一种管道非开挖修复设备及其方法与流程

本发明涉及管道非开挖修复技术领域，尤其是涉及一种管道非开挖修复方法及其设备。

背景技术：

城市排水管网是现代化城市不可缺少的重要基础设施，是对城市经济发展具有全局性、先导性影响的基础产业，是城市水污染防治和城市排涝、防洪的骨干，是衡量现代化城市水平的重要标志。目前，我国大多数城市中排水管道的修复都是采用开挖后重新埋管的方法，随着城市化的进展，城市地下管线错综复杂，城市道路的负荷越来越严重，使得地下管线在修复的过程中存在大量的技术问题。随着城市建设的不断完善，非开挖铺管、修管和换管技术以其不影响后交通，铺管速度快、效率高，无环境破坏，不影响人们的正常工作、生活等一系列的优点越来越受到地下管道行业管理部门的青睐。

现有技术中，公开号为cn108087660b的发明专利公开了一种地下管道非开挖修复缺陷点的定位方法，该方法包括如下步骤：疏通车清理；在装设有摄像头的遥控小车上设置连接绳，通过摄像头查找管道内部的缺陷点；并在连接绳位于排水井开口的位置上设置第一定位标记；在管道修复气囊上绑扎定位绳，定位绳设置与第一定位标记对应的第二定位标记；管道修复气囊表面包覆修补材料。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：管道发生裂缝、破损等缺陷的原因的有可能是内部管道的腐蚀，也可能是管道上方土层对管道集中压力过大导致，当管道缺陷是由于管道上方土层对管道压力过大导致时，用上述管道修复气囊对管道进行修复，虽然对缺陷出进行了密封，但是并没有提高缺陷处的结构强度，管道缺陷处的压力仍旧可能将修复气囊扯破，导致管道二次渗漏。

技术实现要素：

针对现有技术存在的不足，本发明的目的一是提供一种管道非开挖修复设备，具有提高修复位置结构强度，降低修复位置再次破损可能性的优点。

本发明的上述发明目的一是通过以下技术方案得以实现的：

一种管道非开挖修复设备，包括第一模板组件和第二模板组件，所述第一模板组件包括第一移动小车、第一环形板和位于第一环形板内边缘同轴连接的第一圆筒，所述第一环形板设于所述第一移动小车上，所述第一环形板贯穿有注浆管，所述第二模板组件包括第二移动小车、第二环形板和位于第二环形板内边缘同轴连接的第二圆筒，所述第二环形板设于所述第二移动小车上，所述第二环形板与第一环形板的形状相同，所述第二圆筒与第一圆筒的横截面相等，当第一移动小车和第二移动小车移动至使第一圆筒与第二圆筒同轴并连接时，第一环形板、第二环形板、第一圆筒外壁、第二圆筒外壁和管道内壁围成密闭的环柱形空腔。

通过采用上述技术方案，第一环形板、第二环形板、第一圆筒外壁、第二圆筒外壁和管道内壁围成密闭的环柱形空腔，将水泥浆液注入环柱形空腔后形成的环形水泥块可对缺陷点进行修复，并且对缺陷点的结构强度进行增强，降低缺陷点再次破损的可能性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一环形板与第二环形板的外边缘均分别周向设置有环形气囊，所述环形气囊通过气管连通有气泵。

通过采用上述技术方案，环形气囊充气后，环形气囊挤压管道内壁，增加第一环形板和第二环形板与管道内壁连接的密封性，阻止水泥浆液从第一环形板或第二环形板与管道内壁之间的缝隙流出。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一圆筒端部周向凸出有与第一圆筒同轴的凸环，所述第二圆筒端部同轴设有所述凸环配合的凹槽。

通过采用上述技术方案，第一圆筒和第二圆筒通过凸环和凹槽卡接，提高连接处的密封性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述凸环外壁周向设有密封圈。

通过采用上述技术方案，密封圈进一步提高凸环与凹槽之间的密封性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述注浆管可拆卸连通有输浆管，所述注浆管上设有第一开关阀，所述输浆管端部设有第二开关阀。

通过采用上述技术方案，注浆结束后，关闭第一开关阀和第二开关阀，避免输浆内的水泥浆液与环柱形空腔内的水泥浆液凝固连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一圆筒轴向端部设有开关元件，当第一圆筒端面与第二圆筒端面接触时，开关元件被触发，发出信号,通过信号告知第一圆筒和第二圆筒已连接。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一移动小车和第二移动小车均分别连接有牵引绳。

通过采用上述技术方案，牵引绳用于将第一移动小车和第二移动小车从排水井吊入管道以及从排水井内吊出。

针对现有技术存在的不足，本发明的目的二是提供一种管道非开挖修复设备，具有降低修复位置再次破损可能性的优点。

本发明的上述发明目的二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，所述方法包括如下步骤：

步骤s1：对需要修复的管道两端进行封堵，将高压水管的喷头放入需要修复的管道内进行疏通清理，通过喷头的水流将管道内的垃圾冲刷至管道一端的管道口，通过排水井将位于管道口的垃圾取出；

步骤s2：将装有摄像头的遥控小车上设置牵引绳，将遥控小车从排水井送入管道内部，牵引绳未连接遥控小车的一端始终位于地面以上，控制遥控小车在管道内移动，并通过摄像头查找管道内部的缺陷点，当遥控小车移动至摄像头位于缺陷点正下方时，将牵引绳拉紧至牵引绳处于绷直状态，且遥控小车保持静止，在牵引绳位于排水井开口的位置设置定位标记，取出遥控小车；

步骤s3：将牵引绳从遥控小车上取下，将带有定位标记的牵引绳连接于第一移动小车上，并在第一移动小车的注浆管上连接输浆管，在第二移动小车上连接牵引绳，先将第一移动小车从放入遥控小车的排水井放入管道，驱动第一移动小车在管道内移动至牵引绳绷紧时定位标记位于排水井开口位置，从另一排水井放入第二移动小车，驱动第二移动小车进入管道至第二圆筒与第一圆筒同轴并连接；

步骤s4：开启气泵，朝环形气囊内充气至环形气囊外表面管道内壁相贴并挤压；

步骤s5：开启注浆管上的第一开关阀和输浆管的第二开关阀，通过输浆管朝注浆管输入水泥浆液，当输浆管不再输入水泥浆液时，停止输浆，关闭第一开关阀和第二开关阀；

步骤s6：等待预计的水泥浆液凝固时间后，驱动移动第一移动小车和第二移动小车移动小车相互远离，并通过牵引绳将第一移动小车和第二移动小车从排水井取出，水泥浆液凝固成水泥环；

步骤s7：在管道内放入带有钻头的钻孔小车，钻头的最大外径略小于管道内壁，移动钻孔小车，对水泥环的内壁进行钻孔，使水泥环的内径略小于管道内壁；

步骤s8：将高压水管的喷头放入需要修复的管道内进行疏通清理，通过喷头的水流将管道内的水泥块碎渣冲刷至管道一端的管道口，通过排水井将位于管道口的水泥块碎渣取出。

通过采用上述技术方案，通过上述步骤s1～步骤s8，使缺陷点出形成水泥环，提高修复位置的抗腐蚀性，并增加修复位置的结构强度，避免修复位置再次破损。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：在将第一移动小车和第二移动小车放入管道之前，在第一环形板靠近第一圆筒的一侧、第二环形板靠近第二圆筒的一侧、第一圆筒的外壁和第二圆筒的外壁刷上油。

通过采用上述技术方案，当水泥浆液凝固成水泥块后，第一移动小车和第二移动小车相互远离脱模，油使第一环形板、第二环形板、第一圆筒和第二圆筒跟容易与水泥块脱模。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：

第一环形板、第二环形板、第一圆筒外壁、第二圆筒外壁和管道内壁围成密闭的环柱形空腔，将水泥浆液注入环柱形空腔后形成的环形水泥块可对缺陷点进行修复，并且对缺陷点的结构强度进行增强，降低缺陷点再次破损的可能性。

附图说明

图1是管道非开挖修复设备的整体结构示意图；

图2第一环形板和第一环形板的结构示意图；

图3是管道修复前的结构示意图；

图4是管道内水泥环形成后的结构示意图；

图5是管道修复后的结构示意图。

图中，1、第一移动小车；2、第一环形板；3、第一圆筒；4、注浆管；5、第二移动小车；6、第二环形板；7、第二圆筒；8、环形气囊；9、气泵；10、凸环；11、密封圈；12、输浆管；13、第一开关阀；14、第二开关阀；15、开关元件；16、牵引绳。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，为本发明公开的一种管道非开挖修复设备，包括第一模板组件和第二模板组件，第一模板组包括第一移动小车1、第一环形板2和位于第一环形板2内边缘同轴连接的第一圆筒3，第一环形板2设于第一移动小车1上。第二模板组件包括第二移动小车5、第二环形板6和位于第二环形板6内边缘同轴连接的第二圆筒7。第一环形板2、第二环形板6、第一圆筒3和第二圆筒7与管道内壁形成环柱形空腔，作为浇筑水泥块的模板。其中第一环形板2、第二环形板6、第一圆筒3和第二圆筒7均由钢板制成，并且钢板表面进行防粘处理，便于后期脱模。第一圆筒3和第二圆筒7的形状不限于圆柱状，只要是柱状即可，而圆柱状的形状也是为了便于后期脱模的设置，也便于后期圆锥形的钻头对环柱形的水泥块进行转孔。第一环形板2、第二环形板6、第一圆筒3和第二圆筒7整体结构呈对称设置，第二环形板6与第一环形板2的形状相同，第二圆筒7与第一圆筒3的横截面相等。

第一环形板2与第二环形板6的外边缘均分别周向设置有环形气囊8，环形气囊8的材质为橡胶，类似于自行车车胎的材质。第一移动小车1和第二移动小车5上分别安装有气泵9，气泵9与环形气囊8连通为环形气囊8充放气。

第一环形板2贯穿有注浆管4，注浆管4内安装有第一开关阀13。注浆管4可拆卸连通有输浆管12，输浆管12与注浆管4连通的端部内安装有第二开关阀14。其中可拆卸连接的方式为：输浆管12的内径大于注浆管4的外壁，使输浆管12套接在注浆管4外。为保证输浆管12与注浆管4之间的密封性，在注浆管4与输浆管12之间设置密封材料。注浆结束后，关闭第一开关阀13和第二开关阀14，避免输浆内的水泥浆液与环柱形空腔内的水泥浆液凝固连接。当注浆管4无法再注入水泥浆液时，即说明环柱形空腔已被水泥浆液注满，此时的关闭第一开关阀13和第二开关阀14，可拉动输浆管12使输浆管12与注浆管4脱离，然后将输浆管12从排水井中拉出。而为避免在输浆管12时带动第一环形板2导致模板分离，也可以不拉动取下输浆管12，则输浆管12内的水泥浆液也会凝固，此时的输浆管12由于内部水泥浆液凝固，因此在使用一次后直接丢弃。

第一移动小车1和第二移动小车5均分别连接有牵引绳16，牵引绳16用于将第一移动小车1和第二移动小车5从排水井吊入管道以及从排水井内吊出。牵引绳16与第一移动小车1或第二移动小车5均为可拆卸连接，可通过挂环实现。

参见图2，第一圆筒3端部周向凸出有与第一圆筒3同轴的凸环10，第二圆筒7端部同轴设有凸环10配合的凹槽(图中并未示出)。凸环10的外壁周向同轴设置有密封圈11，密封圈11由橡胶制成。密封圈11可在凸环10与凹槽连接时，增加凸环10与凹槽之间的摩擦力，避免第一圆筒3和第二圆筒7相互脱离，以及提高第一圆筒3和第二圆筒7之间的密封性，避免水泥浆液渗入第一圆筒3和第二圆筒7内。

第一圆筒3轴向端部设有开关元件15，当第一圆筒3端面与第二圆筒7端面接触时，开关元件15被触发，发出信号。其中，开关元件15可以是轻触开关、接近开关和光电开关等。信号仅当第一圆筒3和第二圆筒7完全对接后被触发。发出的信号用于告知操作人员第一圆筒3和第二圆筒7已完全连接。

根据上述管道非开挖修复设备，本发明还公开了一种管道非开挖修复方法,该方法包括如下步骤，步骤中的部分操作细节已在上述管道非开挖修复设备中进行展开描述，故不再赘述：

步骤s1：对需要修复的管道两端进行封堵，将高压水管的喷头放入需要修复的管道内进行疏通清理，通过喷头的水流将管道内的垃圾冲刷至管道一端的管道口，通过排水井将位于管道口的垃圾取出。

步骤s2：将装有摄像头的遥控小车上设置牵引绳16，将遥控小车从排水井送入管道内部，牵引绳16未连接遥控小车的一端始终位于地面以上，控制遥控小车在管道内移动，并通过摄像头查找管道内部的缺陷点，当遥控小车移动至摄像头位于缺陷点正下方时，将牵引绳16拉紧至牵引绳16处于绷直状态，且遥控小车保持静止，在牵引绳16位于排水井开口的位置设置定位标记，取出遥控小车。

其中，定位标记的设置是为了步骤s3中，第一移动小车1的位置进行定位。

步骤s3：将牵引绳16从遥控小车上取下，将带有定位标记的牵引绳16连接于第一移动小车1上，并在第一移动小车1的注浆管4上连接输浆管12，在第二移动小车5上连接牵引绳16，先将第一移动小车1从放入遥控小车的排水井放入管道，驱动第一移动小车1在管道内移动至牵引绳16绷紧时定位标记位于排水井开口位置，从另一排水井放入第二移动小车5，驱动第二移动小车5进入管道至第二圆筒7与第一圆筒3同轴并连接。

其中，由于步骤s6中浇筑成型的水泥环具有以一定长度，因此牵引绳16绷紧时的定位标记可不正好与排水井口对齐，在定位标记快接近排水井口时即可停止第一移动小车1。在第一移动小车1和第二移动小车5放入排水井之前，在在第一环形板2靠近第一圆筒3的一侧、第二环形板6靠近第二圆筒7的一侧、第一圆筒3的外壁和第二圆筒7的外壁刷上油。可在步骤s5的脱模过程，便于水泥环与第一环形板2、第二环形板6、第一圆筒3和第二圆筒7脱模。

步骤s4：开启气泵9，朝环形气囊8内充气至环形气囊8外表面管道内壁相贴并挤压。

步骤s5：开启注浆管4上的第一开关阀13和输浆管12的第二开关阀14，通过输浆管12朝注浆管4输入水泥浆液，当输浆管12不再输入水泥浆液时，停止输浆，关闭第一开关阀13和第二开关阀14。

步骤s6：等待预计的水泥浆液凝固时间后，驱动移动第一移动小车1和第二移动小车5移动小车相互远离，并通过牵引绳16将第一移动小车1和第二移动小车5从排水井取出，水泥浆液凝固成水泥环。

步骤s7：在管道内放入带有钻头的钻孔小车，钻头的最大外径略小于管道内壁，移动钻孔小车，对水泥环的内壁进行钻孔，使水泥环的内径略小于管道内壁。

步骤s8：将高压水管的喷头放入需要修复的管道内进行疏通清理，通过喷头的水流将管道内的水泥块碎渣冲刷至管道一端的管道口，通过排水井将位于管道口的水泥块碎渣取出。

其中，步骤s8中进行水泥块碎渣清理后，还需用带有摄像头的遥控小车对管道内壁进行检查，如还有水泥块碎渣，则在进行清理。如水流不足以冲出水泥块碎渣，可在遥控小车前安装铲子将水泥块碎渣铲除。

如图3～图5所示，为管道修复前、修复过程、修复后的状态，为避免钻头对完好的管道造成磨损，钻头的最大外径会略小于管道的内径的，因此钻孔后的水泥环内径会略小于管道内径，因此对修复位置可提高一定的的结构强度，而形成的壁厚又不影响管道内流通。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。