地下管道渗漏涌沙封堵高聚物复合注浆方法
【技术领域】
[0001]本发明属于地下管道修复技术，尤其涉及软弱土层、流沙、暗河等复杂地质条件下地下管道管段接缝处错位引起的渗漏、涌沙治理高聚物注浆方法。
【背景技术】
[0002]地下管网是城市基础设施的重要组成部分，是城市赖以生存和发展的物质基础和不可缺少的生命线。近年来，随着人们安全意识和环保意识的加强，地下管道的安全性受到越来越多的关注。
[0003]地下管道属隐蔽性工程，由于我国地质条件复杂多变，地下管道在建设过程中经常遇到淤泥、软土、地下暗河、流沙等特殊地质环境、如果处理不当，地下管道建成后易出现管段接缝处错位，造成渗漏、涌沙，轻则淤堵管道，影响其使用功能，严重的甚至导致地表塌陷、交通堵塞、人员伤亡，威胁附近建(构)筑物的安全。每年因管道渗漏、涌沙造成直接和间接经济损失就达数十亿元。
[0004]现有地下管道维修方法主要有两类:一类是开挖修复、更换管道，另一类是非开挖修复方法。开挖修复方法指开挖破损管道位置上方土层，对破损管道进行局部修复或者整体更换新管道的方法。虽然该方法可以有效解决管段沉降问题，但是这类方法施工成本高，工期长，施工区居民生活及交通受到严重干扰，并且很多情况下城市密集的地下基础设施、地面的绿化面积和建筑楼群以及繁忙的交通，留给开挖施工的余地很小，使得地下管道的修复更换根本不能实现。非开挖修复方法目前主要有原位固化法、穿插法、爆管法、折叠内衬法和喷涂法等。原位固化法是将浸有树脂的软管一端翻转并用夹具固定在待修复管道的入口处，然后利用水压或气压使软衬管浸有树脂的内层翻转到外面并与旧管的内壁紧贴，然后使树脂固化，形成一层紧贴旧管内壁的具有防腐防渗功能的坚硬衬里。其缺点是需要特殊的施工设备，对工人的技术水平和经验有较高要求。穿插法指在旧管道中直接拖入新管，并在新旧管的环向空隙中注浆稳固的方法。其缺点在于对原有管道过流而积的减少较大，施工完成后需要灌浆。爆管法主要依靠前端的钢制锥形头在气动锤或牵引机的作用下击碎旧管道，内衬塑料管跟着锥形头前进，最后完成替换旧管的施工。其局限主要是需要开挖地面进行直观连接，对于严重错位的原有管道，新管道也将产生严重错位现象，需要开挖起始工作坑和接收工作坑等。折叠内衬法原理是使用PE或PVC作为管道材料，施工前先在工厂或工地改变管道几何形状减少其断面，然后将断面缩小的管道拉入原有管道，当管道就位后利用加热或加压的方法使折叠后的管道膨胀恢复原来的大小和形状，形成与原有管道紧密贴合的内衬管。其缺点是施工时可能引起结构性的破坏(破裂或走向偏离)。喷涂法是利用水泥砂浆或有机化学浆材在管道内部喷涂一层膜对旧管道进行修复的方法。其缺点是对管道清洗和堵漏的要求很高，修复的时间较长，对管道缺陷修复能力有限，费时费力，质量不稳定。这类方法虽然可以解决地下管道结构病害以及渗漏水问题，但大都需要先排空管道内积水进行施工作业。如果管道渗漏处外部存在流沙层等复杂地质环境，抽水过程中会导致流沙不断进入管道，造成流沙脱空区，严重的甚至导致地面沉陷。因此，迫切需要研发一种复杂地质条件下地下管道渗漏涌沙封堵新技术。
[0005]高聚物注浆技术是上世纪70年代发展起来的地基快速加固技术。该技术通过向地基中注射非水反应类双组份高聚物材料，利用两种材料混合后迅速反应膨胀并固化的特性，达到加固地基、填充脱空或提升地板的目的。高聚物材料具有质量轻，反应快，耐久性好，防渗性能优良等特点。目前，高聚物注浆技术主要应用于道路、隧道、堤坝、等大型基础设施防渗、加固和修复工程中。本发明人针对我国复杂地质条件下地下管道维修技术的不足，结合高聚物膜袋注浆技术、高聚物导管注浆技术和高聚物布袋注浆技术，发明一种地下管道渗漏涌沙封堵高聚物复合注浆方法。这一创新目前国内还未见相关报道。
【发明内容】
[0006]本发明目的在于针对复杂地质条件下地下管道渗漏、涌沙问题，开发一种新的地下管道渗漏涌沙封堵高聚物复合注浆方法，为复杂地质条件下管道渗漏、涌沙病害处治提供先进、高效、经济、实用的技术措施。
[0007]本发明是通过以下技术方案实现的:
针对软弱土层、流沙、暗河等不良地质条件导致的地下管道渗漏、涌沙，首先结合高聚物膜袋注浆技术与高聚物导管注浆技术在渗漏、涌沙处管道两侧构筑高聚物固沙体，防止抽水时流沙进入管道内部，然后抽空管道内积水，施工人员进入管道，利用高聚物布袋注浆方法实现对渗漏、涌沙部位的有效封堵。
[0008]具体实施步骤为:
(I)确定地下管道渗漏、涌沙部位
利用探地雷达(GPR)对地下管道进行全面探测，确定需要处置的渗漏涌沙位置。
[0009]( 2 )在地表钻注浆孔
在管道渗漏涌沙位置两侧地表等间距布置钻孔，钻孔间距30cm-50cm，孔径9cm，采用钻孔设备从地面向下钻孔，孔深钻至管道底部以下30cm。
[0010](3)放置注浆管
在每个钻孔中安放两根注浆管，一根注浆管底部绑扎膜袋，并用环箍将膜袋开口端与注浆管固定，膜袋直径40cm，长度为管径的1.2-1.5倍，另外一根注浆管不绑扎膜袋。
[0011](4)高聚物注浆
首先，通过注浆管向膜袋内注射高聚物材料，高聚物材料在膜袋内迅速膨胀并固化，形成高聚物膜袋桩；然后通过另外一根注浆管向膜袋桩间隙处注射高聚物材料，高聚物材料反应膨胀固化后，在高聚物膜袋桩之间形成高聚物帷幕。高聚物膜袋桩与高聚物帷幕组合形成高聚物固沙体，防止排除管道积水时出现涌沙。
[0012](5)排除管道积水
利用抽水设备将管道内积水排空。
[0013](6)安装布袋
施工人员进入管道内部，在管道渗漏涌沙的错缝处安装布袋，布袋数量由错缝长度确定。
[0014](7)向布袋内注射高聚物材料
按照从两边向中间的注浆顺序，依次通过注浆管向每一个布袋内注射高聚物材料。
[0015](8)封堵渗漏
高聚物材料在布袋内迅速膨胀固化，填充错缝处空隙，封堵渗漏。
[0016](9)填充管道外部脱空
在管道错缝处两侧均匀布置小孔，小孔数量由现场施工情况确定。然后在小孔中插入注浆管，通过注浆管向管道外脱空区注射高聚物材料，高聚物材料反应后迅速膨胀固化，填充管道外部脱空。
[0017]以上步骤所述高聚物材料均为非水反应类双组份高聚物材料。
[0018]本发明开发的地下管道渗漏涌沙封堵高聚物复合注浆方法，适用于软弱地基、流沙、暗河等不良地质条件下地下管道渗漏、涌沙修复，与传统的维修技术相比具有下列特占-
^ \\\.(I)有效防止渗漏涌沙。采用高聚物膜袋注浆与导管注浆相结合的复合注浆技术可有效解决管道渗漏涌沙问题。(2)造价低，相比于传统维修方案，该方法可节省60%以上的造价。(3)对周围环境小。施工过程中仅需在地面钻若干个注浆孔，对周围环境影响小。
(4)工艺简单、施工快捷、不需养生。钻孔、注浆连续作业，施工快，材料反应后15分钟即形成90%左右的强