管道修复效率，对工人的技术水平和施工经验也要求较低，能够提高修复质量，有效地解决因管道破损引起的泥土流失、地表塌陷、渗透、外部杂物流入管道等问题。

(3)可实现远距离操作，修复更加便捷，实现了管道修复的机械化和现代化，能够保障施工人员的安全健康。

在一种通过化学灌浆方式实现管道修复的实施例中，如图3至图5所示，灌浆部件可以采用软管，方便进入管道内，并适应不同的管道走向。在一个实施例中，灌浆部件包括第一灌浆管81和第二灌浆管82，第一灌浆管81和第二灌浆管82分别用于将两种不同的液体制剂输送到封闭区域O内，以使两种液体制剂在密封条件下发生化学反应产生灌浆液。可替代地，也可以直接将灌浆液输送至封闭区域O。

进一步地，为了使每种液体制剂能够顺畅地在灌浆管内流动，以保证液体制剂的流量，以在封闭区域O内形成灌浆液时两种液体制剂的配比能够满足要求，管道检修装置还包括泵5，泵5可以与各个灌浆管连接，用于驱动液体制剂在灌浆管内流动。

在确定出管道的破损部位后，通过化学灌浆的方法对破损部位进行修复。灌浆液是使用两种不同的液体化学制剂在密封工艺下产生，每一种液体制剂都在泵5的作用下经过相应的灌浆软管注入到密封区域O，两种液体制剂进行混合并发生化学反应形成灌浆液后，可到达管道的裂缝处或管道接缝处，待灌浆液凝固后，就实现了管道的修复。化学灌浆液固化时间约25s，可提高施工效率。

例如，参考图5，若管道为下水管道13，待灌浆液后到达下水管道13的裂缝处或管道接缝处，就会通过裂缝或接缝处到达周围的土壤，并相互化合后和土壤形成了凝胶，从而达到阻止现阶段的渗漏，防止渗漏进入到下一阶段。

由于管道的截面多数为圆形，如图3所述，移动部件7可以为筒状结构，筒状结构的外壁与管道的内壁间隔预设距离设置，以便使移动部件7能够在管道内顺畅地运动。进一步地，可以在筒状结构的首端和尾端设置导向轮71，在管道内壁由于污渍积累不光滑的情况下，也能使使移动部件7能够更灵活地运动。

进一步地，灌浆部件位于筒状结构的中空腔体内，筒状结构上设有连通孔，灌浆部件通过连通孔将灌浆液通入到封闭区域O。具体地，如图3所示，第一灌浆管81和第二灌浆管82伸入到筒状结构的中空腔体内，筒状结构的侧壁上与形成封闭区域O对应的位置开设有第一连通孔A和第二连通孔B，第一灌浆管81和第二灌浆管82各自的第一端分别与第一连通孔A和第二连通孔B与封闭区域O连通。

优选地，如图3所示，阻隔部件包括两个气囊10，两个气囊10分别设在筒状结构沿长度方向位于灌浆部件输出端的两侧，能够在充气状态下在两个气囊10之间形成封闭区域O。

在移动部件7运动的过程中，为了保证运动的顺畅性，气囊10处于放气状态与管道内壁不完全接触。在需要修复管道时，如图4所示，气囊10处于充气状态，两个气囊10沿筒状结构径向的顶部与管道内壁接触，以通过管道内壁、筒状结构外壁和两个气囊10形成封闭区域O，从而使第一灌浆管81和第二灌浆管82分别通入的液体制剂能够在该封闭区域O内形成灌浆液。

优选地，每个气囊10均环绕筒状结构的整个外周设置，每个气囊10的沿筒状结构纵截面的形状为弧形。由于封闭区域O形成沿管道内壁的整个周向环绕的结构，因此该实施例能够使管道在特定长度位置的周向任意位置出现损伤时，都能够进行修复。

进一步地，如图3所示，本发明的管道检修装置还包括第一气管91，第一气管91设在筒状结构内，用于向两个气囊10中通入气体。

如图4所示，优选地，两个气囊10连通，以通过一根第一气管91供气，筒状结构的侧壁上与其中一个气囊10对应的位置设有第三连通孔C，第一气管91通过第三连通孔C向其中一个气囊10供气，气体会同时流动到另一个气囊10中。可选地，两个气囊10也可独立设置，每个气囊10均相应地设置一根第一气管91实现独立供气。

为了实现移动部件7在管道内运动，管道检修装置还包括驱动部件和控制部件，例如，驱动部件可以是电机或马达等。控制部件能够控制驱动部件带动移动部件7在管道内运动，以到达待修复位置。更进一步地，控制部件还能带动移动部件在管道内运动，以通过对封闭区域O内进行气压检测确定出管道上的各个待修复位置。

为了通过压力检测确定待修复位置，本发明的管道检修装置还包括：第二气管92、压力检测元件和控制部件。其中，第二气管92设在筒状结构内，用于向封闭区域O内通入气体；在筒状结构侧壁上与封闭区域O对应的位置设有第四连通孔D，第二气管92通过第四连通孔D向封闭区域O通入气体以进行压力检测。压力检测元件，设在移动部件7上，用于检测封闭区域O内的气压。控制部件，用于根据压力检测元件的检测的信号判断封闭区域O内的气压变化情况，并在气压降低的情况下确定出管道在当前位置有损坏。

在对管道进行压力测试时，如果封隔部件围成的封闭区域O内压力保持不变，则此处管道完好，管道没有发生损坏。相反，如果压力在逐渐下降，则测试确认失败，有漏气现象，说明此处管道有损坏，需要修复。

进一步地，还可设置显示部件，在压力测试过程中，当移动部件7在管道内移动的过程中，控制部件将封闭区域O内的压力变化情况实时地在显示部件上显示，以实时监控管道的受损情况。

通过压力检测的方式对管道内部进行扫描评估后，可以精准定位待修复位置，并准备对管道破损的局部进行修复，同时可通过显示部件例如电脑屏幕等实时观察管道内部情况。而且本发明的管道检修装置适用管径范围较大，为300-3600mm。

在通过化学灌浆的方法修复管道后，待灌浆液完全凝固，对修复区域可再次进行压力测试，以确认地下管道修复的完整性和有效性，如果修复成功，则封闭区域内的气压保持不变。

由于管道在长期使用后，内部可能会堆积杂物或污渍，为了能够更加有效地进行压力检测和修复，本发明的管道检修装置还包括清洗部件，用于将高压液体喷入到管道中进行预清洗。例如，清洗部件包括水存储罐6、水泵和冲洗水枪11，水泵抽吸水存储罐6中的水从冲洗水枪11中喷出，并使喷出的水进入到管道中进行清洗。

除了上述通过压力检测的方式精确定位管道的待修复位置，为了能够更高效地找出管道的破损位置，还可在移动部件7上设置摄像头，用于拍摄管道的内壁，在移动部件7运动的过程中，摄像头可拍摄管道内壁的图像和/或视频，显示部件能够显示摄像头拍摄的管道内壁图像和/或视频，以供操作者初步确定出管道上肉眼能够识别的损坏区域，或者由控制部件按照预存的规则识别出管道的损坏区域。

摄像头适合于确定肉眼能够识别的明显的管道破损位置，对于一些微小的裂缝或瑕疵，难以通过肉眼识别，但是也会存在流体渗漏的现象，此时就需要通过压力检测的方式精确定位破损位置，以准确地确定待修复区域。当然，在实际操作时，也可以仅使用压力检测的方式。

其次，本发明还提供了一种下水管道检修车，包括上述实施例所述的管道检修装置。

如图1所示，下水管道检修车包括底盘1、车厢2、内部控制室3和洗手池4，管道检修装置设置于车厢2内的后部区域。管道检修装置包括移动部件7、阻隔部件、灌浆部件、泵5、水储存罐6和冲洗水枪11，泵5用于驱动液体制剂在灌浆管内流动。其中，车厢2设置于底盘1车架上，内部控制室3设置在车厢2的前端，洗手池4、泵5和水储存罐6设在车厢2的中部位置，洗手池4供操作者作业完毕后洗手，冲洗水枪11设置在车厢2的后端，移动部件7、阻隔部件和灌浆部件位于冲洗水枪11的下方。

如图2所示，如果下水管道13出现损坏，下水管道检修车停靠在需要检修的下水管道13旁边的地面上，将移动部件7、阻隔部件和灌浆部件取出，使移动部件7带动阻隔部件和灌浆部件通过人井12进入到下水管道13内预定位置。具体地，可通过筒状结构的移动部件7带动第一灌浆管81、第二灌浆管82、第一气管91和第二气管92进入到下水管道13内预定位置，例如管接头位置N。

首先对管道预处理，包括利用冲洗水枪11清洗管道、利用摄像头检测管道内肉眼能识别的损坏位置和测量管道内径等。然后，对管道内部进行压力测试，如果两个气囊10围成的封闭空间O内压力保持不变，则此处管道完好，管道没有发生损坏。相反，如果压力下降，表示测试确认失败，说明此处管道有损坏，需要修复。

压力测试过程中，可以通过内部控制室3中的控制部件将管道的受损情况实时输出到显示部件上，以便实时监控管道情况。其中，受损情况包括摄像头拍摄的管内壁受损位置以及封闭空间O内的压力变化情况。

通过对管道内部进行扫描评估后，可以精准定位待修复位置，并准备对管道破损的局部进行修复，同时通过内部控制室3里的电脑屏幕可以实时观察管道内部情况，适用管径范围较大，为300-3600mm。

在确认出地下管道13上的所有破损部位后，通过化学灌浆的方法对破损的地下管道进行修复。化学灌浆液是使用两种不同的液体化学制剂在密封工艺下产生，两种液体化学制剂分别通过第一灌浆管81和第二灌浆管82注入到渗漏的裂缝处和管道接缝处，通过裂缝或接缝处到达周围的土壤，并相互化合后和土壤形成了凝胶，从而达到阻止现阶段的渗漏，防止渗漏进入到下一阶段，化学灌浆液固化时间约25s，大大提高了施工效率。化学灌浆方法修复后，对修复区域再次进行压力测试，以确认地下管道修复的完整性。

通过对下水管道检修车的工作过程进行描述，可知本发明的下水管道检修车在施工时整车停靠在路边，不影响交通，而且由于是非开挖修复，对周围的商业环境影响少，不会对周围物景产生损坏，在难以进入的区域也可施工。另外，可避免人进入地下施工，有效保障了工作人员的人身安全；远距离的操作及监控施工进度，更安全、更便捷，真正实现了管道检测与修复的现代化、机械化。在下水管道修复过程中，也可实时地对管道的破损情况和修复情况进行监控，使整个隐藏在地下的管道修复过程可视化，能够进一步提高管道检修工作的准确性。

最后，本发明还提供了一种基于上述实施例所述管道检修装置的检修方法，在一个示意性的实施例中，该管道检修方法包括：

步骤101、使移动部件7在管道内运动至管道的待修复位置；

步骤102、使阻隔部件通过状态变化使待修复位置所处的管道内部区域形成封闭区域O；和

步骤103、通过灌浆部件向封闭区域O内填充灌浆液，以使灌浆液流动至待修复位置实现管道修复。

优选地，步骤101－103顺序执行，或者步骤101和102的顺序也可互换。在步骤103中，既可以通过灌浆部件直接向封闭区域O内填充灌浆液，也可以将不同的液体化学制剂分别通入到封闭区域O中，使不同成份的液体化学制剂在封闭区域O内发生化学反应，以得到灌浆液。

其中，步骤103中通过灌浆部件将灌浆液输送到封闭区域O内的步骤具体包括：

通过第一灌浆管81和第一灌浆管82分别将两种不同的液体制剂输送到封闭区域O内，以使两种液体制剂在密封条件下发生化学反应产生灌浆液。

此种方法能够在产生灌浆液后随即填充到管道的损坏位置，可保证灌浆液的性能，防止灌浆液在输送过程中的粘性等方面的性能下降，可提高管道修复的可靠性。

在一个实施例中，在通过步骤103对管道进行修复之前，此种管到修复方法还可包括：

步骤102A、控制部件控制驱动部件带动移动部件7在管道内运动，以通过进行气压检测确定出管道上的各个待修复位置。

该实施例能够准确地定位管道上的破损位置，即使对于肉眼难以察觉的破损位置，也能通过压力检测的方式可靠地判断出来，能够提高定位待修复位置的准确度和效率。

在另一个实施例中，在通过步骤103在对管道进行修复之前，此种管到修复方法还包括：

步骤201、通过移动部件7上设置的摄像头拍摄管道的内壁；

步骤202、通过摄像头拍摄的管道内壁图像和/或视频，确定出管道上肉眼能够识别的损坏区域。

管道内壁图像和/或视频可供操作者初步确定出管道上肉眼能够识别的损坏区域，或者由控制部件按照预存的规则识别出管道的损坏区域。摄像头适合于确定肉眼能够识别的明显的管道破损位置，先初步判断出容易察觉的破损位置，对于明显的破损位置能够很快地识别出来。而对于一些微小的裂缝或瑕疵，难以通过肉眼识别，但是也会存在流体渗漏的现象，此时就需要配合压力检测的方式精确定位破损位置，以准确地确定待修复区域。

步骤201和202可以在步骤102A之前使用，或者这两组步骤交替配合使用，目的是提高确定待修复位置时的效率。

在另一个实施例中，在通过步骤103对管道进行修复之后，此种管到修复方法还包括：

步骤104、对管道上修复后的区域进行气压检测，以判断管道上修复后的位置是否满足密封性要求，如果满足则修复完毕，否则重新进行修复。

在步骤102A和104中，进行气压检测的步骤具体包括：

步骤301、通过第二气管92向封闭区域O内通入气体；

步骤302、压力检测元件检测封闭区域O内的气压；

步骤303、控制部件根据压力检测元件的检测信号，判断封闭区域O内的气压是否保持不变，如果保持不变则确定出管道在当前位置无损坏，如果气压降低则确定出管道在当前位置有损坏，存在漏气现象。

此外，此种管道检修方法还包括预处理步骤，预处理步骤至少包括以下步骤之一：

步骤100A、通过清洗部件将高压液体喷入到管道中进行清洗，例如通过清洗水枪11喷出高压水对管道内进行清洗，以便移动部件7能够更顺畅地移动，或者更好地形成封闭区域进行压力检测，或者有利于保证生成的灌浆液在封闭区域内免受污染，并且更好地与管道的壁面结合；

步骤100B、测量管道的内径。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。