一种大直径混凝土管道内衬纤维网格灌浆加固方法与流程

本发明涉及结构加固技术领域，具体是涉及一种损伤管道加固方法。尤其适用于长距离、大直径地下混凝土损伤管道使用纤维网格来改善结构受力性能，实现加固与防水效果。

背景技术：

城市地下混凝土管道系统在长期运行以后，由于设计缺陷、恶劣环境以及意外灾害等因素，会导致管道混凝土开裂破损，工作性能逐渐劣化，造成严重的经济损失。针对上述破损的管道，需要进行有效的加固和修复，以恢复原有的承载能力，保证管道正常工作性能。

常用的大直径管道加固修复方法有外包混凝土法、套筒灌浆法、内衬纤维布法等。虽然这几种加固方法通过加固设计都能有效提升结构的承载能力，不过每种方法也有一定的缺陷。外包混凝土法需要开挖，在管道外侧局部浇筑混凝土会沿管轴向产生结构性不均匀，不利于管道受力。套筒灌浆法工序复杂，费用较高，大幅度减小管径，且长期性能难以保证。内衬纤维布加固法对管道强度和刚度提升效率低，大面积加固耗时长，需多层粘贴纤维材料，粘贴工艺要求高并直接影响加固效果。

技术实现要素：

发明目的：本发明目的在于针对现有技术的不足，提供一种非开挖、成本低廉、快速高效的地下混凝土管道加固方法，在保证管道长期性能同时减小对生产生活的影响。

技术方案：本发明所述大直径混凝土管道内衬纤维网格灌浆加固方法，包括如下步骤：

(1)对待加固损伤混凝土管道的内表面进行清理，管道为直径1m以上的圆形管道，或高度1m以上，宽度0.9m以上的其他形状管道；

(2)在清理后的管道内表面安装裁剪好的纤维网格，并将纤维网格临时固定；

(3)在管道内铺设好的纤维网格外侧安装防水面板，并用固定装置将防水面板临时固定，若干防水面板拼接成覆盖在管道内壁上的防水面层，且防水面层与管道内壁之间存有空隙；

(4)在管道施工段端部设置密封圈，密封圈位于管道内壁与防水面层之间，使管道内壁与防水面层之间的空隙封闭，并在密封圈上设置砂浆注入孔与排出孔；

(5)通过砂浆注入孔向防水面层与管道内壁之间的空隙内注砂浆，待砂浆排出孔匀速流出砂浆时停止灌浆；

(6)待砂浆养护完成，拆除步骤(3)中防水面板的固定装置，对防水面板之间露出的接缝进行焊接，将防水面板连为整体的防水面层。

本发明进一步优选地技术方案为，步骤(2)中纤维网格是将纤维与树脂通过模压工艺制成的网格状材料。

作为优选地，在纤维网格长度不足而采用搭接时，搭接长度至少为200mm。

优选地，步骤(2)中用于临时固定纤维网格的为带垫片的钢钉；

纤维网格每铺设0.5～0.8m，在结构表面打入一枚带垫片的钢钉用于临时固定纤维网格，且钢钉应靠近纤维网格的节点处。

优选地，所述垫片为钢垫片或塑料垫片，形状是矩形或圆形。

优选地，步骤(3)中防水面板为高密度聚乙烯面板，面板朝向管道内壁一面为突起粘结面，另一面为光滑防水面。

优选地，步骤(3)中于临时固定防水面板的固定装置为若干弧形框架，各防水面板嵌入对应的框架中，相邻框架之间通过螺栓连接。

优选地，步骤(4)中密封圈为双层橡胶密封圈；所述注入孔与排出孔设置于密封圈顶部。

优选地，步骤(5)中砂浆为高流动性、高强度、不可收缩的预拌砂浆。

优选地，步骤(6)中接缝焊接采用与防水面板同材质的高密度聚乙烯焊接棒。

有益效果：(1)本发明的大直径混凝土管道内衬纤维网格灌浆加固方法，充分发挥纤维网格、砂浆和防水面层的作用，纤维网格轻质高强，有效提高管道承载力，减小加固层厚度，大幅提高管道运输能力；防水面层水密性好，耐腐蚀性强，具有极高的延性，可以保证管道长期性能，免除防水工序，提高施工效率。砂浆可取代既有加固方法中的环氧胶，起到良好粘结作用同时承担部分荷载，采用本发明的方法既能显著提高结构承载能力，又能在结构表面形成有效防水层，同时无需开挖，施工迅速，对生产生活影响较小。

(2)本发明的加固材料均可采用工厂预制，施工现场安装即可，工艺简单，加固迅速、工期短，可实损伤管道的快速修复。

(3)本发明中纤维网格耐久性优异、强度高、疲劳性能好，且纤维网格双向受力，这种结构形式可使应力分布较为均匀，减弱应力集中现象，双向约束裂缝发展；同时纤维网格作为补强材料，用锚栓即可实现固定，不使用环氧胶，避免了内衬纤维布加固中空鼓现象发生，提高施工质量。

(4)本发明采用高密度聚乙烯防水面层，保证加固后管道长期工作性能，也免除了既有加固方法中防腐、防水处理工序，大大缩减了施工时间；同时聚乙烯面层延性高，在管道有较大变形情况下仍可保证不发生破损泄露。

(5)本发明中加固层厚度小，基本不影响管道排水性能；另外，本发明采用的方法属于非开挖加固方式，不阻碍地面交通，灌浆材料采用特种灰浆，硬化时间短，强度高，管道需要断水时间减少，减轻对生产生活的影响；本发明修复加固方法适用范围广，可用于较长管段修复、水平及竖直管段修复、不同截面形状的大直径管段修复，也可适用于公路涵洞的修复。

附图说明

图1为待加固管道示意图，

图2为管道安装纤维网格示意图，

图3为管道安装防水面层示意图，

图4为管道灌浆示意图，

图5为防水面层焊接示意图，

图6为内衬纤维网格灌浆加固管道结构局部放大图。

其中，1-管道、2-结构裂缝、3-纤维网格、4-带垫片钢钉、5-防水面板，6-框架、7-砂浆、8-焊缝。

具体实施方式

下面通过附图对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

实施例：一种大直径混凝土管道内衬纤维网格灌浆加固方法。

管道1为直径1m以上，可进人的混凝土圆形管道，或高度1m以上，宽度0.9m以上可进人的其他形状管道。管道在长期使用下，会导致管道混凝土开裂破损，形成结构裂缝2。

具体加固方法包括如下步骤：

(1)首先对管道1内部进行人工勘察，清除管内异物垃圾，凿除管壁混凝土劣化部分；再用高压水枪对管道1内壁表面冲洗干净并保持干燥；

(2)将按照设计尺寸裁剪的纤维网格3通过人工检修孔放入管道1中；然后用带垫片钢钉4将纤维网格3固定在管道1内壁上；特别的，在打入锚栓时应当使垫片边缘与纤维网格3的节点处纵横向筋材边缘对齐，不可损伤增强材料；在纤维网格3长度不足而采用搭接时，搭接长度至少为200mm；

(3)将按照设计尺寸裁的剪聚乙烯防水面板5按突起面朝向管道内壁的方向嵌入专用框架6中，并通过人工检修孔放入管道进行安装，若干防水面板5拼接成覆盖在管道1内壁上的防水面层，且防水面层与管道1内壁之间存有空隙；

(4)在管道施工段端部设置密封圈，密封圈位于管道内壁与防水面层之间，使管道内壁与防水面层之间的空隙封闭，并在密封圈上设置砂浆注入孔与排出孔；

(5)通过地面泵车向所述砂浆注入口输送高流动性、高强度砂浆7；当砂浆7从排出口稳定流出后停止注入；灌注采用的砂浆7中添加了膨胀材料，使得砂浆在后续硬化过程中不会收缩，可以充分填满防水面板5与管道1之间的缝隙，保证密实度；

(6)待砂浆层养护完成以后，将专用框架6拆除，用手持式焊枪和聚乙烯焊接棒对框架拆除后露出的接缝进行焊接形成焊缝8，保证防水层的密闭性。

本申请的加固修复方法无需后续防腐处理工序，施工时间短，易于操作，成本较低，与既有加固技术相比优势明显。并且本发明适用范围广，对复杂环境下的大直径混凝土管道系统都可使用本方法进行加固。

通过对纤维网格与砂浆加固的缩尺管道进行轴向抗压强度试验、横向弯曲强度试验以及水密性实验，可进一步说明本发明的技术效果。实验结果显示，采用纤维网格与20mm厚砂浆加固的管道轴向抗压强度提高了1.53倍；横向弯曲开裂荷载提高了9.53倍，横向弯曲破坏荷载提高了5.87倍；防水面层性能优越，水密性、耐腐蚀性、耐磨损性以及延性均比传统硬质pvc管大幅提高。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。