一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法与流程

本发明涉及一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，属于市政工程管道修复。

背景技术：

1、随着城市建设的发展，大直径混凝土污水管道广泛应用于地下排水管网中。由于施工质量差、管道老化、负载过大或地质沉降等原因，管道投入使用后会出现裂缝，导致渗漏事故发生，需要及时修复。管道修复方式分为开挖修复和非开挖修复两类，目前，后者已俨然成为管道修复的潮流。

2、当前，混凝土污水管道非开挖修复技术主要有注浆法、短管置换法和内衬法，其中内衬法又包括局部树脂固化法、紫外光固化法、原位固化法、螺旋缠绕法和不锈钢双胀环法等。部分专利针对性地开发了修复装置，但现有技术方案大多需要人工进入管道内部修复，安全风险高；难以在水流和淤泥环境中作业，需隔断水流，影响正常排水；修复效果不佳，易出现二次渗漏；尚不能良好地解决混凝土污水管道裂缝渗漏水问题。因此，亟待发明新的施工方法及装置以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是：提供一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，以解决大直径混凝土污水管道渗漏修复难、作业环境复杂、安全风险高的技术问题。

2、本发明采取的技术方案为：一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置，包括车身、动力及传动机构、信号与通信机构、行走及固定机构、液氮冻结机构、灌浆机构、清淤机构以及辅助机构，所述动力及传动机构、所述信号与通信机构、所述行走及固定机构、所述液氮冻结机构、所述灌浆机构、所述清淤机构以及所述辅助机构均安装在所述车身上，所述动力及传动机构、所述行走及固定机构、所述液氮冻结机构、所述灌浆机构、所述清淤机构以及所述辅助机构均通过所述信号与通信机构远程连接有同一个远程控制系统；

3、所述动力及传动机构用于提供动力，所述信号与通信机构用于通信，所述行走及固定机构用于在污水管道内部行走和固定，所述液氮冻结机构用于冻结裂缝周围土体，所述灌浆机构用于灌浆，所述清淤机构用于清除污水管道内部的淤泥，所述辅助机构包括摄像头和照明灯，所述摄像头与所述信号与通信机构信号连接。

4、优选的，所述行走及固定机构包括主轮、辅轮以及支腿，所述主轮安装在所述车身的下方，所述辅轮安装在车身的前后两侧的两端，所述支腿安装在所述车身前进方向的两侧。

5、优选的，液氮冻结机构包括固定在车身上的液氮存储仓，所述液氮存储仓连接有液氮冻结器，所述液氮冻器的上方通过可调液氮供液管连接有液氮冻结钢花管，所述液氮冻器的上方还连接有钻头。

6、优选的，所述灌浆机构包括固定在所述车身上的搅拌机，所述搅拌机连接有压浆泵，所述压浆泵通过送料管连接有注浆头，所述注浆头固定在所述车身的上方；还包括安装在车身上的圆弧钢模板、气囊、弯扁凿以及夹钳。

7、优选的，所述清淤机构包括固定在所述车身底部的可调清淤刮以及转动连接在所述车身底部的辊刷。

8、本发明还包括一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复方法，包括以下步骤，

9、步骤一：利用视频成像定位裂缝渗漏处，远程遥控将下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置移动至渗漏处，并将支腿支撑在管壁，根据水流大小和需要决定是否将辅轮收回；

10、步骤二：调节钻头对准裂缝进行钻孔后，将液氮冻结钢花管伸入裂缝上方土体，并注入液氮冻结裂缝附近区域土体，实现封水；

11、步骤三：用弯扁凿剔凿裂缝和小部分已冻结土体，使之形成上大下小的楔形空间，并用活动夹钳将镂空衬砌钢板放置好；

12、步骤四：调节灌浆机构，使圆弧钢模板对准并覆盖裂缝，对气囊充气使裂缝形成密闭空间，灌注具有抗渗、微膨胀、自密实、早强性能的高强度成品灌浆料填实裂缝空间；

13、步骤五：待灌浆料达到一定强度后，利用预留的注浆管向灌浆料背后注入适量水泥浆，确保裂缝空间饱满密实，强化堵水效果。

14、本发明的有益效果：

15、1.与现有技术相比，本发明可在带水流和淤泥的管道内平稳行走及作业，无需人工进入管道施工。

16、2.与现有技术相比，本发明利用液氮冻结渗漏处周围土体，冻结速度快、效率高，封水效果好，大大提高了土体强度。

17、3.与现有技术相比，本发明剔凿裂缝和小部分冻结土体形成上大下小空间，便于灌浆，结构受力良好。

18、4.与现有技术相比，本发明设置拱形镂空衬砌小钢板，可提高抗压能力，保证安全。

19、5.与现有技术相比，本发明采用成品高强灌浆料，具有抗渗、微膨胀、自密实、早强等特点，性能优异，简单方便。

20、6.与现有技术相比，本发明背后注浆确保裂缝空间饱满密实，使灌浆料与土体形成整体，强化堵水效果。

技术特征：

1.一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置，其特征在于：包括车身、动力及传动机构、信号与通信机构、行走及固定机构、液氮冻结机构、灌浆机构、清淤机构以及辅助机构，所述动力及传动机构、所述信号与通信机构、所述行走及固定机构、所述液氮冻结机构、所述灌浆机构、所述清淤机构以及所述辅助机构均安装在所述车身上，所述动力及传动机构、所述行走及固定机构、所述液氮冻结机构、所述灌浆机构、所述清淤机构以及所述辅助机构均通过所述信号与通信机构远程连接有同一个远程控制系统；

2.根据权利要求1所述的一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，其特征在于：所述行走及固定机构包括主轮、辅轮以及支腿，所述主轮安装在所述车身的下方，所述辅轮安装在车身的前后两侧的两端，所述支腿安装在所述车身前进方向的两侧。

3.根据权利要求1所述的一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，其特征在于：液氮冻结机构包括固定在车身上的液氮存储仓，所述液氮存储仓连接有液氮冻结器，所述液氮冻结器的上方通过可调液氮供液管连接有液氮冻结钢花管，所述液氮冻结器的上方还连接有钻头。

4.根据权利要求1所述的一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，其特征在于：所述灌浆机构包括固定在所述车身上的搅拌机，所述搅拌机连接有压浆泵，所述压浆泵通过送料管连接有注浆头，所述注浆头固定在所述车身的上方；还包括安装在车身上的圆弧钢模板、气囊、弯扁凿以及夹钳。

5.根据权利要求1所述的一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置及方法，其特征在于：所述清淤机构包括固定在所述车身底部的可调清淤刮以及转动连接在所述车身底部的辊刷。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复方法，其特征在于：包括以下步骤，

技术总结
本发明公开了一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复装置，包括车身、动力及传动机构、信号与通信机构、行走及固定机构、液氮冻结机构、灌浆机构、清淤机构以及辅助机构，所述动力及传动机构、所述行走及固定机构、所述液氮冻结机构、所述灌浆机构、所述清淤机构以及所述辅助机构均通过所述信号与通信机构远程连接有同一个远程控制系统；本发明还公开了一种下穿水库的大直径混凝土污水管道修复方法。本发明可在带水流和淤泥的管道内平稳行走及作业，无需人工进入管道施工，操作方便、安全性高、修复效果好。

技术研发人员：梅鸿,付廷达,颜桢炜,申淑,罗成,靳壮壮,何志伟,殷绍鑫
受保护的技术使用者：中铁五局集团建筑工程有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15