双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置及修复方法与流程

本发明涉及管道塌陷变形工况下的非开挖修复设备及修复方法技术领域，是一种双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置及修复方法。

背景技术：

近15年至20年来，全国各地城镇地下排水管道建设过程中，排水管道建设大量选用了hdpe材料的双壁波纹管作为排水管道的主材，由于市场过度的价格竞争，致使材料劣质化特别严重，加之市场监管不足，导致大量不合格产品被埋设于地下；随着年限增加，管道周围土体变化导致管道受力环境发生变化，管道大范围出现坍塌、变形、破裂等结构性和功能性病害缺陷，从而导致近些年各地发生了很多因地下管道病害导致的安全事件和环保污染事件，如：道路塌陷、城市内涝、内河湖泊及土壤等污染事件等。

目前，市场上已有的非开挖管道修复技术都是在原管道内部空间完整的工况条件下实施的，如：紫外线光固化修复技术、cipp热水原位固化法、原位热塑成型修复技术等。当遇到管道坍塌变形致使原管道内部空间不完整时，需要对管道预修复，完全复圆管道的内部空间。对于其他材质的管道，如混凝土管道、陶土管道等可以采用注浆土体固化，再用强力铣刀孔洞再造等方法处理，但双壁波纹管因材质韧性大，无法实现铣刀切割，从而成为非开挖管道修复行业公认的难题。

小管径双壁波纹管是指dn200mm至dn600mm管径的双壁波纹管及钢带增强双壁波纹管，当局部坍塌变形幅度超过50%的工况下需要进行管道修复时，只能采用局部开挖的方式修复，即费事又费力，对路面损坏大。因此急需一种能够通过非开挖形式实现管道完全塌陷工况下的局部修复设备及方法。

技术实现要素：

本发明提供了一种双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置及修复方法，克服了上述现有技术之不足，其能有效解决小管径双壁波纹管局部坍塌变形幅度超过50%的工况条件下，只能采用将局部开挖的方式，即费事又费力，对路面损坏大的问题。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置包括管道修复锁圈支撑装置、修复锁圈和塌陷撑开装置；管道修复锁圈支撑装置包括左端盖、右端盖、修复驱动装置和推开机构；在左端盖与右端盖之间设置有修复锁圈，在修复锁圈内固定安装有修复驱动装置，在修复驱动装置与修复锁圈之间设置有能在修复驱动装置驱动作用下使修复锁圈撑开的推开机构；塌陷撑开装置包括下底板、驱动机构、顶撑板和连接杆，下底板固定在右端盖右侧底部，在下底板上固定有能将顶撑板向上撑开的驱动机构，下底板右端固定连接有连接杆。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述修复驱动装置包括穿心千斤顶、主轴、承力盘和传力盘；在左端盖与右端盖之间通过支架固定有油缸支座，在油缸支座内固定安装有穿心千斤顶，所述主轴的右端抵在右端盖上，主轴左端穿过穿心千斤顶后从左端盖伸出，所述承力盘和所述传力盘分别固定安装在穿心千斤顶左右两侧的主轴上，穿心千斤顶左侧的内缸伸缩端与承力盘相抵，承力盘和传力盘分别与推开机构连接。

上述推开机构包括至少两块呈圆周分布的支撑弧板，在每一块支撑弧板的左部内侧均固定有第一支撑板铰接座，在承力盘左侧固定有与第一支撑板铰接座对应的第一移动板铰接座，对应的第一支撑板铰接座与第一移动板铰接座通过第一连杆铰接；在每一块支撑弧板的右部内侧均固定有第二支撑板铰接座，在传力盘左侧固定有与第二支撑板铰接座对应的第二移动板铰接座，对应的第二支撑板铰接座与第二移动板铰接座通过第二连杆铰接。

上述承力盘右侧沿圆周间隔设置有至少一个向支撑弧板延伸的第一导向板，与第一导向板上下对应的支撑弧板上固定有第一限位板，第一限位板为内端呈左高右低的梯形限位板，对应第一限位板位置的第一导向板外端设有第一开口导向槽，第一导向板外端通过第一开口导向槽套在第一限位板上，第一开口导向槽的槽底面与第一限位板的倾斜内端面相抵；在传力盘右侧沿圆周间隔设置有至少一个向支撑弧板延伸的第二导向板，与第二导向板上下对应的支撑弧板上固定有第二限位板，第二限位板为内端呈左高右低的梯形限位板，对应第二限位板的第二导向板外端设有第二开口导向槽，第二导向板外端通过第二开口导向槽套在第二限位板上，第二开口导向槽的槽底面与第二限位板的倾斜内端面相抵。

上述顶撑板为左高右低的圆弧形罩板。

上述左端盖右侧的主轴上套装有左端板，在左端板与承力盘之间的主轴上套装有弹簧；或，在穿心千斤顶与传力盘之间的主轴上套装有弹簧。

上述右端盖右侧固定有撑管支座，顶撑板的左上端铰接安装在撑管支座右上侧，驱动机构包括驱动油缸、固定板和顶撑连杆；驱动油缸通过固定板水平固定在下底板上，驱动油缸的伸缩杆上固定有油缸铰接座，在顶撑板右下侧固定有上盖板铰接座，油缸铰接座与上盖板铰接座之间铰接有顶撑连杆。

上述下底板为开口向上的圆弧板，并与顶撑板之间形成封闭腔，驱动油缸和顶撑连杆置于封闭腔内。

上述顶撑板与下底板之间安装有伸缩保护罩，在伸缩保护罩内固定连接有前后向的收缩弹簧。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：

将小管径双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置下放至完全塌陷的待修复管道左侧的第一检查井内，在塌陷撑开装置右端的连接杆上连接快接拉杆或钢丝绳，快接拉杆或钢丝绳的另一端与位于待修复管道右侧的第二检查井处的牵引装置连接，通过启动牵引装置，将双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置拉至塌陷管段起始位置，启动驱动油缸，驱动油缸的伸缩杆向右伸出，顶撑连杆带动顶撑板向上抬起，将起始位置的塌陷管段的管道向上顶起；再驱动驱动油缸回缩，顶撑板复位；重复牵拉、顶起、复位，直至到达完全塌陷管段的终止位置，逐步的将塌陷段管道全部撑开；然后再继续向右拉动该修复设备，使修复锁圈拉至已撑开的塌陷段，启动穿心千斤顶，穿心千斤顶驱动承力盘和传力盘同步向左移动，使支撑弧板向外撑开直至支撑弧板将修复锁圈撑开，修复锁圈撑开后自锁，穿心千斤顶停机，承力盘和传力盘在各自对应的弹簧作用下复位，支撑弧板同步复位，修复锁圈与支撑弧板脱开，回收修复驱动装置和塌陷撑开装置，完成局部修复。

本发明结构合理并而紧凑，使用方便；在非开挖的条件下，充分利用待修复管道两端的检查井空间，通过塌陷撑开装置将完全塌陷管段充分撑开，再通过修复锁圈支撑装置将修复锁圈定位于塌陷管段，再配合非开挖的牵引设备，便可实现小管径双壁波纹管在非开挖情况下的管道局部修复作业；相比于局部开挖的修复方式，本设备及方法无需大开挖路面，不仅省时省力，而且不破坏路面，对地面交通无影响或影响很小，同时避免发生开挖过程中对原管道破坏而导致的安全事件等，同时还可避免由于开挖引起的污水横流、尘土飞扬的环境污染问题。

附图说明

附图1为本发明实施例1顶撑板处于未撑起状态的主视剖视结构示意图。

附图2为本发明实施例1顶撑板处于撑起状态的主视剖视结构示意图。

附图3为附图1中a-a向的剖视结构示意图。

附图4为附图2中b-b向的剖视放大结构示意图。

附图5为附图2中c-c向的剖视结构示意图。

附图中的编码分别为：1为主轴，2为左端盖，3为支撑弧板，4为油缸支座，5为穿心千斤顶，6为第二支撑板铰接座，7为第二连杆，8为第二移动板铰接座，9为第二限位板，10为第二导向板，11为右端盖，12为传力盘，13为弹簧，14为支架，15为第一限位板，16为第一导向板，17为承力盘，18为第一支撑板铰接座，19为第一连杆，20为第一移动板铰接座，21为修复锁圈，22为左端板，23为顶撑板，24为下底板，25为撑管支座，26为连接杆，27为顶撑连杆，28为伸缩保护罩，29为收缩弹簧，30为油缸铰接座，31为上盖板铰接座，32为驱动油缸，33为固定板。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。

在本发明中，为了便于描述，各部件的相对位置关系的描述均是根据说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。

下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：

实施例1：如附图1至5所示，该双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置包括管道修复锁圈支撑装置、修复锁圈21和塌陷撑开装置；管道修复锁圈支撑装置包括左端盖2、右端盖11、修复驱动装置和推开机构；在左端盖2与右端盖11之间设置有修复锁圈21，在修复锁圈21内固定安装有修复驱动装置，在修复驱动装置与修复锁圈21之间设置有能在修复驱动装置驱动作用下使修复锁圈21撑开的推开机构；塌陷撑开装置包括下底板24、驱动机构、顶撑板23和连接杆26，下底板24固定在右端盖11右侧底部，在下底板24上固定有能将顶撑板23向上撑开的驱动机构，下底板24右端固定连接有连接杆26。

其中，修复锁圈21为本领域公知公用的不锈钢修复锁圈；

修复时，充分利用待修复管道两端的检查井空间，能够将本修复设备置于地下管道内，本修复设备能够在牵引装置的作用下移动；针对小管径双壁波纹管中存在完全塌陷管段，通过塌陷撑开装置的顶撑板23将完全塌陷管段充分撑开后，再通过管道修复锁圈支撑装置将修复锁圈21定位于完全塌陷管段，实现在无需地面开挖条件下对小管径双壁波纹管的局部修复；相比于局部大开挖换管修复，不仅省时省力，而且不破坏路面，对地面交通无影响或影响很小，同时避免发生开挖过程中锁引发的安全事件和环境污染问题。

本发明针对局部坍塌变形幅度在超过50%的完全塌陷段存在塌陷面大且集中在管道顶部的特点，所采用的塌陷撑开装置的顶撑板23能够在驱动机构作用下将塌陷的管道顶部向上撑起，使完全塌陷段迅速的恢复管内空间；再利用塌陷撑开装置，通过修复驱动装置驱动，推开机构将修复锁圈21向外撑开并自锁于完全塌陷管段，实现对小管径双壁波纹管的完全塌陷管段的管内修复。

可根据实际需要，对上述双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置作进一步优化或/和改进：

如附图1、2所示，顶撑板23为左高右低的圆弧形罩板；左高右低的顶撑板23更便于在完全塌陷段插入；双壁波纹管为带有波纹的圆管，因此采用圆弧形的顶撑板23能够使撑起的管内空间更大。

如附图1、2所示，修复驱动装置包括穿心千斤顶5、主轴1、承力盘17和传力盘12；在左端盖2与右端盖11之间通过支架14固定有油缸支座4，在油缸支座4内固定安装有穿心千斤顶5，所述主轴1的右端抵在右端盖11上，主轴1左端穿过穿心千斤顶5后从左端盖2伸出，所述承力盘17和所述传力盘12分别固定安装在穿心千斤顶5左右两侧的主轴1上，穿心千斤顶5左侧的内缸伸缩端与承力盘17相抵，承力盘17和传力盘12分别与推开机构连接。

穿心千斤顶5为现有公知公用的设备，其启用与停机为现有公知技术；使用时，驱动穿心千斤顶5，穿心千斤顶5的内缸伸缩端向左伸出，推动承力盘17的同时，通过主轴1带动传力盘12同步左移，在承力盘17和传力盘12左移的推力作用下，推开机构向外撑开并将修复锁圈21撑起后，修复锁圈21自锁并将塌陷管段撑起，完成对完全塌陷管段的修复工作。

如附图1、2、3、4所示，推开机构包括至少两块呈圆周分布的支撑弧板3，在每一块支撑弧板3的左部内侧均固定有第一支撑板铰接座18，在承力盘17左侧固定有与第一支撑板铰接座18对应的第一移动板铰接座20，对应的第一支撑板铰接座18与第一移动板铰接座20通过第一连杆19铰接；在每一块支撑弧板3的右部内侧均固定有第二支撑板铰接座6，在传力盘12左侧固定有与第二支撑板铰接座6对应的第二移动板铰接座8，对应的第二支撑板铰接座6与第二移动板铰接座8通过第二连杆7铰接。在承力盘17和传力盘12左移的推力作用下，第一连杆19和第二连杆7带动支撑弧板3向外张开并将修复锁圈21撑起；修复锁圈21撑起后自锁；反之，穿心千斤顶5、承力盘17和传力盘12依次复位，此时支撑板3失去支撑力并反推承力盘17和传力盘12逐步恢复原位，实现反向复位，便于本修复设备从能够从管道中取出。

如附图1所示，在承力盘17右侧沿圆周间隔设置有至少一个向支撑弧板3延伸的第一导向板16，与第一导向板16上下对应的支撑弧板3上固定有第一限位板15，第一限位板15为内端呈左高右低的梯形限位板，对应第一限位板15位置的第一导向板16外端设有第一开口导向槽，第一导向板16外端通过第一开口导向槽套在第一限位板15上，第一开口导向槽的槽底面与第一限位板15的倾斜内端面相抵；在传力盘12右侧沿圆周间隔设置有至少一个向支撑弧板3延伸的第二导向板10，与第二导向板10上下对应的支撑弧板3上固定有第二限位板9，第二限位板9为内端呈左高右低的梯形限位板，对应第二限位板9的第二导向板10外端设有第二开口导向槽，第二导向板10外端通过第二开口导向槽套在第二限位板9上，第二开口导向槽的槽底面与第二限位板9的倾斜内端面相抵。

在承力盘17和传力盘12左移的推力作用下，第一导向板16和第二导向板10也随之左移，但受第一限位板15与第二限位板9的导向限位作用，使支撑弧板3只能径向伸缩，保证支撑弧板3充分受力并充分同轴径向张开；其次，第一限位板15与第一导向板16之间形成对支撑护板3左侧的内支撑，以及第二限位板9与第二导向板10之间形成对支撑护板3右侧的内支撑，在第一导向板16和第二导向板10左移的同时，给支撑护板3提供持续的支撑作用，使支撑弧板3的张开过程更加稳定可靠。

如附图1、2所示，在左端盖2右侧的主轴1上套装有左端板22，在左端板22与承力盘17之间的主轴1上套装有弹簧13；或，在穿心千斤顶5与传力盘12之间的主轴1上套装有弹簧13。弹簧13能够进一步提高承力盘17和传力盘12的复位可靠性，便于小管径双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置从管道中取出。

如附图1所示，在右端盖11右侧固定有撑管支座25，顶撑板23的左上端铰接安装在撑管支座25右上侧，驱动机构包括驱动油缸32、固定板33和顶撑连杆27；驱动油缸32通过固定板33水平固定在下底板24上，驱动油缸32的伸缩杆上固定有油缸铰接座30，在顶撑板23右下侧固定有上盖板铰接座31，油缸铰接座30与上盖板铰接座31之间铰接有顶撑连杆27。

驱动油缸32的驱动为现有公知技术，其也可以采用外接液压系统，辅助其驱动；通过驱动油缸32动力输出，顶撑连杆27推动顶撑板23向上撑起，将完全塌陷管段充分撑开。

如附图1、2所示，下底板24为开口向上的圆弧板，并与顶撑板23之间形成封闭腔，驱动油缸32和顶撑连杆27置于封闭腔内。顶撑板23在闭合时与下底板24能够形成封闭腔，在管道行进过程中能够阻挡管内污垢，避免影响顶撑板23的开合；同时保护驱动油缸32。

如附图2、5所示，为了进一步防止在撑开完全塌陷管段过程中的污泥等落入驱动油缸32等结构处，在顶撑板23与下底板24之间安装有伸缩保护罩28，在伸缩保护罩28内固定连接有前后向的收缩弹簧29。在顶撑板23打开后，伸缩保护罩28打开，将污垢阻隔在外；顶撑板23复位时，收缩弹簧29自动收缩，将前后向的伸缩保护罩28向内收，顶撑板23关闭的同时将伸缩保护罩28收入顶撑板23内。

实施例2：双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复方法，按下述方法进行：将小管径双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置下放至完全塌陷的待修复管道左侧的第一检查井内，在塌陷撑开装置右端的连接杆26上连接快接拉杆或钢丝绳，快接拉杆或钢丝绳的另一端与位于待修复管道右侧的第二检查井处的牵引装置连接，通过启动牵引装置，将双壁波纹管局部完全塌陷的非开挖修复装置拉至塌陷管段起始位置，启动驱动油缸32，驱动油缸32的伸缩杆向右伸出，顶撑连杆27带动顶撑板23向上抬起，将起始位置的塌陷管段的管道向上顶起；再驱动驱动油缸32回缩，顶撑板23复位；重复牵拉、顶起、复位，直至到达完全塌陷管段的终止位置，逐步的将塌陷段管道全部撑开；然后再继续向右拉动该修复设备，使修复锁圈21拉至已撑开的塌陷段，启动穿心千斤顶5，穿心千斤顶5驱动承力盘17和传力盘12同步向左移动，使支撑弧板3向外撑开直至支撑弧板3将修复锁圈21撑开，修复锁圈21撑开后自锁，穿心千斤顶5停机，承力盘17和传力盘12在各自对应的弹簧13作用下复位，支撑弧板3同步复位，修复锁圈21与支撑弧板3脱开，回收修复驱动装置和塌陷撑开装置，完成局部修复。

牵引装置采用现有常规牵引设备。

在采用本实施例所述非开挖修复方法之前，先利用高压水清洗车清洗管道内的淤泥杂物；再利用管道检测机器人（cctv）检测管道内部：摄制视频、定位缺陷、评估缺陷种类和等级、制定修复方案。

在无需地面开挖的条件下，充分利用待修复管道两端的检查井空间，通过塌陷撑开装置将完全塌陷管段充分撑开，再通过管道修复锁圈支撑装置将修复锁圈21定位于塌陷管段，此后修复锁圈21作为完全塌陷管段的替换者留在塌陷管段处，相比于传统大开挖管网改造修复方式，采用本发明所述非开挖修复方法实施管道修复作业时，对地面交通无影响或影响很小，同时避免发生开挖过程中对原管道破坏而导致的安全事件，从而避免出现污水横流、尘土飞扬的环境污染问题。

以上技术特征构成了本发明的较佳实施例，其具有较强的适应性和较佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。